磁场对通电导线的作用力(一)

高中物理教学教案课题 3.4 磁场对通电导线的作用力新授课教学目标（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。

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。

教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法教学手段蹄形磁铁多个、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活动（一）引入新课通过第二节的学习，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、安培力的方向演示实验：（1）改变电流的方向现象：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。

左手定则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。

例：判断下图中导线A所受磁场力的方向。

通电平行直导线间的作用力方向如何呢？演示实验：学生活动学生观测实验现象（1）电流的方向相同时 现象：两平行导线相互靠近。

编号12： 3.2磁场对通电导线的作用力班级：高二（ ）班 组别 姓名： 学号：【目标导航】1、知道什么是安培力，知道安培力公式，并会进行简单运用。

2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。

【自主学习】一、安培力的大小1、安培力的定义：2、安培力的大小：课本图3－2－1实验表明，当通电导线与磁场平行时，导线 ；当通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线 的作用，力的大小与导线中的电流、导线长度和磁场强弱有关。

精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力的大小与 和 都成正比，即 ，比例系数与导线所在位置的磁场有关，用符号 表示，称之为磁感应强度，则磁场对通电导线作用力的公式为 ，思考讨论1：公式F ＝BIL 适应的条件是B 与I 垂直，若B 与I 不垂直而是有一定的夹角θ时，安培力又怎样计算呢？例1、如图所示，一长L 的直导线通以大小为IB 的匀强磁场中，则导线所受安培力大小为（） A ．BLIsin θ B ．BLIcos θ C ．BLI/sin θ D ．BLI例2、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，有一段弯成直角的金属导线abc ，且ab=bc=L 0，通有电流I ，磁场的磁感应强度为B ，若要使该导线静止不动，在b 点应该施加一个力F 0， F 0的大小为________.【结论】非直导线垂直磁场放置时其受安培力的有效长度为变式训练1、如图所示，直角三角形通电导线框，边长ab 、bc 、ca 分别为0.3，0.4，0.5m ，通电电流为1A ，磁感强度B 为1T ，方向垂直纸面向里，则线框受到的安培力的合力为 ？二、安培力的方向判断方法：左手定则，其内容是：例3、判断图中各磁场对通电导线的安培力的方向变式训练2、在赤道上某处有一竖直直立的避雷针，当带有正电荷的乌云经过避雷针的上方并通过避雷针形成电流时，地磁场对避雷针的作用力的方向为（ ） A ．向东B ．向南C ．向西D ．向北思考讨论2：电流之间也存在相互作用，平行通电直导线之间的的相互作用怎样？请应用安培定则和左手定则判断。

1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，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．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系： ， ，即F 垂直于B 与I 所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上基础知识梳理典型例题分析C，方向垂直AB向右下D，方向垂直AB向左上【变式练习】1．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有反向电流后，两导线环开始运动，以下关于两导线环运动情况的说法正确的是（）A．二者相互靠近，各自做匀变速直线运动B．二者相互远离，各自做加速度减小的直线运动C．二者相互靠近，各自做加速度减小的直线运动D．二者相互远离，各自做加速度增大的直线运动2．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。

第一章安培力与洛伦兹力第1节磁场对通电导线的作用力1．下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示正确的是()【答案】C【解析】A、D图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故A、D错误；B图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B错误；C图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C正确．2．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直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，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：安培力的方向垂直于电流I和磁场B确定的平面，即安培力的方向既垂直于B又垂直于I，A错误，B正确；当电流I的方向平行于磁场B的方向时，直导线受到的安培力为零，当电流I的方向垂直于磁场B的方向时，直导线受到的安培力最大，可见，安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角有关，C错误；如图所示，电流I和磁场B垂直，直导线受到的安培力F＝BIL，将直导线从中点折成直角，分段研究导线受到的安培力，电流I和磁场B垂直，根据平行四边形定则可得，导线受到的安培力的合力为F′＝22BIL，D错误。

3．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如下图中箭头所示．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示中正确的是()．【答案】D【解析】A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．4．一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将() A．保持原长B．收缩C．伸长D．不能确定【答案】：B【解析】：弹簧通电时，同向电流相吸，使得弹簧缩短，故B正确。

5.如图所示，两个完全相同的线圈套在一水平光滑绝缘圆柱上，但能自由移动，若两线圈内通以大小不等的同向电流，则它们的运动情况是()A．都绕圆柱转动B．以不等的加速度相向运动C．以相等的加速度相向运动D．以相等的加速度相背运动【答案】：C【解析】：同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两线圈间相互作用力大小相等，所以选C 项．6.在等边三角形的三个顶点a 、b 、c 处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示。

《磁场对通电导线的作用力》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解磁场的观点，以及磁场对通电导线的作用力。

2. 掌握安培力的产生和大小的计算方法。

3. 学会运用所学知识解决实际问题，提高分析问题和解决问题的能力。

二、教学重难点1. 教学重点：安培力的产生和大小的计算。

2. 教学难点：安培力在实际问题中的应用。

三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、激光笔、电源、导线、实验器械等。

2. 准备相关视频和图片，用于辅助教学。

3. 设计好教案和PPT，确保教学内容的连贯性和系统性。

四、教学过程：本节课为《磁场对通电导线的作用力》的第一课时，分为以下环节：1. 导入环节：起首通过回顾磁铁间的互相作用规律，让学生明确磁场的观点，接着展示通电导线的图片，引出通电导线在磁场中受到的作用力。

