山东省聊城市第四中学人教版高中物理选修3-1学案3.4 磁场对通电导线的作用力

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物理人教选修3-1教学设计:3.4 通电导线在磁场中受到的力含解析

物理人教选修3-1教学设计:3.4 通电导线在磁场中受到的力含解析

教学设计4 通电导线在磁场中受到的力本节分析本节是在学习了磁场基本概念的基础上,进一步通过实验探究和逻辑推理让学生了解磁场对通电导线的力的作用.安培力是磁场基本特性的应用之一,也是高考的重要知识点之一,学好本节可以为后面学习“运动电荷在磁场中受到的力”及“带电粒子在匀强磁场中的运动”两节课做好铺垫;也可以为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础.学情分析学生通过前面的学习已经了解了磁场的一般现象,知道了如何形象地描述磁场的磁感线,建立了磁感应强度的概念,本节是在这些基本知识的基础上继续学习磁场对电流的作用.本节学习的重点是安培力的大小和方向,而弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是学生学习的一个难点。

教学目标●知识与技能(1)观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记录实验现象并得出相关结论.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直,并会用左手定则判断安培力的方向。

(2)推导匀强磁场中安培力的表达式,计算匀强磁场中安培力的大小.(3)知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

●过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系-—左手定则。

●情感、态度与价值观(1)通过推导一般情况下安培力的公式F=ILB sin θ,使学生掌握认识事物规律要抓住一般性的科学方法.(2)通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系.教学重难点●重点:安培力的方向和大小的计算,左手定则.●难点:安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系.教学方法实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法.教学准备蹄形磁铁2个、铁架台1个、线圈、电池、木板、内含磁铁的手套一只、开关、电流相互作用演示器一套、三支颜色不同的箭头、橡皮泥.教学设计(设计者:钱墨君)教学过程设计【演示2】如教材第92页图3。

4—3所示,连接好电路,分析通电平行直【引入】中学实验室里使用的电流表是磁电式电流表,下面我们来学习磁电式电流表的工作原理阅读教材第93页图3.4-5,引导学生板书设计4 通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.二、安培力的大小1.垂直于磁场B放置、长为L的一段导线,当通过的电流为I 时,它所受的安培力F=ILB2。

人教版高中物理选修31第三章第四节 磁场对通电导线的作用力学案导学案

人教版高中物理选修31第三章第四节 磁场对通电导线的作用力学案导学案

第四节磁场对通电导线的作用力学案导学学习目标1、知道安培力的概念,会用左手定则判定安培力的方向,并能用左手定则解答有关问题2、学会用公式F=BIL计算安培力的大小学习重点:安培力的大小计算和方向的判定。

学习难点:用左手定则判定安培力的方向。

学法指导:通过阅读教材掌握左手定则和安培力大小的计算学习内容一、安培力的方向按照图示进行实验。

(1)改变导线中电流的方向,观察发生的现象。

现象:(2)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向,观察发生的现象现象:结论:思考:(1)分析以上各种情况B和I是否垂直?分别怎样判断?(2)经过分析你最终得出安培力F和B、I的关系如何?2、通电平行直导线间的作用力方向实验现象:(1)电流的方向相同时:两平行导线相互靠近。

(2)电流的方向相反时:两平行导线相互远离。

理论分析:(1)如图,两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时,它们相互间的作用力的方向如何?思考:(1)I 1处在谁产生的磁场中?(2)I 2产生的磁场方向如何?(3)由左手定则可以判断I 1受力方向如何?(4)由此你可以推出I 2受力的方向吗?(5)电流相反的情况又如何分析呢?(试一试,你能行)二、安培力的大小同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中(1)导线与磁场方向垂直时,F=(2)当导线与磁场方向平行时,F=(3)当磁场和电流成θ时,F= ,θ为 夹角(4)安培力的范围是针对练习:将长度为20cm 、通有0.1A 电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1T 。

试求出下列各图中导线所受安培力的大小。

学习小结自我诊断1. 画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向2. 如图所示,两根平行放置的长直导线a 和b 载有大小相同方向相反的电流,a 受到的磁场力大小为F 1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到的磁场力大小变为F 2,则此时b 受到的磁场力大小变为 ( )A. F 2 B. 21F F - C. 21F F + D.212F F -3. 如图所示,匀强磁场中有一通以方向如图的稳定电流的矩形线abcd ,可绕其中心轴转动,则在转动过程中( ) A .ab 和cd 两边始终无磁场力作用。

