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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。
3.4 通电导线在磁场中受到的力[学习目标]1、会用左手定那么判定安培力的方向，能用安培力公式进行计算，认识磁电式仪表的工作原理。
2、通过观察演示或模拟实验、训练，归纳总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定那么。
3、养成空间思维能力。
[学习重点]安培力的大小计算和方向的判定。
[学习难点]用左手定那么判定安培力的方向。
[学法指导和使用说明]1、本节课学习的关键词“安培力、电流、磁场的方向、安培力的大小〞等 ,精读课本中相关内容。
2、独立完成学案，找出自己的疑惑和需要讨论的问题，用红笔做好标记.情景1：磁场对电流的作用力—安培力。
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本91-93页回答以下问题。
问题1：安培力的方向与什么因素有关呢？怎样判断？问题2：安培力、磁场方向、通电导线之间是否一定是两两问题3：当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，通电导线受的安培力多大呢？〔推导安培力小〕情景2：中学物理实验实用的电流表是磁电式电流表，它所依据的物理学原理就是安培力与电流的关系问题。
问题3：电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？问题4：为什么电流表可测出电流的强弱和方向？问题5：磁电式仪表的优缺点是什么？二、合作探究〔关注细节、过程、思路〕[典题1]、如下图，其中A、B图电流方向及其所受磁场力的方向〔电流和磁场垂直〕，试判断并在图中方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．变式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?[典题2]、如右图所示，在匀强磁场中放有以下各种形状的通电导线，电流强度为I，磁感应强度为B，[典题3]、如下图，相距20 cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80 g B=0. 2 T的匀强磁场中．〔sin370=0.6, cos370=0.8〕(1)假设磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在轨道上，必须通以多大的电流？(2)假设磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流？。
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。
高中物理 3.4 通电导线在磁场中受到的力教案新人教版选修3-1教学课题：通电导线在磁场中受到的力教材分析：本节是这一章的重点内容，左手定则又是这一章的难点，这节的突破口是第二节磁感应强度的定义，从这个定义着手，知识既系统又容易理解。
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。
教学过程：通电导线在磁场中受到的力正定七中何梦轩【学习目标】（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=ILBsinθ。
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=ILBsinθ，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。
★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。
★教学用具：蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、投影片，多媒体辅助教学设备【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣1、通过对《第二节.磁感应强度》学习，我们知道了磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量。
那么我们为什么没有用“磁场强度”这个词来描述磁场，而要用“磁感应强度”这个词来描述磁场呢？2、在第二节中我们是从几个角度研究的磁感应强度呢？3、磁感应强度的大小可以用小磁针受力的情况来测定吗？我们是怎样来测定磁感应强度的大小的呢？【授新课】【演示实验】引出课题用蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、把线圈通过两根比较柔软的导线先挂在铁架台上，线圈底边穿过蹄形磁铁。
这时让同学观察，线圈的情况。
提起同学注意观察：现在给线圈通电，线圈情况又会怎样呢？线圈动了，实验效果很明显。
用实验的方法引出本节课的课题：我们看到通电导线在磁场中会受到了力的作用，我们这节课就来研究一下这个力。
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。
江苏省镇江市高中物理3.4通电导线在磁场中受到的力教案新人教版选修3-1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（江苏省镇江市高中物理3.4通电导线在磁场中受到的力教案新人教版选修3-1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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3.4通电导线在磁场中受到的力自主学习:安培力:磁场对的作用力. 1、安培力的方向问题1:安培力的方向与什么因素有关呢？（1）安培力的方向和方向、方向有关系.（2）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。
问题2：如何判断安培力的方向呢？左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ,并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入，并使伸开的四指指向的方向,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。
例1：判断上图中导线A所受磁场力的方向。
问题3：通电平行直导线间的作用力方向如何呢？（1）电流的方向相同时，两平行导线相互。
（2)电流的方向相反时, 两平行导线相互。
2、安培力的大小(1)当垂直于磁场B放置的通电导线L,所通电流为I时，导线在磁场中受到的安培力。
(2)当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为。
(3）当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角 时，导线受的安培力，此即为一般情况下的安培力公式。