通过问题引导，让学生思考并讨论如何诠释这一现象。

设计意图：通过学生熟悉的磁铁间的互相作用规律，引导学生思考磁场的观点，为后续学习做好铺垫。

2. 探究环节：引导学生利用实验器械（条形磁铁、导线、支架、小车、开关、滑动变阻器、导线等）进行实验操作，记录实验数据并分析。

教师进行巡回指导，针对学生的疑问进行解答。

实验结束后，教师根据实验现象和学生分析得出安培力的大小和方向。

设计意图：通过实验探究，使学生亲身经历安培力的发现过程，理解安培力的本质，培养观察、分析问题的能力。

3. 拓展环节：教师介绍安培力的应用，如电动机的工作原理等。

同时，通过展示通电导线在磁场中受力运动的应用图片，引导学生思考其在实际生产生活中的应用。

设计意图：拓宽学生的视野，了解安培力的应用价值，同时激发学生探究物理规律的兴趣。

4. 反馈环节：教师针对本节课所学内容进行提问和随堂小测，了解学生的学习情况。

针对学生存在的问题进行解答和补充。

设计意图：及时反馈学生的学习情况，查漏补缺，为后续教学做好准备。

通过教室练习或课后作业的批改，发现学生在知识点掌握上的不足，给出相应的指导建议，并对普遍存在的问题进行集中讲解和答疑。

1.1磁场对通电导线的作用力〖教材分析〗安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。

安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则）是本节的难点，比如：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。

正确应用左手定则也是本章的难点之一。

〖教学目标与核心素养〗物理观念∶通过磁场对电流作用力的实验，体会安培力，生成安培力概念。

科学思维∶通过安培力方向及大小的学习，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

科学探究：掌握研究安培力的方法，能在具体问题中判断安培力方向。

科学态度与责任∶通过磁电式电流表的原理分析，体会科学技术对社会发展的促进作用。

〖教学重难点〗教学重点：安培力的大小计算和方向判定。

教学难点：用左手定则判定安培力的方向。

〖教学准备〗多媒体课件、导线、蹄形磁铁、导体棒、铁架台、电源等。

〖教学过程〗（展示动态图片：回顾奥斯特的实验过程）奥斯特发现通电导线能使磁针发生偏转，不仅开启了研究电与磁联系的序幕，还使人们认识了这种神奇的"力"。

现在，这种力还能应用到新能源交通工具上，让电动车行驶在街头;应用到发射台上，射出数倍音速的炮弹……未来的某一天，可能还会应用到发射塔上，发射航天器，在这一章里，就让我们一起去探究这种神奇的作用力吧!一、新课引入（展示动态图片：导体棒在磁场中受力）在右图中，当导体棒中有电流流过时，导体棒就会因受力而发生运动。

这个力的方向该如何判断? 它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关?二、新课教学在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B ，IL F B 。

安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。

安培力：通电导线在磁场中所受的作用力。

第1节磁场对通电导线的作用力学习目标要求核心素养和关键能力1.通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感应强度的方向之间的关系。

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。

1.科学思维掌握安培力作用下导体运动问题的分析方法，运用矢量合成思维对磁感应强度和安培力进行合成。

2.科学探究通过实验探究得到安培力的方向。

3.关键能力科学探究能力和空间思维能力。

一、安培力的方向1．安培力通电导线在磁场中受的力。

2．影响因素(1)磁场方向。

(2)电流方向。

(3)安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：安培力F垂直于导线与磁感应强度决定的平面。

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；让磁感线从掌心垂直进入，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方向。

【判一判】(1)通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。

(×)(2)判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则。

(√)(3)通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向三者必须保持相互垂直。

(×)二、安培力的大小1．通电导线的方向跟磁场的方向垂直时，安培力最大，F＝IlB。

2．通电导线的方向跟磁场的方向平行时，安培力最小，F＝0。

3．通电导线的方向跟磁场的方向夹角为θ时，把磁感应强度B分解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B∥，如图所示。

则B⊥＝B sin θ，B∥＝B cos θ。

导线所受的安培力是B⊥产生的，F＝IlB sin__θ。

【判一判】(1)若匀强磁场中磁感应强度为B＝1 T，导线中的电流I＝1 A，导线长度l＝1 m，则安培力F＝1 N。

( ×)(2)若通电导线在某处不受安培力，则该处磁感应强度一定为零。

(×)(3)若通电导线在某处受到的安培力不为零，则此处的磁感应强度一定不为零。

磁场对通电导线的作用力知识元安培力知识讲解1．安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力，其作用点可等效在导体的几何中心．2．安培力的大小（1）计算公式：F=BIL sinθ（2）对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL，此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量，也可理解为F=BI(L sinθ)，此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度，也叫“有效长度”，公式中的θ是B和I方向间的夹角．注意：①导线是弯曲的，此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度，而应是弯曲导线的“有效长度”．它等于连接导线两端点直线的长度（如图所示），相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．②安培力公式一般用于匀强磁场．在非匀强磁场中很短的导体也可使用，此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同．若在非匀强磁场中，导体较长，可将导体分成若干小段，求出各段受到的磁场力，然后求合力．3．左手定则①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向方法：伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，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，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向（书上定义），我在这里想说一点，是不是左手定则只可以判断受力方向，我的答案是非也，在判断力的方向时，是知二求一（知道电流方向与磁场方向求力的方向），所以也可以知道力与电流求磁场，或是知道力与磁场求电流。

4．安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力的方向时要注意以下两点：（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．因此，在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面，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和磁场所决定的平面，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．的方向被唯一确定；但若已知B（或I）、F 注意：若已知B、I方向，则由左手定则得F安的方向，由于B只要穿过手心即可，则I（或B）的方向不唯一、安简单概括磁场对电流的作用应用步骤：1．选择研究对象以及研究过程；2．在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律；3．带入安培力公式和电学公式进行公式整理；4．求解，必要时对结果进行验证或讨论。