人教版物理选修3—1《磁场》3.4磁场对通电导线的作用力(2)导学案

人教版物理选修3—1《磁场》3.4磁场对通电导线的作用力(2)导学案

§3.4磁场对通电导线的作用力(2)----非匀强磁场中通电导体在安培力作用下运动的判断【学习目标】1.掌握安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法2.进一步掌握安培力大小计算与方向判断【方法指导】1.判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势,首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况,然后利用左手定则准确判定导体的受力情况,进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.2.在应用左手定则判定安培力方向时,磁感线方向不一定垂直于电流方向,但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直,即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向决定的平面.3.安培力作用下通电导体的运动方向的判定方法有哪些?―→多个环形电流【典例精析】例1.如图所示,把一重力不计的通电直导线AB放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动.当导线中通有如图所示方向的电流I时,从上向下看,关于导线AB的运动情况下列说法正确的是A.顺时针转动,同时下降()B.顺时针转动,同时上升C.逆时针转动,同时下降D.逆时针转动,同时上升例2.将一个质量很小的金属圆环用细线吊起来,在其附近放一块条形磁铁,磁铁的轴线与圆环在同一个平面内,且通过圆环中心,如图所示,当圆环中通以顺时针方向的电流时,从上往下看( )A.圆环顺时针转动,靠近磁铁B.圆环顺时针转动,远离磁铁C.圆环逆时针转动,靠近磁铁D.圆环逆时针转动,远离磁铁例3.如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤读数为N1,现在磁铁上方中心偏左位置固定一通电导线,电流方向如图,当加上电流后,台秤读数为N2,则以下说法正确的是()A.N1>N2,弹簧长度将变长B.N1>N2,弹簧长度将变短C.N1<N2,弹簧长度将变长D.N1<N2,弹簧长度将变短例4.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是 ( ) A.伸长 B.缩短C.弯曲D.转动【针对训练1】如图所示,两条导线相互垂直,但相隔一段距离.其中AB固定,CD能自由活动,当直线电流按图示方向通入两条导线时,导线CD将(从纸外向纸里看)() A.顺时针方向转动同时靠近导线ABB.逆时针方向转动同时离开导线ABC.顺时针方向转动同时离开导线ABD.逆时针方向转动同时靠近导线AB【针对训练2】如图所示,长方形线框abcd通有电流I,放在直线电流I′附近,以下关于线框四个边受到安培力的说法正确的是()A.线框只有两个边受力,合力向左B.线框只有两个边受力,合力向右C.线框四个边都受力,合力向左D.线框四个边都受力,合力向右***“电流天平”是根据通电导体在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵敏的测量仪器。

人教版高中物理选修3-1学案:3.4磁场对通电导线的作用力1

人教版高中物理选修3-1学案:3.4磁场对通电导线的作用力1

3.4通电导线在磁场中的受力【学习目标】1.掌握安培力的概念。

2.知道用左手定则判定安培力方向的方法。

3、掌握安培力大小的计算公式 F=BIL并能解决有关问题。

【学习难点】安培力的方向确定和大小的计算。

左手定则的运用【自主学习】请自学P91至P93,完成下列问题,将答案用铅笔划在书上1、安培力的方向既跟________方向垂直,又跟__________方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于_________________________所在的平面.2、做法:左手定则——3、安培力的大小:通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时,通电导线所受的安培力的大小:______________,此时电流受的安培力____=_______。

(注意点:)两种特例:即F = ILB(I___B)和F = 0(I____B)。

4、磁电式电流表的组成:永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.(最基本的是_________和____________)5、电流表的工作原理是____________________________________同向电流的导线相互吸引,通有异向电流的导线相互推斥力.例2、将长度为20cm、通有O.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T,试求下列各图中导线所受安培力的大小并在图中标明方向.课堂自主检测1、关于通电直导线所受的安培力F、磁感应强度B和电流I三者方向之间的关系,下列说法中正确的是()A、F、B、I的三者必定均相互垂直B、F必定垂直于B、I,但B不一定垂直于IC、B必定垂直于F、I,但F不一定垂直于ID、I必定垂直于F、B,但F不一定垂直于B2.如图所示,两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd,分别通有方向如图的电流,若通电导线ab固定不动,导线cd能自由运动,则它的运动情况是 ( )(A)顺时针转动,同时靠近导线ab(B)顺时针转动,同时远离导线ab(C)逆时针转动,同时靠近导线ab(D)逆时针转动,同时远离导线ab3、如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A,A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A、水平向左B、水平向右C、竖直向下D、竖直向上5、一只电压表读数偏小,为纠正这一偏差,可以采取的措施是()A、减少表头线圈的匝数B、增大表内的串联电阻C、增强表头的永久磁铁的磁性D、转紧表内的螺旋弹簧6.如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行,线圈中电流方向如图所示.欲使线圈转动起来空间应加上的磁场是( ) (A)方向沿x轴的恒定磁场(B)方向沿y轴的恒定磁场(C)方向沿z轴的恒定磁场(D)方向沿z轴的变化磁场7、把正方形导线圈用细线挂在通电导线附近,使两者在同一平面内,其中直导线固定,线圈可以自由活动,如图所示,当正方形导线圈通以图示方向的电流时,线圈将()A.发生转动,同时离开导线ABB.发生转动,同时靠近导线ABC.离开导线ABD.靠近导线AB8.如图所示,一根有质量的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点.棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可( ).A、适当减小磁感应强度B、使磁场反向C、适当增大电流强度D、使电流反向9、在匀强磁场中,有一段5㎝的导线和磁场垂直,当导线通过的电流是1A时,受磁场人作用力是0.1N,那么磁感应强度B= ___T;现将导线长度增大为原来的3倍,通过电流减小为原来的一半,那么磁感应强度B= ____T,导线受到的安培力F= _______ N。