3、磁电式电流表请同学们阅读课文，然后回答:【问题】（1）电流表主要由哪几部分组成的？（2)电流表的工作原理：①线圈的转动是怎样产生的?②线圈为什么不一直转下去？③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？④如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？⑤使用时要特别注意什么？（3)磁电式仪表的优缺点是什么？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极向纸外转动练习1．将长度为20cm、通有0。
通电导线在磁场中受到的力一、教学目标核心素养层面：教学目标：1.知识与技能（1）知道安培力，会计算安培力的大小（2）知道安培力的方向与电流、磁场方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向；（3）知道磁电式电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.2.过程与方法（1）经历推导磁场中安培力的表达式，感受逻辑的力量；（2）通过学生分组实验，经历探究磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，体验控制变量探究物理规律的方法.3.情感、态度与价值观（1）了解安培力在生产、生活中的作用，培养学生将科学技术服务于人类社会的意识；（2）经历磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，培养学生的科学探究意识和正确的科学态度以及责任心.二、教学内容与学情分析1、教材分析：本节教材系人教版物理选修3-1第三章第4节的内容，磁场对电流的作用――安培力，在教材中起着承上启下的作用。
它不仅是与上节知识（磁场性质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础。
安培力方向与电流、磁场方向关系的实验探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，有助于培养学生物理学科的核心素养。
2、学情分析学生在学习本节课之前，已经学习了磁场，知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点，了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。
学生通过高一物理“必修”课程的学习，经历了牛顿第二定律等实验探究过程，已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法，为本节的探究性学习做了铺垫。
三、任务分解四、教学活动教学过程设计教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？（2）图中已知电流方向，请判断小磁针转动方向？提出问题：（1）在通电导线旁边的小磁针为什么会转动？（2）根据逆向思维，小磁针的磁场会不会对通电导线也有力的作用呢？引入新课：【活动一】创设情境，提出本节课的核心任务（1）创设情景（视频展示）央视国际频道的一则电磁轨道炮的新闻. （2）提出课题电磁轨道炮，是一种新式武器，既安全精准又威力巨大，各国正在争相研发，它与常规炮弹靠化学剂的推动不同，电磁轨道炮利用的是一种新型的推进方式，它的原理是怎样的呢？这节课，我们就来揭秘“电磁轨道炮”.【活动二】感受小型“电磁轨道炮”，经历理性分析实验现象过程（1）介绍实验装置如图1，这也是一个小型的电磁轨道炮.它是由竖直向下的匀强磁场，金属轨道和炮弹（金属棒）组成.（2）实验演示将导体棒放在磁场中，接通电源，导体棒就通上电，同学们观察到：电磁轨道炮被发射出去了.（3）解释现象提问：通电导体棒为什么会被发射出去？说明什么？实验验证①撤去磁场，其它不变，发现金属棒不动.说明金属棒受到的力的施力物体确实是磁场；②切开电源，其它不变，发现金属棒不动.说明这个力是磁场对通电导线（电流）的力.（4）提出概念为了纪念法国物理学家安培在电磁学中做出的卓越贡献，我们把磁场对通电导线（电流）的力叫做安培力.（5）提出从刚才的实验中我们看到，安培力就是电磁炮发射的动力，为了有效的发射电磁轨道炮我们必须知道这个力的方向是怎样的，受哪些因素影响，下面我们通过实验来探究.新课教学：【活动三】实验探究安培力的方向与磁场方向和电流方向的关系演示：按照右图所示进行实验：复习电流磁效应，为后面做铺垫以尖端科技（电磁轨道炮）引入新课，学生感觉很新奇，可以有效激发学生学习兴趣，将学生的注意力集中到课堂.通过演示实验，模拟电磁轨道炮的发射过程，学生获得感性认识，为本课题学习提供必要的感性材料.通过对问题的参与与自我尝试，培养独立思考的品质和探索精神（科学态度）（1）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变？（2）上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化？（3）提出猜测通过刚才的演示，你认为安培力的方向跟哪些因素有关系呢？接下来我们通过分组实验来探究安培力方向与磁场、电流方向之间有怎样的关系.有没有更简洁的方法表达这个关系呢？课堂练习：练习1、2、3练习4：两条靠近的平行导线在通电时会出现什么现象？（看视频）（引导学生先理论分析，得到同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.）【活动四】理论探究安培力大小的表达式提出问题：根据左手定则，我们可以准确的设定电磁炮的发射方向了，我们还需要进一步研究怎样让电磁炮具有更强的杀伤力，这与它的动力系统有着密不可分的联系.制约安培力大小的因素有哪些呢？下面我们进一步探究.（1）回顾B的定义提问：磁感应强度是怎样定义的？追问2：对导线的放置有什么要求？追问3：如果导线平行磁场放置，安培力是多大？追问4：如果导线与磁场既不平行也不垂直，安培力是多大？（介于零和垂直放置之间）下面，请同学们推导安培力的表达式.（2）理论推导特殊情况问1：当通电导线垂直磁场放置时，安培力大小？当通电导线平行磁场放置时，安培力大小？（3）理论推导一般情况，如果磁场与电流成θ角时，安培力表达式怎样？请各小组先讨论，并给出结论？（学生思考后给出两种方法，一种是分解B，另一种分解L，得到相同的结果F=BILsinθ，并认识到垂直和平行是两种特殊情况.）【活动五】揭秘电磁轨道炮（1）设置情景电磁轨道炮原理如图所示，整个装置可以把质量为20 g弹体（包括金属杆的质量）发射出去.若轨道宽2m，金属杆上电流为10 A，磁感应强度为1 T，经过t=2 s的加速，问弹体获得速度是多大？思考讨论：如果要提高电磁炮的发射速度，你认为可以怎么办？学生讨论后得到三种方式：①增大电流、②增强磁场、③减轻质量.【活动六】规律应用，探究磁电式电表的工作原理（1）观察磁电式电表如图8，让学生观察磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可以动的.