2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三6.1《探究磁場對電流的作用》 WORD教案5.doc
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2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三6.1《探究磁場對電流的作用》 WORD教案5 一、知識與技能 ⒈通過實驗，認識到通電導線在磁場中受到力的作用，這種力就叫安培力。 ⒉知道影響安培力大小和方向的因素；知道左手定則和安培力大小的計算公式。 ⒊用左手定則判斷安培力的方向，能計算在勻強磁場中，當通電導線所受安培力的大小。通過安培力了解磁感應強度的比值定義法。 二、過程與方法 ⒈經(jīng)歷科學探究的過程，培養(yǎng)分析解決問題的能力。 ⒉使用控制變量法來研究安培力的大小與什么有關，學習使用等效替代法來測量不能直接測量的安培力。 ⒊嘗試運用物理原理和研究方法解決一些與生產、生活相關的實際問題如電機的轉動和磁電式電表的原理。 三、情感態(tài)度與價值觀 ⒈通過對電磁關系的學習，領略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學的好奇心與求知欲，熱于探索自然界的奧秘 ⒉體會物理知識運用的價值，逐漸提高發(fā)現(xiàn)日常生活中與物理有關問題的意識。 四、教學重難點 重點：使學生掌握電流在勻強磁場中所受安培力大小的決定因素、計算公式以及安培力方向的判定；使學生熟練的利用三視圖來分析磁場、電流以及安培力之間的關系。并能擴展到線框受力。 難點：在掌握磁感應強度定義的基礎上，掌握磁場對電流作用的計算方法，并能熟練地運用左手定則判斷通電導線受到的磁場力的方向 五、教學用具 馬蹄形磁鐵、干電池、導線、通電直導線研究儀等。磁電式多用電表的內部結構FLASH課件，電動機的原理FLASH課件。 六、 教學過程設計 ㈠復習提問 ⑴將粉筆放置在蹄形磁鐵兩極之間，粉筆受力嗎？如果把粉筆換成是小磁針呢？ 粉筆不受力。小磁針受力（磁體→磁場→磁體） ⑵我們上一章學過的奧斯特的實驗我們看到了什么現(xiàn)象呢？為什么？ 看到了小磁針發(fā)生了偏轉。因為通電導線產生的磁場對它施的力。 （電流→磁場→磁體） 我們同樣也知道運動的電荷也會產生磁場同樣也會讓小磁針發(fā)生偏轉。 （運動電荷→磁場→磁體） ⑶既然通電導線周圍存在的磁場對小磁針有力的作用，那么小磁針也會產生磁場，小磁針的磁場對通電導線是否也有力的作用呢？（磁體→磁場→電流？） ㈡新課教學 ⒈安培力的定義及力的作用點： 講述：“上面的這個問題來自一位我們不得不提到的偉大的物理學家——安培。他出身于一個富裕的家庭，不過在他身上歷了各種不幸：父親在法國大革命中被殺害，妻子過早的就離開了他，他一度沉浸在悲痛中，后來是盧梭關于植物學的著作燃起了他對科學的熱情，他開始潛心研究學問。 他主要的貢獻集中在電磁學方面：發(fā)現(xiàn)了電流產生磁場的規(guī)律---安培定律；提出了著名的分子環(huán)流假說，闡述了磁現(xiàn)象的電本質；第一個把研究動電的理論稱為“電動力學”…… 為了紀念安培，我們以其名字來命名電流的單位。符號為A。這是物理7個基本單位之一。 講述：在上個世紀，許多物理學家就提出通電導體在磁場里是否受力的問題，并著手研究。其中安培也在進行這方面的研究，并且他提出了兩個思考： 磁場對通電導線是否有力的作用。 通電導線之間是否有力的作用。 在這節(jié)課，我們就用老師帶來的這套儀器來親自動手研究，看看能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律。展示器材，介紹各個部分，并在黑板上畫出實物圖。 發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？說明了什么？（變換磁鐵的方向再做一次，使學生看到導體向相反的方向運動這一現(xiàn)象） 導體動起來了。導體從靜止變成運動，運動狀態(tài)改變，說明通電導體受到力的作用。 是誰給通電導體施加了力呢？這個力的受力物體是電流還是導體？（學生思考） 演示：（1）切斷電流，導體雖在磁場中，卻不動。（2）去掉磁場再通電流，導體也不動。 （啟發(fā)學生認識到是磁體周圍的磁場給了電流以力的作用） 我們把磁場對電流的這一作用力稱為安培力。因此，我們知道了磁場不僅能對放入磁場中的磁體有力的作用，對放入其中的電流也有力的作用。大家說一說，力有哪三個要索？大小、方向、作用點。 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道受力體是導線中的電流，也就是說畫安培力的示意圖時，力的作用點要畫在電流上（導線的中心上），接下來我們再來研究一下力的方向。 ⒉安培力的方向：剛才我們觀察到作用力方向不完全相同，說明作用力的方向與某些因素有關系，如何去研究這一問題呢？ 若學生不能回答，可出示蹄形磁鐵（內置導體）在黑板上畫出其平面圖（圖2）啟發(fā)學磁鐵口向右有幾種放法？（兩種）導體中的電流方向有幾種？（兩種）使學生知道共有四種情況需要研究。 由此圖我們可以看出，磁場中通電導線所受安培力的方向與磁場方向和電流方向都有關。 那么現(xiàn)在請同學們看課本122頁，閱讀課本中關于左手定則的描述。 （等學生閱讀完后再用來判斷圖2中各圖，看看是否符合。） 練習導體受力方向，完成導與練P124/2所示的四種情況。 ⒊安培力的大?。? 講述：通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，當放入磁性強弱不同的磁鐵，或者使用數(shù)目不同的電池，或者改變磁場中導線的長度時，導線偏轉的角度不同，這樣我們可以得到什么結論呢？ 電流所受的安培力大小跟磁感應強度、電流大小以及磁場中垂直磁場方向導線的長度有關。 該怎么設計實驗來探索他們之間的關系呢？ 引導學生討論出：1、安培力的測量需要用導線在磁場中的偏離豎直方向的角度大小來體現(xiàn)——類似于庫侖定律的定性實驗。教師指出這樣把不易測量的物理量轉化成易測量的量來進行的方法稱為替代法。2、磁場要勻強磁場，可用馬蹄形磁鐵的N、S極之間來進行實驗。3、導線不能太長，電流又要大，需要用較粗的導體棒（細銅棍）和能通過大電流的電源（否則電源易燒壞）。4、可用滑動變阻器調節(jié)電流，用安培表測量電流的大小。5、可改變導體棒接入的長度。 但由于實驗條件限制，我們只能進行定性的實驗。教師演示并歸納實驗現(xiàn)象的出：進一步的實驗表明，在勻強磁場中，當通電導線與磁場方向垂直時，安培力的大小等于電流、磁感應強度和導線長度的乘積： F=BIL 在式中，F(xiàn)的單位為牛頓（N），I的單位為安培（A），B的單位為特斯拉（T），L的單位為米（m）。 為什么要加一個垂直于磁場放置的限制呢？如果導線與磁場不垂直會怎樣？定性實驗——發(fā)現(xiàn)不垂直時導線受力比較小。因此影響安培力大小的因素不僅有電流大小I，磁場強弱B和導線長度L，還有電流與磁場的夾角θ。 當θ=90時，即電流與磁場垂直時，安培力最大，為F=BIL； 當θ=0時，即電流與磁場平行時，安培力最小，為F=0； 當0<θ<90時，即電流與磁場互成角度時，安培力介于零與最大之間，為0
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