物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用

物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用

一个通电螺线管产生的磁场与条形磁铁相似。
磁通量
我们将磁感应强度B 与面积S 的乘积,叫做穿 过这个面的磁通量,简称磁通。用φ表示。 即: φ=BS
φ=BS
φ=BS cosθ
在SI单位制中,磁通量的单位为:韦伯(Wb)
【例题】下列各种说法中,正确的是: A.磁通量很大,而磁感应强度可能很小; B.磁感应强度越大,磁通量也越大; C.磁通量小,一定是磁感应强度小; D.磁感应强度很大,而磁通量可能为零。 【答案】AD
【答案】由左手定则作答。
F
× F
F F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时,F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时,F = ILBsinθ
垂直时:F=ILB 夹角为θ时: F=ILBsinθ
F
若不在正中央?
练习2:如图所示,a、b、c三枚小 磁针分别放在通电螺线管的正上方、管 内 和右侧.当这些小磁针静止时,小磁 针N 极的指向是………( ) A.a、b、c均向左 B.a、b、c均向右 C.a向左,b向右,c向右 D.a向右,b向左,c向右
• (一)知识与技能 • 1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与 电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断----左手定则。知道左手定 则的内容,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有 关问题. • 2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平 行时,电流受的安培力最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时, 电流受的安培力最大,等于BIL. • 3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。 • (二)过程与方法 • 通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计 算。培养学生的间想像能力。 • (三)情感态度与价值观 • 使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一 种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解,感 受物理知识之间的联系。 • 二、重点与难点: • 重点:安培力的方向确定和大小的计算。 • 难点:左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时,左手定则如 何变通使用)。 • 三、教具:磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒 体。

山东省聊城市第四中学高中物理 3.4磁场对通电导线的作用力学案 新人教版选修3-1

山东省聊城市第四中学高中物理 3.4磁场对通电导线的作用力学案 新人教版选修3-1

§3.4磁场对通电导线的作用力2课前预习1.同一段通电导线,放在同一匀强磁场中的四个不同方位,如图所示,则:()A.(c)中导线受的磁场力大于(a)中受的磁场力;B.只有(b)中通电导线不受磁场力的作用;C.(b)(c)中两种情况导线都不受磁场力的作用;D.(a)(d)中导线所受的磁场力大小相等。

2.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是()A.安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关;B.安培力的方向与磁场方向垂直,同时又与电流方向垂直;C.若导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感强度必定为零;D.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大,此时导线必与磁场方向垂直。

3.判断下图中导线A所受磁场力的方向。

典型例题【例1】如图所示,一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当棒中通以向右的电流I时,弹簧缩短Δy;若通以向左的电流,也是大小等于I时,弹簧伸长Δy,则磁感应强度B为_______【例2】如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是_______。

A.静止不动B.向纸外平动C.N极向纸外,S极向纸内转动D.N极向纸内,S极向纸外转动【例3】如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L 。

匀强磁场磁感应强度为B 。

金属杆长也为L ,质量为m ,水平放在导轨上。

当回路总电流为I 1时,金属杆正好能静止。

求:⑴B 至少多大?这时B 的方向如何?⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上,应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止?【例4】如图,水平放置的光滑的金属导轨M 、N ,平行地置于匀强磁场中,间距为d ,磁场的磁感应强度大小为B ,方向与导轨平面夹为 ,金属棒ab 的质量为m ,放在导轨上且与导轨垂直。

电源电动势为E ,定值电阻为R ,其余部分电阻不计。

高中物理选修3-1学案4:3.4 通电导线在磁场中受到的力

高中物理选修3-1学案4:3.4 通电导线在磁场中受到的力

3.4通电导线在磁场中受到的力学习目标:1.磁场对通电导线的作用力称为安培力,安培力的方向由左手定则判定。

2.安培力的大小为:F=ILB,当磁感应强度与导线方向成θ角时,F=ILB sinθ。

3.磁电式电流表的工作原理利用了安培力与电流的关系,所测电流越大时,电流表指针偏转角度越大,根据指针偏转的方向可知电流的方向。

理解教材新知知识点1 安培力的方向]1.安培力通电导线在中受到的力称为安培力。

2.决定安培力方向的因素磁场方向和方向。

3.左手定则如图所示,伸开手,使拇指与其余四个手指,并且都与手掌在同一平面内;让从掌心进入,并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受的方向。

