2017年春季学期新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学案

3.4通电导线在磁场中受到的力教学分析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，分析通电平行直导线间作用力的方向.【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，引导学生弄清以下几点：1.磁电式电流表的原理是什么？2.磁电式电流表的基本结构是什么？板书设计3.4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.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，导线受到的安培力F＝ILB sin θ三、磁电式电流表1.原理：安培力与电流的关系2.结构：最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈3.优缺点(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱教学反思教学过程的设计和安排，必须从学生的角度出发，以学生的感受和经验为基础，以学生的思考和理解为前提来加以选择和实施．为此我精心准备，创设有驱动性的物理情景，巧妙设置认知冲突，让学生在前后矛盾获知与不知的强烈冲突中由“无疑”而“生疑”，由“有疑”而“释疑”．在本节教学中，为了激发学生的学习兴趣，用“隔山打牛”的实验，其目的是使学生产生好奇心，从而让学生在对真实的物理情景的思考与讨论中探索产生这种现象的原因．而三色箭头模型，是出于学生的认知，往往被局限于平面问题，而本节的左手定则阐释却是安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系，所以为了突破这个学生学习的难点，我们从学生的认知出发，利用了三色箭头的模型让学生更为直观地了解到安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系．在教学过程中怎样理顺知识的逻辑结构，使知识之间的联系更为紧密，怎样设置引人入胜的问题，使抽象的概念、规律具体化、形象化、情景化；怎样促进学生的交流与沟通，使学生在不同思维的评判和反思中，看到一个问题的多个层面和不同角度，从而使其对知识的应用更为深刻和全面，是一节课能否环环相扣、事半功倍的关键．本节中关于安培力大小公式的推导过程就采用了学生自主讨论，通过逐步深入的推导过程让学生对安培力的大小有更深入的理解．。

选修3-1. 3.4通电导线在磁场中受到的力【复习】1、我们已经学习了《第二节.磁感应强度》，磁感应强度的大小是用小磁针受力的情况来定义的，还是用磁场对通电导线的安培力来定义的？磁感应强度的定义有条件吗？2、磁场可不可以分解成两个磁场？分解时遵循什么法则？3、直线电流的磁场方向如何判定？【新课】1、定义：通电导线在磁场中所受的作用力叫做。

2、探究1：安培力的方向受哪些因素影响，并且与这些因素之间有什么样的关系？器材：观察安培的方法：●探索（1）——先模仿磁感应强度的定义方式，思考：影响安培力方向的因素及它们的方向关系。

记录实验现象：图中AB表示闭合电路的一部分导线，请用导线上的箭头表示电流的方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极，并画出导线受力F的方向。

分析实验现象后，你的观点：【左手定则】练习1、若电流方向向上，当磁场方向是+X方向，则安培力的方向是2、若电流方向向上，当安培力方向是+X方向，则磁场的方向是3、若安培力方向向上，磁场方向是+Z方向，则电流的方向是●探索（2）——将探索1中的磁场在竖直平面内绕金属棒方向旋转，试判断金属棒的运动情况，并做实验观察金属棒运动，进行验证。

记录实验现象：分析实验现象后，你的观点：【截面表示法】“”表示电流垂直纸面向外，“”表示电流垂直纸面向里。

“”表示磁感线垂直纸面向里，“”表示磁感线垂直纸面向外。

练习：1、将左手定则中的三维图分别从三个方向画二维图。

2、补齐物理量（1）从前向后看（2）从左向右看（3）从上往下看三、探究2：安培力的大小受哪些因素影响，并且与这些因素之间有什么样的关系？●探索（3）——磁场与电流时，怎么计算安培力？安培力是什么方向？你的办法：【归纳总结】1、影响安培力大小的因素有：一般情况：两种特例：2、安培力的方向：●探索（4）——将探索1中的磁场在竖直平面内绕滑道方向旋转，使磁场与电流不垂直，比较金属棒运动的效果，思考安培力的大小有无变化。

4 通电导线在磁场中受到的力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；安培力是高考重点概念之一，也是磁场基本特性的应用之一，学习本课为后面2节课“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”做好学习铺垫；也为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础。

学情分析1.学生已经学习了安培力，知道安培力的大小F=IBL2.学生的障碍：本课对空间想象能力要求较高，当导线与磁感应强度方向不垂直时安培力方向的处理估计有部分学生会有思维障碍三维目标（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。

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）。

教学建议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。

空间想象能力对本节学习至关重要、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，需要一定的巩固训练。

建议用实验观察法、逻辑推理法、讲解法等教学方法。

《3.4磁场对通电导线的作用力》教学设计江苏省涟水中学朱昭营一、教材和学情分析通电导线在磁场中受到的安培力是磁场这一章的核心知识，也是本章的教学重点。

本节课是在学习了磁场的基本知识的基础上，进一步通过实验探究和逻辑推理的方式学习磁场对电流的作用。

在探究安培力方向的过程中，学会正确判断安培力方向的方法体会实验探究的方法；根据实验探究和理论推导得出匀强磁场中安培力的表达式F=BILsin，学会计算安培力大小的方法，培养学生实事求是的科学态度。