（2）看书93页磁电式电流表第1—3段，分组讨论（屏幕上显示如下问题）问1：线圈的转动是怎样产生的？问2：线圈为什么不能一直转动下去？问3：为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？问4：如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的强弱？问5：使用时要注意什么？（引导）前面我们学过右手螺旋定则，来表达电流方向和磁场的关系，这个方法很简洁的，我们能不能也类似的用手来表达这种关系呢？学生分组实验探究，经历规律发现过程，尝试用“左手”归纳判断安培力方向的方法，可以让学生最大程度的参与课堂；②借助小工具立体展现三个量的方向关系，体验空间关系构建方法.在定义磁感应强度时，学生经历了实验探究的过程，所以此处只进行理论探究，推导出安培力大小的表达式学生经历安培力方向的探究、安培力大小的探究、解决电磁轨道炮的问题，学生意识到看似神秘的电磁炮，其实它的原理并不深奥！先让学生观察磁电式电表的结构，再分组讨论、自学其工作原理，最后让。
通电导线在磁场中受到的力学案【学习目标】1、认识安培力。
2、会判断安培力的方向。
3、会计算匀强磁场中的安培力。
4、会判断通电导线在磁场中的运动情况。
5、了解磁电式电流表的基本原理。
【学习重点和难点】1、安培力方向的判断。
2、通电导线在磁场中的运动情况的判断。
【自主学习】一、安培力的方向1．安培力：通电导线在中受的力．2．决定安培力方向的因素：(1) 方向；(2) 方向．3．左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内．让磁感线从进入并使四指指向，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．4．安培力的特点与电流方向、磁感应强度的方向都，即安培力F 于B和I决定的平面．二、安培力的大小1．当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F＝，此时电流受力最大．2．当磁感应强度B的方向与通电导线时，导线受力为零．3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝ .这是一般情况下安培力的表达式．其中B sinθ是B垂直于电流方向的分量．三、磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的2．工作原理：如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈平面，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就，I与指针偏角θ成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)．所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小．3．优、缺点：优点是高，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.【合作探究】为什么平行导线间同向电流相互吸引，反向电流相互排斥？“安培定则(右手螺旋定则)”和“左手定则”有何区别和联系？磁电式电流表线圈处的磁场为何是辐射状的？【精讲点拨】1．判定安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点：(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面．所以判断时要首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．(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，而是斜穿过手心．(3)在具体判断安培力的方向时．初学者由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向．为避免这种错误，应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别．例、下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向．(注：一般用“⊗”表示电流垂直纸面向里，用“⊙”表示电流垂直纸面向外．)2．安培力大小的计算计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式F=ILB和F=ILB sin θ.(1)公式F=ILB中L指的是“有效长度”．当B与I垂直时，F最大，F=ILB；当B与I平行时，F=0.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L 由始端流向末端．(2)当磁场和电流成θ角时，如下图所示．将磁感应强度B 正交分解成B ⊥＝B sin θ和B ∥＝B cos θ，而B ∥对电流是没有作用的．F ＝B ⊥IL ＝BIL sin θ，即F ＝BIL sin θ.(3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B 的大小和方向处处相同．如果导线各部分所处的位置B 的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B 的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力．3．通电导线在安培力作用下运动情况的判断方法（1）基本方法：首先确定导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况，再根据力和运动的关系确定导线的的运动情况。
高中物理人教版选修 3 选修 3-1 第三章第 4节通电导线在磁场中遇到的力一、教课方案思路本节是规律研究课||，在教课方法上||，采纳“任务驱动”教课法 ||，即以学生为中心||，以任务为载体 ||，把教课内容奇妙地隐含在一个个详细任务之中||，学生经过独立或协作达成任务||，学习新知识和新技术.主要特点为：（ 1）本文设计了实验研究安培力的方向与磁场、电流的方向关系；理论研究安培力大小的表达式；揭秘电磁轨道炮和认识磁电式电表的工作原理等学习任务||，使学生在任务解决中学习到新知识和新技术.（ 2）设计了分组实验：察看通电导线在磁场中的受力状况||，用不一样颜色的笔芯分别代表安培力、磁场和电流的方向||，用橡皮泥固定塑料棒||，得出这三个方向的立体关系||，学生体验到空间关系建立方法.二、教材及前情简析本节教材系人教版物理选修3-1 第三章第 4 节的内容 ||，磁场对电流的作用——安培力||，在教材中起着承前启后的作用||，由于它不单是与上节知识（磁场性质）的联系点||，并且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础.安培力方向与电流、磁场方向的关系的实验研究是采用控制变量法研究物理基本规律的一节课||，涵盖了科学研究的基本要素||，有助于培育学生的物理学科的中心修养.