[重点诠释]1.通电平行直线电流间的作用情况(1)两平行电流间同向电流相互吸引,异向电流相互排斥。

(2)两非平行直线电流有转到互相平行且电流方向相同的趋势。

2.对安培力方向的理解(1)安培力方向的特点:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B、I决定的平面。

(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手心。

(3)注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系:安培力的方向总是与磁场的方向垂直,而电场力的方向与电场的方向平行。

(4)安培定则和左手定则的区别:①安培定则确定的是电流方向和由电流产生的磁场方向之间的关系。

②左手定则确定的是磁场方向、电流方向和电流所受磁场的作用力(安培力)的方向之间的关系。

[特别提醒](1)安培力总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面,但磁场方向和电流方向不一定垂直。

(2)若已知B、I方向,F方向唯一确定,但若已知B(或I)、F方向,I(或B)方向不唯一。

(3)判断电流的磁场方向用安培定则,确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则。

典题强化1.画出下图中通电导体棒所受的安培力的方向。

知识点2 安培力的大小](1)于磁场B放置、长为L的通电导线,当通过的电流为I时,所受安培力为F=。

高二物理选修3-1_3.4磁场对通电导线的作用力 学案

高二物理选修3-1_3.4磁场对通电导线的作用力 学案

4.《通电导线在磁场中受到的力》学案学习目标:1.了解安培力的概念,知道通电导线在磁场中受到的安培力的条件2.会用左手定则判定安培力的方向,知道安培力既与磁场方向垂直,又与导线垂直3.知道安培力公式F=BIL 的适用条件,会用公式解决简单问题学案导学一.安培力1.定义:磁场对 的作用力通常称为安培力。

二. 安培力的方向1.实验导入:阅读课本P81图3.1—3演示实验。

回答问题①磁场方向②电流方向③安培力的方向如何判断通电导线所受安培力的方向?2.左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都和手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直 ,并使 指向电流的方向,那么, 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

针对练习1:判断下图中导线受安培力的方向3.通电平行直导线间的作用力方向(1)电流的方向相同时:两平行导线相互 。

(填“靠近”或“远离”)分析电流I 1和 I 2之间的安培力(2)电流的方向相反时:两平行导线相互 。

(填“靠近”或“远离”)分析电流I 1和 I 2之间的安培力三.安培力的大小同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中(1)导线与磁场方向垂直时,F=(2)当导线与磁场方向平行时,F=﹡(3)当磁场和电流成θ时,F=(4)安培力的范围是针对练习2.将长度为20cm .通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方A C I 1 I 2 A C D I 1 I 2向如图所示,已知磁感应强度为1T。

试画出下列各图中导线所受安培力的方向,并计算安培力的大小。

思考:(1)分析以上各种情况B和I是否垂直?(2)经过分析你最终得出安培力F和B.I的关系如何?拓展练习1.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行。

关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述中正确的是()A.线框有两条边所受的安培力方向相同B.线框有两条边所受的安培力大小相同C.线框所受安培力的合力朝左D.cd边所受安培力对ab边力矩不为零拓展练习2.如图所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是(从上往下看)()A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升拓展练习3.如图,当左边的线圈通以逆时针电流I时,天平恰好平衡,此时天平右边的砝码为m,若改为顺时针方向的电流且大小不变,则需在天平右边增加△m的砝码,通电线圈受到磁场力大小为()A.△mg/2 B.(m+△m)gC.△mg D.(m+△m)g/2三.磁电式电流表(1)电流表的组成及磁场分布电流表的组成:永久磁铁.铁芯.线圈.螺旋弹簧.指针.刻度盘.(最基本的是磁铁和线圈)注意:a.铁芯.线圈和指针是一个整体;b.蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁芯一起)造就辐向磁场;c.观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。

教科版选修3-1物理教案设计 3.4磁场对通电导线的作用—安培力

教科版选修3-1物理教案设计 3.4磁场对通电导线的作用—安培力

《磁场对通电导线的作用》教材分析:本节课是在了解磁场概念的基础上对磁场基本特性应用的一节课;安培力是高考重点之一,也是磁场基本特性的应用之一为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础。

左手定则是判断电流或运动电荷在磁场中受力方向的有用手段,要求学生掌握左手定则,所以,本课教学时应当给学生提供足够的练习机会,让学生通过反复的练习予以掌握。

教学目标:【知识与能力目标】1.知道磁场对电流存在力的作用。

2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向及磁场方向均有关。

3.知道通电导体在磁场中受力运动是消耗了电能,得到了机械能。

【过程与方法目标】通过实验知道通电导体在磁场中受力的作用,受力方向与电流方向,以及磁感线方向有关系。

改变电流方向,或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。

【情感态度价值观目标】培养、训练学生观察能力和从实验事实中,归纳、概括物理概念与规律的能力。

教学重难点:【教学重点】1.磁场对通电的导体有力的作用。

2.通电的导体的受力方向跟磁场方向和电流方向有关。

【教学难点】左手定则的运用。

课前准备:1.教师研读课标、教材,撰写教学设计,制作多媒体课件。

2.学生预习本课内容,收集有关资料。

3.实验器材:电源、导轨、锡筒、导线、开关等。

教学过程:一、复习旧课:1.磁体周围存在什么?2.通电直导体周围存在什么?3.通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢?二、激发学习动机:请同学们回忆一下奥斯特实验的发现—电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。

