高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.4通电导线在磁场中受到的力

高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.4通电导线在磁场中受到的力

教课方案

整体设计

教课目的

(一 )知识与技术

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 —— 左手定章。 知道左手定章的内容， 会用左手定章娴熟地判断安培力的方向，并会用它解答相关问题。

2．会用安培力公式 F＝BIL 解答相关问题．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．认识磁电式电流表的内部结构的原理。

(二 )过程与方法

经过演示、 剖析、概括、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培育学生的空间想象能力。

(三 )感情态度与价值观

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．并经过对磁电式电流表的内部结构的原理认识，感觉物理知识之间的联系。 教课要点难点

要点：安培力的方向确立和大小的计算。

难点：左手定章的运用 (特别是当电流和磁场不垂直时，左手定章如何变通使用 )。

教课器具

磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。

教课过程 导入新课 让学生回想在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么要素相关。

过渡：本节我们将对安培力作进一步的议论。

推动新课

安培力：磁场对电流的作使劲。 安培力是以安培的名字命名的，由于他研究磁场对电流的作使劲有突出的贡献。

1． 安培力的方向

【演示】 依据 P85 图 3.13 所示进行演示。

(1)改变电流的方向，察看发生的现象。

[现象 ] 导体向相反的方向运动。

(2)调动磁铁两极的地点来改变磁场方向，察看发生的现象。

[现象 ] 导体又向相反的方向运动

[教师指引学生剖析得出结论 ]

(1)安培力的方向和磁场方向、电流方向相关系。

(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？

人们经过大批的实验研究， 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 —— 左手定章。 左手定章： 张开左手，使大拇指跟其他四个手指垂直，而且跟手掌在同一个平面内，把

左手放入磁场中，让磁感线垂直穿下手心，并使张开的四指指向电流方向， 那么， 拇指所指 高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.4通电导线在磁场中受到的力

的方向，就是通 在磁 中的受力方向。 (如 )

【 明】 左手定 是一个 点，波及三个物理量的方向，波及三 空 ，而学生的空

想象力 不 ，因此教 引 学生如何将三 形用二 形表达 ( 、俯 和

剖面 等 )， 要引 学生如何将二 形想象成三 形。 —— 可将下 从 、俯

和剖面 一一直学生展现。

* 一般情况的安培力方向法 介 ⋯⋯

： 流和磁 能够不垂直， 但安培力必定和 流方向垂直，也和磁 方向垂直，用左手定 ，磁

不必定垂直穿 手心，只需不从手背穿 就行。

* 至于大小法 ，假如 流和磁 不垂直， 将磁 行分解，取垂直重量代入公式即 可；从 个角度不 理解 —— 假如 流和磁 平行，那么安培力是多少？ [学生 ] 零。

引 学生剖析判断 P94 第一

充 ：判断下 中

A 所受磁 力的方向。

答案：

【演示】 平行通 直 之 的互相作用 ( 3.4－ 3)。

引 学生区 安培定 和左手定 ， 而且用 两个定 去解 “平行通 之 的互相作用” 一演示 ， 解

理解左 的通 遇到的安培力是右 的通 所 生的磁 施加的，反之亦然。

2． 安培力的大小

通 ( 流 I 、 L) 和磁 (B) 方向垂直 ， 通 所受的安培力的大小：

F＝ BIL( 最大 )。

两种特例：即 F＝ ILB(I ⊥ B) 和 F＝ 0(I∥ B)。

一般状况：当磁感 度 B 的方向与 成 θ角 ，有 F＝ ILBsin θ。

【注意】 在推 公式 ，要 学生明确两点：一是矢量的正交分解体 两个重量与原

来的矢量是等效代替的关系，二是从特别到一般的 的思 方法。

注意的是：只管公式 F＝ ILB 是从公式 B ＝ F/IL 形而得的，但二者的物理意

却有不一样。①公式 B＝ F/IL 是依据搁置于 定磁 中的 定点上的 流 ( 流元 )受力情

况，来确立 一地点的磁 的性 ，它 任何磁 中的任何点都是合用的。②公式 F＝ ILB

是在已知磁 性 的基 上， 确立在 定地点上 定的一小段通 直 的受力状况， 在

中学 段，它只合用于匀 磁 。教 学生指出：物理公式在作数学的等价 形 ，

其物理意 和合用范 将会 生 化。 是 用数学知 解决物理 所要惹起注意的 高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.4通电导线在磁场中受到的力