本节课不仅是对安培力的深入学习，也是后续学习洛伦兹力的一个基础。

通过初中的学习，学生对磁现象已经有了基本认识，加之前三节内容的学习，学生能够判断磁场的方向，初步了解通电导体在磁场中受力情况并理解匀强磁场的建立方法，为本节课的学习奠定了基础。

但由于学生空间想象能力的缺乏，对三维空间的想象和建立上存在障碍，对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的认识常常无法理解和混淆，需要在本节课的学习中加以重视。

二、核心素养通过《通电导线在磁场中受到的力》的学习过程，体会物理知识对现代社会发展的贡献。

让学生体会自然界规律的奇妙，激发学生的学习兴趣。

三、教学目标1．观察安培力方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并提出相关结论。

指导安培力方向与电流、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．根据实验探究和理论推导得出匀强磁场中安培力的表达式F=BILsin，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。

会用安培力公式F=BILsin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。

四、教学重点与难点重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。

重难点的突破：1．由于安培力的方向与磁场的方向、电流的方向不但不在一条直线上，而且不在一个平面内。

4 通电导线在磁场中受到的力一、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=BIL sinθ。

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=BIL sinθ，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、精讲点播进行新课磁场对电流的作用（板书）我们已经了解到通电直导线垂直磁场方向放入磁场，它将受到磁场力的作用，根据磁感应强度的定义式可以得出：F=BIL当通电导线平行磁场方向放入磁场中，它所受的磁场力为零。

新课标导学物 理选修3-1 · 人教版第三章磁　场4　通电导线在磁场中受到的力物理选修3-1 · 人※※掌握用左手定则确定安培力的方向※※掌握安培力的计算公式及求解方法※了解磁电式电表的结构和工作原理物理选修3-1 · 人根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮。

电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。

它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。

通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？物理选修3-1 · 人1知识自主梳理2重点难点突破3考点题型设计4易错案例剖析5课堂知识结构6随堂巩固提升7课 时 作 业物理选修3-1 · 人知识自主梳理物理选修3-1 · 人1．概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。

2．安培力的方向左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在同一个________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在磁场中所受安培力的方向。

安培力知识点1垂直　平面　掌心　电流　拇指　物理选修3-1 · 人3．安培力的大小(1)公式：F＝____________。

θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角。

(2)说明：A．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝_______。

B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力________。

BIL sin θ　BIL　为零　物理选修3-1 · 人1．构造磁铁、__________、螺旋弹簧、指针、极靴。

教学设计整体设计教学目标(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——左手定那么。

知道左手定那么的内容，会用左手定那么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。

培养学生的空间想象能力。

(三)情感态度与价值观教学重点难点重点：安培力的方向确定和大小的计算。

难点：左手定那么的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定那么如何变通使用)。

教学用具磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

教学过程导入新课让学生回忆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作进一步的讨论。

推进新课安培力：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奉献。

1．安培力的方向【演示】按照P85图3.13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。

(图3.41)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——左手定那么。

左手定那么：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。

4通电导线在磁场中受到的力素养目标定位※※掌握用左手定则确定安培力的方向※※掌握安培力的计算公式及求解方法※了解磁电式电表的结构和工作原理,素养思维脉络知识点1安培力1．概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。

2．安培力的方向左手定则：如图所示，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个__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。

3．安培力的大小(1)公式：F＝__BIL sin_θ__。

θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角。

(2)说明：A．当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝__BIL__。

B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力__为零__。

知识点2磁电式电流表1．构造磁铁、__线圈__、螺旋弹簧、指针、极靴。

2．原理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。

(1)线圈__偏转的角度__越大，被测电流就越大。

(2)根据__线圈偏转__的方向，可以知道被测电流的方向。

3．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__半径__方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向__平行__，表盘刻度均匀，如图所示。

4．优、缺点优点是__灵敏度__高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的__导线很细__，允许通过的电流很弱。

思考辨析『判一判』(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。

(×)(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直。

(√)(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。

(√)(4)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。

(√)(5)通电的导线在磁场中一定受安培力。

(×)(6)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。

(×)『选一选』(2019·河北省承德市高二上学期期末)全球性“超导热”的兴起，使超导电磁船的制造成为可能，如图是超导电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的两个电极，MN与CD 之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由超导线圈产生，其独立电路部分未画出)，两电极间的海水会受到安培力的作用，船体就在海水的反作用力推动下向前驶动。