根据物体间力的作用是相互的,既然电流对磁体施加力,磁体也应该对电流有力的作用。

同学们,你是怎样认为的呢?三、讲授新知识:(一)磁场对通电导线的作用1.介绍实验装置,将铝箔筒放在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图14—41)。

用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻,受力后容易运动,以便我们观察。

人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力 教案

人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力 教案
二、学生分析
一堂高效的物理课,在突出学为主体的前提下,应该看其是否有引人入胜的物理情景,是否有发人深省的物理问题,是否有宽松民主课堂氛围,是否有利于学生思维的发展,是否有利于学生能力的培养,是否能引导学生明白学习不仅仅是为了学习书本上的东西,而是要学会举一反三、触类旁通、走出圈子跳出框子、不拘泥于课本上的死的知识。所以,本课在设计上,先以“演示实验”引入课题,以求激发学生的浓厚兴趣,并引发学生思考物理现象背后蕴藏的深刻的物理知识,然后让学生猜测影响安培力大小的因素、设计探究安培力大小和方向的实验,以让学生真正去感受、亲身去体验、亲自去观察,引导学生学会用自己的眼睛来判断是非,最后提出“为什么要学习物理”的问题,引导学生用自己的心灵去感受安培力给我们带来的好处,引导学生树立学以致用、把所学的知识应用于生活、为生活服务的观念意识。
总结实验结果
提出问题:你能看出:安培力的方向、磁场方向以及电流方向三者之间存在什么样的关系?
提出左手定则:
伸开左手使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内。让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向(要求每一个同学都伸手)
学生分组讨论,并交流成果
2.推导匀强磁场中安培力的表达式,计算匀强磁场中安培力的大小。
课程标准在“通电导线在磁场中受到的力”这部分内容对高中生提出的基本要求是学生会计算磁场中安培力的大小,观察安培力方向与哪些因素有关,会判断安培力的方向与哪些因素有关,这种体会对学习后续内容有帮助。课程标准要求的行为动词为“理解”和“知道”,其核心概念为安培力,因此将这一核心概念分解如下:
1.观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记录实验现象并得到相关结论。知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直,会用左手定则判断安培力的方向。

人教版物理【选修3-1】优秀教案:3.4《磁场对通电导线的作用力》

人教版物理【选修3-1】优秀教案:3.4《磁场对通电导线的作用力》

选修3-1第三章3.4 磁场对通电导线的作用力一、教材分析安培力的方向和大小是重点,弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。

安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度;当电流方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。

对此学生常常混淆二、教学目标(一)知识与技能1、知道什么是安培力,会推导安培力公式F=BILsinθ。

2、知道左手定则的内容,并会用它判断安培力的方向。

3、了解磁电式电流表的工作原理。

(二)过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。

(三)情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BILsinθ,使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。

2、通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系。

三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。

教学难点用左手定则判定安培力的方向。

四、学情分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度;当电流方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。

对此学生常常混淆五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备1、学生的准备:认真预习课本及学案内容2、教师的准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案演示实验:蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线七、课时安排:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑(二)情景引入、展示目标通过第二节的学习,我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。

安培在这方面的研究做出了杰出的贡献,为了纪念他,人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。

这节课我们对安培力作进一步的讨论。

(三)合作探究、精讲点播1、安培力的方向教师:安培力的方向与什么因素有关呢?演示:如图所示,连接好电路。

演示实验:(1)改变电流的方向现象:导体向相反的方向运动。

2015年高中物理 3.4 磁场对通电导线的作用力教案 新人教版选修3-1.doc

2015年高中物理 3.4 磁场对通电导线的作用力教案 新人教版选修3-1.doc

第四节磁场对通电导线的作用力教学目标:(一)知识与技能1、知道什么是安培力。

知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断----左手定则。

知道左手定则的内容,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题。

2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,等于BIL。

3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。

(二)过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。

培养学生的想像能力。

(三)情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解,感受物理知识之间的联系。

教学重点:安培力的方向确定和大小的计算。

教学难点:左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时,左手定则如何变通使用)。

教学方法:讲授、实验、探究、讨论教学教具:磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

教学过程:(一)复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

过渡:本节我们将对安培力做进一步的讨论。

(二)新课教学安培力:磁场对电流的作用力。

安培力是以安培的名字命名的,因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。

1.安培力的方向【演示】按照P85图3.1—3所示进行演示。

(1)改变电流的方向,观察发生的现象。

[现象]导体向相反的方向运动。

(2)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向,观察发生的现象。

[现象]导体又向相反的方向运动[教师引导学生分析得出结论](1)安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