题，但却常常被人们所忽略。

应当提示学生注意安培力与库仑力的差别。电荷在电场中某一点遇到的库仑力是必定

的，方向与该点的电场方向要么同样，要么相反。 而电流在磁场中某处遇到的磁场力， 与电流在磁场中搁置的方向相关，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 ，一般状况下的安培力大于零，小于 BIL ，方向与磁场方向垂直。

3． 磁电式电流表

(1)电流表的构成及磁场散布

请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质

圆柱等构件，认识它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。而后回答： 电流表主要由哪几部分构成？

数分钟后，教师出示实物投影并课件演示 —— 以以下图。

[ 学生答 ]电流表由永远磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分构成。

电流表的构成：永远磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘． ( 最基本的是磁铁和线圈 )

教师提示注意： 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.察看 —— 铁芯转动时螺旋弹簧会形变。[实物投影课本如图 ]

[问题 ] 电流表中磁场散布有何特色呢？

[教师解说 ] 电流表中磁铁与铁芯之间是平均辐向散布的。

[问题 ] 什么是平均辐向散布呢？

[教师进一步解说 ]所谓平均辐向散布，就是说全部磁感线的延伸线都经过铁芯的中心，

不论线圈处于什么地点， 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度． 该磁场并不是匀强磁场，

在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感觉强度 B 的大小是相等的。

但

(2)电流表的工作原理 —— 指引学生弄清楚以下几点：

①线圈的转动是如何产生的？

②线圈为何不向来转下去？ 高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.4通电导线在磁场中受到的力

③为何指针偏转角度的大小能够说明被测电流的强弱？

④如何依据指针偏转的方素来确立电路上电流的方向？

⑤使用时要特别注意什么？

4． 讲堂稳固与练习

(1)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，已知磁感觉强度为 1 T。试求出以下各图中导线所受安培力的大小和方向。

分析： 由左手定章和安培力的计算公式得：

(1) 因导线与磁感线平行，因此安培力为零；

(2)由左手定章知：安培力方向垂直导线水平向右，大小 F＝ BIL ＝ 1× 0.1× 0.2 N＝ 0.02

N；

(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小答案： (1)0；导线与磁感线平行。

F＝ BIL ＝ 0.02 N 。

(2)0.02 N ；安培力方向垂直导线水平向右。

(3)0.02 N ；安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上。

说明： 求安培力的大小时，要注意公式 F＝ BIL 中 B 力的方向时，要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直，但

与 I

要垂直；用左手定章判断安培

B 与 I 能够成随意夹角。

(2)以下图， 一根长为 L 的细铝棒用两个倔强系数为

中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流

电流，也是大小等于 I 时，弹簧伸长 Δy，则磁感觉强度 k 的弹簧水平川悬吊在匀强磁场

I 时，弹簧缩短 Δy；若通以向左的

B为( )

A ． k

C．kIL/

y/IL

Δy

B． 2k

D． 2IL/k

y/IL

Δy

分析： 设不通电时，弹簧长为 x，则通向右的电流时，有

通向左的电流时，有 2k(x ＋ Δy)＝mg＋ BIL

解得 B ＝ 2k y/IL

答案： B

(3)达成课本“问题与练习” 2、4 题。 2k(x － Δy)＝ mg－ BIL

5．讲堂小结：先由学生自主小结整理，分组展现，教师评论概括。

6．作业部署：课本“问题与练习”第 3 题。

备课资料

“ 电学中的牛顿 ”—— 安培

物理学家安培， 1775 年生于法国里昂。他从小就拥有惊人的记忆力，几乎能够过目不

忘，特别在数学方面拥有非凡的天分， 13 岁就发布第一篇数学论文，阐述了螺旋线。但是，

在法国大革命期间， 他的父亲被斩首。 这一打击不单使年青的安培精神难过， 并致使家境贫

穷，使他失学了．在徘徊中，他读了哲学家卢梭的一本对于植物学的著作， 它像火炬同样重

新燃起了他对科学的热忱，此后他更为勤苦地投入到自学中去。