学生在学习本章节以前||，已经学习了磁场||，知道了磁体和电流四周磁场的性质及特点||，认识到磁体间的互相作用、电流四周存在着磁场以及电与磁之间有联系.此外 ||，学生经过高一物理“必修”课程的学习 ||，经历了牛顿第二定律等实验研究过程||，已经掌握了变量控制实验研究的一些科学研究方法||，为本节的研究性学习做了铺垫.基于大多数学生基本功扎实、已有知识掌握娴熟到位 ||，本节课能够在教师指引下采纳“任务驱动”教课法达成教课内容.三、教课目的1.文化基础（1）知道安培力 ||，会计算安培力的大小（2）知道安培力的方向与电流、磁场方向都垂直||，会用左手定章判断安培力的方向；（ 3）知道磁电式电表的基本结构以及运用它丈量电流大小和方向的基来源理.2.自主发展（1）经历推导磁场中安培力的表达式||，感觉逻辑的力量；（2）经过学生疏组实验 ||，经历研究磁场对电流的作使劲的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程 ||，体验控制变量研究物理规律的方法||。
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－1[人教版]第三章磁场3.4 磁场对通电导线的作用力★新课标要求（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。
★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。
★教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法★教学用具：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、投影片，多媒体辅助教学设备★教学过程（一）引入新课教师：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。
（二）进行新课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。
实验（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。
教师：如何判断安培力的方向呢？［出示投影片］通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：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，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。
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，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F ＝ILB sin θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.一、安培力的方向[导学探究] 按照如图1所示进行实验.图1(1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案(1)受力的方向改变；(2)受力的方向改变；安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则.[知识梳理] 安培力的方向判定(1)左手定则：如图2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.图2(2)说明：①F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面.②磁场方向和电流方向不一定垂直.用左手定则判断安培力方向时，磁感线只要从掌心进入即可，不一定垂直穿过掌心.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直.(√)(2)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直.(√)(3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向.(√)(4)若电流和磁场方向都变为与原来反向，则安培力的方向也变为与原来反向.(×)二、安培力的大小[导学探究] (1)在图3所示的实验中，探究安培力的大小与磁场强弱、电流大小、导线长度的关系.图3①在B、L一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？②实验中如何改变导线长度L？在B、I一定时，增大导线的长度L，导线受力怎么变化？(2)长为l的一段导线放在磁场B中，通以电流I，当导线按以下两种方式放置时，所受磁场的作用力分别是多大？①导线和磁场垂直放置；②导线和磁场平行放置.(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，如何计算安培力的大小？答案(1)①安培力变大②分别将不同的接点连入电路安培力变大(2)①F＝IlB②F＝0(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，分别计算两分磁场对导线的作用力.[知识梳理] 安培力的大小同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图4所示.图4(1)如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝ILB.(2)如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝0.(3)如图丙，当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解，如图丁.此时F＝ILB sin_θ.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)通电导线在磁场中不一定受安培力.(√)(2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零.(×)(3)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小.(×)三、磁电式电流表[知识梳理] 磁电式电流表的构造和原理(1)原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向.(2)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.(3)特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行，如图5所示.图5(4)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流.缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的.