(2)安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

(P96图3.4-1)如何判断安培力的方向呢?人们通过大量的实验研究,总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律—左手定则。

高中物理人教版选修3-1 精品导学案:3.4通电导线在磁场中受到的力 打印版

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4 通电导线在磁场中受到的力学习目标1.知道安培力的概念.2.会用左手定则判定安培力的方向.3.知道安培力的表达式,会计算匀强电场中安培力的大小.4.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.自主探究1.安培力的方向(1)人们把通电导线在磁场中受的力称为.(2)通电导线在磁场中所受安培力的方向,与电流、磁感应强度的方向都.(3)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内.让磁感线从进入,并使四指指向的方向,这时所指的方向就是通电导线的磁场中所受安培力的方向.(4)通过实验可得出,平行通电直导线之间有相互作用力,同向电流,异向电流.2.安培力的大小(1)垂直于磁场B放置的通电导线,公式.(2)当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,公式F= .3.磁电式电流表(1)磁电式电流表的原理是的关系.(2)磁电式仪表的构造特点:构造磁铁、放在磁铁两极之间的线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、刻度盘.特点两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿方向,使线圈平面都与磁场方向,使表盘刻度.(3)线圈偏转的θ越大,被测电流就越大,据线圈偏转的,可以知道被测电流的方向.合作探究一、安培力的方向1.安培力的方向与哪些因素有关?【演示1】按照教材第81页图3.1-3所示进行实验.观察演示实验:①调换磁铁两极的位置来改变磁场的方向.现象:.②改变电流方向.现象:.结论:.左手定则的内容:.针对训练1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向.2.通电直导线间的作用力方向如何呢?【演示2】如教材第92页图3.4-3.思考2:当AB、CD通反向电流时,作用力方向如何?二、安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时,导线受的安培力多大呢? 公式:B⊥I时,F= .B∥I时,F= .B与I夹角θ时,F= .针对训练2.将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1 T.试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向.三、磁电式电流表(1)磁电式电流表的工作原理是什么?(2)电流表主要由哪几部分组成?电流表由、、铁芯、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.(3)电流表中磁场的分布有何特点呢?课堂检测1.下列四图中的通电导线在磁场中受力分析正确的是()2.把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中,图中能够正确反映各量之间关系的是()3.如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F N表示磁铁对桌面的压力,用F f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较()A.F N减小,F f=0B.F N减小,F f≠0C.F N增大,F f=0D.F N增大,F f≠04.如图甲所示是磁电式电流表的结构图,图乙是磁极间的磁场分布图,以下说法中正确的是()①通电线圈中的电流越大,螺旋弹簧形变就越大②通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场④磁电式电流表的优点是灵敏度高可以测弱电流A.①②B.③④C.①②④D.①②③④5.一根容易形变的弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图中箭头所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图中正确的是()6.如图所示,一根长度为L、质量为m的导线AB,用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B的匀强磁场中,现要使悬线张力为零,则AB导线通电方向怎样?电流大小是多少?7.如图所示,PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨,相距1 m,导体棒ab跨放在导轨上,导体棒的质量m=0.2 kg,导体棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体质量M=0.3 kg,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.匀强磁场的磁感应强度B=2 T,方向竖直向下,为了使物体匀速上升,应在导体棒中通入多大的电流?方向如何?教师个人研修总结在新课改的形式下,如何激发教师的教研热情,提升教师的教研能力和学校整体的教研实效,是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。

高中物理 第三章 磁场 第四节 磁场对通电导线的作用力示范教案 新人教版选修3-1

高中物理 第三章 磁场 第四节 磁场对通电导线的作用力示范教案 新人教版选修3-1

4 磁场对通电导线的作用力教学设计(一)整体设计教学分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度的方向都垂直,但电流方向与磁感应强度方向可以成任意角度。

当电流方向与磁感应强度方向垂直时,安培力最大。

对此,学生常常混淆,例如在解决实际问题时误以为安培力、电流、磁感应强度一定是两两垂直的关系。

左手定则是判断安培力、电流、磁感应强度方向的一种简便、直观的方法,可以让学生在探究中体验它的方便性。

另外,空间想象能力对本节的学习至关重要。

要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图,需要一定量的巩固训练。

教学目标1.探究安培力方向与哪些因素有关的实验,记录实验现象并得出相关结论。

知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直,会用左手定则判断安培力的方向。

2.推导匀强磁场中安培力的表达式,计算匀强磁场中安培力的大小。

3.知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

教学重难点安培力的方向和大小是本节重点,弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节难点。

教学方法与手段实验探究、观察法、逻辑推理法等。

以演示实验为先导,激发学生探究安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系,并寻找描述安培力方向的简便方法。

