人教版高中物理选修- 三磁场对通电导线的作用-优秀

2.3 磁场对通电导线的作用教学设计

【教学目标】

（一）知识与技能

1、知道什么是安培力。

2、了解安培力大小的影响因素，总结出安培力计算公式F=BIL.

3、学会用左手定则判定安培力的方向。

4、了解安培力在现代生活和生产中的应用，会分析基本工作原理。

（二）过程与方法

通过演示实验进行探究，归纳总结各因素对安培力大小的影响。通过实验得出电流方向，磁场方向对安培力方向的影响，为引出左手定则做好铺垫。

（三）情感、态度与价值观

1、通过实验探究，总结归纳出安培力计算公式，使学生形成认识事物规律的科学方法。

2、通过了解电动机的工作原理，感受物理知识与生活和生产的相互联系，感受物理实用性的特点。

【重点难点】

重点：安培力的大小计算和方向的判定。

难点：用左手定则判定安培力的方向。

【教学方法】

实验观察法、逻辑推理法、讲解法

【教具准备】

通电线圈，蹄形磁铁多个，导线，开关，电池组，铁架台，多媒体辅助教学设备

【设计思想】

本节课结合学生及学业水平测试要求，对教材进行了深入的挖掘和整理，在兼顾考试要求的同时时刻关注学生的上课体验。通过魔术引入，激起学生学习课程的兴趣；通过实验探究，帮助他们建立研究事物规律的科学方

法；在整个教学过程中，始终体现学生在课堂上的主体地位，让他们在过程中，情感上最大程度地参与进来。教师积极发挥穿针引线的作用。

【教学过程】

一、课堂引入

播放视频《魔术》，观察灯丝在磁场作用下振动。思考以下问题：灯丝为什么会振动？它受到什么力的作用？从而引入该节课的主题：磁场对通电导线的作用——安培力（情感教育：纪念科学家安培（拓展：科学足迹《电学中的牛顿-安培》））

二、认识安培力

1、安培力的大小

演示实验（定性探究）

实验目的：探究安培力大小的影响因素

实验原理：将线圈悬挂在铁架台上，由于重力作用，线圈平面在竖直方向上。当受到安培力时，线圈偏转，偏转角度越大，安培力越大。由于安培力可能受到磁场强弱，电流大小，导线长度等综合影响，所以要使用控制变量法一一研究。

实验步骤：

（1）电流大小，导线长度不变，改变磁场的强度，观察角度偏转。

（2）电流大小，磁场强度不变，改变导线的长度，观察角度偏转。

（3）导线长度，磁场强度不变，改变电流大小，观察角度偏转。

实验结果：磁场越强，导线越长，电流越大，安培力越大；

经过精确实验，得出安培力大小的运算公式F=BIL（B与I垂直）。

【巩固训练】

(09）60．如图23 所示，一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上，并与金属导轨组成闭

合回路。当回路中通有电流时，导体棒受到安培力作用。要使安培力增大，可采

用的方法有：（）

A．增大磁感应强度

B．减小磁感应强度

C．增大电流强度

D．减小电流强度

(10)44.如图12所示，在“研究影响通电导体棒所

受磁场力的因素”实验中，要使导体棒摆动幅度增大，以下操作中可

行的是（ ）

A.减少磁铁的条数

B.更换成磁性较弱的磁铁

C.改变导体棒中的电流方向

D.增大导体棒中的电流强度

2、磁感应强度B

公式F=BIL 中的B 反映了磁场的强弱，叫做磁感应强度，B=IL F （这种定义的方式与电场强度E 的定义方式相同，可类比）。磁感应强度的单位由F,I,L 决定，国际单位叫特斯拉，符号为T 。磁感应强度的方向与小磁针静止时N 极所指的方向相同。若画出一组磁感线，某处的磁场方向在该点的切线方向上。磁感应强度的大小可由公式B=IL

F 计算，但是大小是由磁场本身决定的，与F ，I ，L 无关。 【借题发挥】

在某一匀强磁场中，放入一通电导线，导线与磁场方向垂直，导线长为1cm ，电流为5A ，所受磁场力0.05N ，问：（1）该磁场的磁感应强度是多大？（2）若让导线与磁场平行，该磁场的磁感应强度是多大？通电导线所受到的磁场力是多大？（3）若将导线拿出磁场，则该磁场的磁感应强度变为多少？

解析：（1）T T IL F B 101

.0505.0=⨯==

(2)1T,0

(3)1T

3、安培力的方向

改变通电线圈的电流方向或磁场方向，发现线圈偏转方向改变，说明磁场方向和电流方向对安培力的方向有影响。但是安培力的方向又与电流方向，磁场方向不同，需用左手定则进行判定。

左手定则的内容：伸开左手，使拇指跟其他四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线穿入手心，并使四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向就是安培力的方向。

【巩固训练】

(11)59.下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式，其中导线能受到安培力作用的是( )

（16）48.在下列匀强磁场中,通电导线受到安培力的方向正确的是()

小结：当电流与磁场方向平行时，无法用左手定则判断，导体不受安培力作用；当电流与磁场方向垂直时，直接用左手定则判定，大拇指所指方向就是安培力方向；当电流与磁场方向成一定夹角时，要先找到与电流方向垂直的磁场分量，再用左手定则判断。

（16）57.如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一根用绝缘线悬挂的通电金属棒MN,电流由M流向N.欲使线的张力变小,下列措施有效的有()

A.只改变磁场方向

B.只改变电流方向

C.只增大电流

D.只增大磁感应强度

解析：如图，对导体棒受力分析有T=G+F。想要减小拉力，有两种思路。一是方向不变，减小安培力F，可通过减小电流，减小磁感应强度实现；二是安培力F大小不变，改变F的方向，可通过改变磁场方向，改变电流方向实现。综上选AB选项。这道题难度适中，又综合考察了安培力大小的计算和方向的判定，可作为最后的提升训练。

三、安培力应用实例：电动机

在前面，我们研究的是单根导体棒受到的安培力，若整个线圈都放在磁场中，其受力情况如何？判定图2.3-4中线圈的受力情况。