(√)(2)通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大.(√)(3)在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场.(×)(4)在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关.(√)一、安培力的方向例1画出图6中各磁场对通电导线的安培力的方向.图6答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.二、安培力的大小1.公式F＝ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.2.公式F＝ILB sin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图7所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.图73.公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sin θ＝1，公式变为F＝ILB.例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是( )答案 A解析A图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BIL cos θ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL，C错误；D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.例3如图8所示，一根导线位于磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为( )图8A.23BIlB.(2＋32)BIlC.(2＋3)BIlD.4BIl答案 C解析据题图和几何关系求得AE间的距离为：L等＝(2＋3)l.据安培力公式得F＝BIL等＝(2＋3)BIl，故A、B、D错误，C正确.三、安培力的实际应用例4如图9所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡.由此可知( )图9A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为m1－m2g NILB.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为mg2NILC.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为m1－m2g NILD.磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为mg2NIL答案 B解析因为电流反向时，右边再加砝码才能重新平衡，所以此时安培力竖直向上，由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反向前，有m1g＝m2g＋m3g＋NBIL，其中m3为线圈质量.电流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL.两式联立可得B＝mg2NIL.故选B.天平两臂平衡时，对左、右两盘向下的压力等于重物或砝码的重力和拉力的合力相等.1.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )答案 C2.如图10所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，则各导线所受到的安培力分别为：图10F A＝________，F B＝________，F C＝________，F D＝________.答案BIL cos α2BIL2BIR03.如图11，两根绝缘细线吊着一根铜棒，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，棒中通有向右的电流时两线上拉力大小均为F1，若棒中电流大小不变方向相反，两线上的拉力大小均为F2，且F2＞F1，则铜棒所受安培力大小为( )图11A.F1＋F2B.F2－F1C.2F1＋2F2D.2F1－F2答案 B解析设铜棒的重力为G，所受安培力的大小为F，则由平衡条件得：2F1＝G－F ①当电流反向时，安培力变为竖直向下，此时同样根据铜棒受力平衡有：2F2＝G＋F ②由①和②可得：F＝F2－F1，则B正确.4.如图12所示，直角形导线abc通以恒定电流I，两段导线的长度分别为3L和4L，导线处于垂直于导线平面的磁感应强度为B的匀强磁场中，则导线受到安培力的合力为( )图12A.3BIL，方向b→cB.4BIL，方向b→aC.7BIL，方向垂直于ac连线斜向上D.5BIL ，方向垂直于ac 连线斜向上答案 D解析 导线受到安培力的合力相当于直线ac 受到的安培力，由左手定则可知，安培力的方向垂直于ac 连线斜向上.导线在磁场内有效长度为：3L 2＋4L 2＝5L ，故该通电导线受到安培力大小为F ＝5BIL ，选项D 正确.一、选择题(1～10题为单选题)1.关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )A.安培力的方向可以不垂直于直导线B.安培力的方向总是垂直于磁场的方向C.安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关D.将直导线从中间折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案 B解析 根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流所决定的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，故A 错误，B 正确；磁场与电流不垂直时，安培力的大小为F ＝BIL sin θ(θ为B 和I 的夹角)，则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关，故C 错误；当电流方向与磁场的方向平行时，所受安培力为0，将直导线从中间折成直角，安培力的大小一定变为12BIL ；将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中间折成直角，安培力的大小一定变为原来的22倍，故D 错误.2.图1为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置.当接通开关时，有电流通过金属棒，观察到金属棒向左运动，则下列说法正确的是( )图1A.此时通过金属棒的电流是由电源经b 流向aB.若调换U 形磁铁的磁极，则金属棒仍向左运动C.若调换流经金属棒的电流方向，则金属棒仍向左运动D.若同时调换U形磁铁的磁极和流经金属棒的电流方向，则金属棒仍向左运动答案 D3.