展示三维空间模型,帮助学生建立安培力、电流、磁感应强度三者方向的直观关系。

学生自主学习磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理,训练学生阅读自学能力。

课前准备教学媒体学生电源、悬挂式线圈、导线和开关、蹄形磁铁若干组、玻璃器皿盐水、铁架台、磁电式电表、安培力方向三维空间模型、多媒体辅助教学设备(多媒体课件、实物投影仪、视频片断)。

知识准备当电流与磁感应强度两者方向垂直时,安培力大小为F=ILB。

教学过程导入新课[事件1]教学任务:创设情景,导入新课师生活动:【演示】课本P93旋转的液体(简介器皿中的盐水可以导电,相当于导线,实验过程中滴一滴蓝色墨水更易于观察)液体向哪个方向旋转?观察并讨论:原来静止的液体为什么旋转了起来?回答:肯定有力的作用,力是改变运动状态的原因。

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§3.4磁场对通电导线的作用力2
课前预习
1.同一段通电导线,放在同一匀强磁场中的四个不同方位,如图所示,则:()
A.(c)中导线受的磁场力大于(a)中受的磁场力;
B.只有(b)中通电导线不受磁场力的作用;
C.(b)(c)中两种情况导线都不受磁场力的作用;
D.(a)(d)中导线所受的磁场力大小相等。

2.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法中正确的是()
A.安培力大小只跟磁场的强弱和电流的强度有关;
B.安培力的方向与磁场方向垂直,同时又与电流方向垂直;
C.若导线受到的磁场力为零,导线所在处的磁感强度必定为零;
D.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大,此时导线必与磁场方向垂直。

3.判断下图中导线A所受磁场力的方向。

典型例题
【例1】如图所示,一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强
磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,当棒中通以向右的电流I时,弹簧缩短Δy;若通以
向左的电流,也是大小等于I时,弹簧伸长Δy,则磁感应强度B为_______
【例2】如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以
由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是_______。

A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外,S极向纸内转动
D.N极向纸内,S极向纸外转动
【例3】如图所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L 。

匀强磁场磁感应强度为B 。

金属杆长也为L ,质量为m ,水平放在导轨上。

当回路总电流为
I 1
时,金属杆正好能静止。

求:
⑴B 至少多大?这时B 的方向如何?
⑵若保持B 的大小不变而将B 的方向改为竖直向上,应把回路总电流I 2调到多大才能使金属杆保持静止?
【例4】如图,水平放置的光滑的金属导轨M 、N ,平行地置于匀强磁场中,间距为d ,磁场的磁感应强度大小为B ,方向与导轨平面夹为 ,金属棒ab 的质量为m ,放在导轨上且与导轨垂直。

电源电动势为E ,定值电阻为R ,其余部分电阻不计。

则当电键闭合的瞬间,棒ab 的加速度为多大?
反馈练习
1.在赤道平面上空沿东西方向放置一根直导线,通以由西向东的电流,则此导线所受地磁场作用力的方向为( )
A .向上; B. 向下 ; C. 向南; D. 向北。

2.如图所示,在条形磁铁S 极附近悬挂一个铝圆线圈,线圈与水平磁铁位于同一水平面内,当电流方向如图时,线圈将: A .靠近磁铁平移; B. 远离磁铁平移;
C .从上向下看顺时针转动,同时靠近磁铁;
D .从上向下看逆时针转动,同时靠近磁铁。

3.如图所示,两根平行放置的长直导线A 和B ,通有大小相等、方向相反的电流,A 受到的磁场力为F 1。

当加入一个与导线所在平面垂直的匀强磁场后,A 受到的磁场力变为F 2,则此时B 受到的磁场力大小变为( )
A .F 2
B .F 1-F 2
C .F 1+F 2
D .2F 1-F 2
4.质量为m 的通电细杆ab 置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d ,杆ab 与导轨间动摩擦因数为μ,有电流时ab 恰好静止在导轨上,如图所示,则在下列各图中,杆ab 与导轨间的摩擦力可能为零
的有( )
5..如图所示,直导线ab 放在蹄形磁
铁上方可以自由活动,当通入由a 指向b 的电流时,导线 将( )
A.a 端转向纸处,b 端转向纸内,且上升
B.a 端转向纸外,b 端转向纸内,且下降
C.a 端转向纸内,b 端转向纸外,且上升
D.a 端转向纸内,b 端转向纸处,且下降
6. 两条直导线互相垂直放置,相隔很小的距离,其中ab 导线是固定的,导线cd 可以自由移动。

当两条导线通入如图所示的电流后,导线cd 将( ) A .保持不动
B .沿逆时针方向转动,同时靠近导线ab
C .沿逆时针方向转动,同时远离导线ab
D .沿顺时针方向转动,同时靠近导线ab
7.两平行的光滑导轨相距1m ,轨道平面与水平面成30°角,两导轨经变阻器R 0接在电动势ε=12V ,内阻r=1Ω的直流电源上。