如图2，在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交，导线中电流方向如图所示.该区域有匀强磁场，通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同.该磁场的磁感应强度的方向可能是( )图2A.沿z轴正方向B.沿z轴负方向C.沿x轴正方向D.沿y轴负方向答案 D解析由电流方向、受力方向，根据左手定则可以判断出，磁感应强度的方向沿y轴的负方向，或者沿x轴的负方向都是可以的，故D是正确的.4.如图3所示，把一根通电的硬直导线ab用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是( )图3A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里答案 D解析根据安培定则可知，开关闭合后，螺线管产生的磁极N极在右侧.根据左手定则可知，a端受力应垂直纸面向里，选项D正确.5.如图4所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是( )图4答案 A解析四个线圈在磁场中的等效长度不同，A线圈等效长度最大，根据F＝BIL，A所受磁场力最大，当磁场变化时，A线圈对应的天平最容易失去平衡.6.如图5甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的正方形线圈中通以电流I，线圈中的a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则( )图5A.该磁场是匀强磁场B.该线圈的磁通量为BL2C.a导线受到的安培力方向向下D.b导线受到的安培力大小为BIL答案 D解析该磁场明显不是匀强磁场，匀强磁场应该是一系列平行的磁感线，方向相同，故A错误；线圈与磁感线平行，故磁通量为零，故B错误；a导线电流向外，磁场向右，根据左手定则判断知，安培力向上，故C错误；导线b始终与磁感线垂直，故受到的安培力大小一直为BIL，故D正确.7.物理老师在课上做了一个“旋转的液体”实验，实验装置如图6，装有导电液的玻璃器皿放在上端为S极的蹄形磁铁的磁场中，器皿中心的圆柱形电极与电源负极相连，内壁边缘的圆环形电极与电源正极相连.接通电源后液体旋转起来，关于这个实验，以下说法中正确的是( )图6A.液体中电流由边缘流向中心：从上往下俯视，液体逆时针旋转B.液体中电流由边缘流向中心：从上往下俯视，液体顺时针旋转C.液体中电流由中心流向边缘：从上往下俯视，液体逆时针旋转D.液体中电流由中心流向边缘：从上往下俯视，液体顺时针旋转答案 A8.如图7所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行且通过正三角形的三个顶点，三条导线中通入的电流大小相等，方向垂直纸面向里；通过直导线产生磁场的磁感应强度B＝kIr，I为通电导线的电流大小，r为距通电导线的垂直距离，k为常量；则通电导线R受到的磁场力的方向是( )图7A.垂直R，指向y轴负方向B.垂直R，指向y轴正方向C.垂直R，指向x轴正方向D.垂直R，指向x轴负方向答案 A9.如图8所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，长度关系为c最长，b最短，将c弯成一直径与b等长的半圆，将装置置于向下的匀强磁场中，在接通电源后，三导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为( )图8A.F a＞F b＞F cB.F a＝F b＝F cC.F b＜F a＜F cD.F a＞F b＝F c答案 D解析设a、b两棒的长度分别为L a和L b，c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直，则：a、b、c三棒所受的安培力大小分别为：F a＝BIL a；F b＝BIL b＝BId；c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等，则有：F c＝BId；因为L a＞d，则有：F a＞F b＝F c.10.如图9，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )图9A.方向沿纸面向上，大小为(2＋1)ILBB.方向沿纸面向上，大小为(2－1)ILBC.方向沿纸面向下，大小为(2＋1)ILBD.方向沿纸面向下，大小为(2－1)ILB答案 A解析将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向，根据F＝ILB计算出安培力的大小，再求合力.导线所受合力F合＝ILB＋2BIL sin 45°＝(2＋1)ILB，方向沿纸面向上.二、非选择题11.如图10，一长为10 cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为0.1 T ，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连，电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ，重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量.图10答案 竖直向下 0.01 kg解析 金属棒通电后，闭合回路电流I ＝U R ＝12 V 2 Ω＝6 A 金属棒受到的安培力大小为F ＝BIL ＝0.06 N由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知：开关闭合前：2kx ＝mg开关闭合后：2k (x ＋Δx )＝mg ＋F代入数值解得m ＝0.01 kg.12.水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ，它们之间的宽度为L ，M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m 、电阻为R 的金属棒ab ，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图11所示，问：图11(1)当ab 棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B 的大小和方向均能改变，则要使ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为多少？此时B 的方向如何？答案 (1)mg －BLE cos θR BLE sin θR (2)mgR EL方向水平向右 解析 从b 向a 看截面如图所示.(1)水平方向：F f ＝F 安sin θ①竖直方向： F N ＋F 安cos θ＝mg② 又F 安＝BIL ＝B E RL③ 联立①②③得： F N ＝mg －BLE cos θR ，F f ＝BLE sin θR. (2)要使ab 棒所受支持力为零，且让磁感应强度最小，可知安培力竖直向上，则有F 安′＝mg ，B min ＝mgR EL，根据左手定则判定磁场方向水平向右.。