一根重3N ,电阻R=1Ω的金属棒ab 在轨道上垂直于轨道放置,如图所示。

当R 0=2Ω时,并施加竖直向上的匀强磁场时金属棒恰好能静止在导轨上。

(取g=10m/s 2)。

求: (1)匀强磁场的磁感应强度B 的大小?
(2)若不改变B 的大小而方向改变为垂直于轨道平面向上,金属棒将如何运动?
8.在倾角θ=30º的斜面上,固定一金属框,宽L =0.25m ,接入电动势E =12V 、内阻不计的电池。

垂直框架面放有一根质量m =0.2kg 的金属棒ab ,它与框架的动摩擦因数μ=6/3。

整个装置放在磁感强度B =0.8T ,垂直框面向上的匀强磁场中,如图所示,当调节滑动变阻器R 的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒
的电阻不计,
g=10m/s2)。

§3.4磁场对通电导线的作用力2参考答案
课前预习:1.B 2.BD
【例1】解析:设不通电时,弹簧长为x ,则通向右的电流时,有
k (x -Δy )=mg -BIL 通向左的电流时,有 k (x +Δy )=mg +BIL 解得B =k Δy /IL
【例2】解析:要判断磁体的转动情况,就要知道通电导线对蹄形磁铁的作用力,而要判断磁体的作用力较为困难,我们可以假设磁铁不动,来考虑导线的受力的情况,
然后根据牛顿第三定律判断磁铁的受力情况。

首先画出导线所在位置的磁感线分布情况如图所示,导线左边与右边的磁场方向不同,故把导线分为左右两部分.由左手定则可知左边的导线受到向内的作用力,右边的导线受到向左的作用力,所以导线左边向内转动,右边向外转动,现
在导线固定,蹄形磁铁可以自由转动,磁铁的转动方向与导线的转动方向相反,所以蹄形磁铁的N 极向外转动,S 极向内转动,本题选C 。

【例3】画出金属杆的截面图。

由三角形定则得,只有当安培力方向沿导轨平面向上时安培力才最小,B 也最小。

根据左手定则,这时B 应垂直于导轨平面向上,大小满足:BI 1L =mg sin α, B =mg sin α/I 1L 。

当B 的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,沿导轨方向
合力为零,得BI 2L cos α=mg sin α,I 2=I 1/cos α。

【例4】画出截面图,建立F=BIL ①
F sin α=ma ② I=E/R ③
得mR
BEL a α
sin =
1.A
2.C
3.A
4.ab
5.B
6.B
7.解:(1)由图中电源的方向可知金属棒ab 中的电流方向是由a 向b 的。

电源与变阻器R 0和金属棒串联成闭合电路。

当R 0=2Ω时,根据闭合电路的欧姆定律,通过金属
棒的电流强度A r
R R I 31
2112
0=++=
++=
ε。

从金属棒的b 恻看去,画出导线受力的平面图如图15所示。

由安培定则可以判断金
属棒所受的安培力方向是水平向右的。

金属棒在重力、安培力和轨道的支持力三个共点力作用下平衡,由平衡条件有: θtg G F ⋅=。

由安培力公式BIL F =,得到方程式θtg G BIL ⋅=,可求得:
T IL
tg G B 577.03
31333
3==⨯⨯
=⋅=
θ
(2)当磁场方向改为垂直于轨道平面向上时,根据左手定则可知安培力应沿斜面向上,大小不变。

由牛顿第二定律有m a BIL
Sin m g
=-⋅θ和m g
G =即可求出
2/77.0)3
1
333
21(10)(s m G BIL Sin g a -=⨯⨯-⨯=-=θ 即导线将以0.77m/s 2加速度沿斜面向上加速运动。

8.解:金属棒受四个力作用:重力mg 、重直框面向上的支持力N ,沿框面向上的安培力F ,沿框面的摩擦力f 。

金属棒静止在框架上时,摩擦力f 的方向可能沿框面向上,也可能向下,需分两种情况考虑。

当变阻器R 阻值较大时,I 较小,安培力F 较小,金属棒有沿框架下滑趋势,框架对棒的摩擦力沿框面向上。

金属棒刚好不下滑时满足平衡条件。

如图所示。

I =E/R ,BIL +μmg cos θ-mg sin θ=0 得)
cos (sin θμθ-=
mg BEL
R
代入数据可解得:R =4.8Ω
当变阻器R 阻值较小时,I 较大,安培力F 较大,金属棒有沿框架上滑趋势,框架对棒的摩擦力沿框面向下。

金属棒刚好不上滑时满足平衡条件。

如图所示。

I =E/R ,BIL -μmg cos θ-mg sin θ=0
得)
cos (sin θμθ+=mg BEL
R ,
代入数据可解得:R =1.6Ω
所以R 的取值范围为1.6Ω≤R ≤4.8Ω。

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