高中物理 《磁场对运动电荷的作用》教案1 鲁科版选修3-1

第1讲探究磁场对电流的作用[目标定位] 1.知道安培力的定义，理解并熟练应用安培力的计算公式F＝ILB sinθ.2.掌握左手定则，会用左手定则判断安培力的方向.3.知道电流表的基本构造和基本原理.4.通过观察实验现象，体会控制变量法在科学研究中的作用．一、安培力1．物理学将磁场对电流的作用力称为安培力．2．安培力的大小：在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电直导线所受的安培力F最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度L的乘积，即F＝ILB，安培力的单位为N.3．安培力的方向左手定则：如图1所示，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内．让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么，拇指所指的方向就是通电直导线在磁场中所受安培力的方向．图1二、安培力就在你身边1．电动机(1)电动机是利用安培力使通电线圈转动，将电能转化为机械能的重要装置．电动机有直流电动机和交流电动机，交流电动机还可分为单相交流电动机和三相交流电动机．(2)原理：如图2所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到的安培力方向向上，在安培力作用下线框转动起来．图22．电流计(1)构造：如图3所示.图3(2)电流计最基本的组成部分是磁铁A和放在磁铁两极之间的缠绕着线圈并可转动的铝框B，如图所示，铝框的转轴上装有指针C和游丝D.(3)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，从而使游丝扭转形变，阻碍线圈的转动．两种作用平衡时，指针便停留在某一刻度．电流越大，指针的偏转越大，所以通过指针的偏转角度便可知道电流的大小.一、安培力的方向1．安培力的方向既与磁场方向垂直，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．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．特别提醒F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直．例1画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．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．对安培力F＝ILB sinθ的理解安培力大小的计算公式F＝ILB sinθ，θ为磁感应强度方向与导线方向的夹角．(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ILB.(2)当θ＝0°，即B与I平行时，F＝0.2．当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．图4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，故将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝ILB cosθ，A 正确，B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝ILB，D错误．例3如图5所示，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5A．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解析导线段abcd的有效长度为线段ad，由几何知识知L ad＝(2＋1)L，故线段abcd所受磁场力的合力大小F＝IL ad B＝(2＋1)ILB，导线有效长度的电流方向为a→d，据左手定则可以确定导线所受合力方向竖直向上，故A项正确．三、安培力作用下的物体平衡例4如图6所示，在与水平方向夹角θ为60°的光滑金属导轨间有一电源，在相距1m 的平行导轨上放一质量为m＝0.3kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止．求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小．(g＝10m/s2)图6答案 (1)1.73T (2)6N解析 此类问题是关于安培力的综合问题，处理此问题仍需沿用力学思路和方法，只不过多考虑一个安培力而已．画出导体棒的受力分析图，一般先画出侧视图，再利用共点力平衡条件求解此问题．金属棒ab 中电流方向由b →a ，它所受安培力水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直于斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B ，再求出ab 对导轨的压力．(1)受力分析如图所示，ab 棒静止，沿斜面方向受力平衡，则mg sin θ＝ILB cos θ. B ＝mg tan60°IL ＝0.3×10×33×1T ＝1.73T. (2)设导轨对ab 棒的支持力为N ，由牛顿第三定律得，ab 棒对导轨的压力大小为： N ′＝N ＝mg cos60°＝0.3×1012N ＝6N. 借题发挥 有些同学在处理此类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一目了然了．例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系也清楚了．针对训练 如图7所示，用两根轻细金属丝将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为( )图7A.mg Il tan θ，竖直向上B.mgIltan θ，竖直向下C.mg Il sin θ，平行悬线向下D.mg Il sin θ，平行悬线向上答案 D解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由画出的力的三角形可知，安培力的最小值为F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝mg Ilsin θ，方向应平行于悬线向上．故选D.安培力的方向1．如图8所示，其中A 、B 图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断磁场方向．C 、D 图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向．图8答案 A 图磁场方向垂直纸面向外；B 图磁场方向在纸面内垂直F 向下；C 、D 图电流方向均垂直于纸面向里．安培力的大小2．如图9所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，求各导线所受的安培力的大小．图9答案 A ．ILB cos α B ．ILB C.2ILB D ．2IRB E ．0安培力作用下的物体平衡3．如图10所示，光滑导轨与水平面成α角，导轨宽L .有大小为B 的匀强磁场，方向垂直导轨面，金属杆长为L ，质量为m ，水平放在导轨上．当回路中通过电流时，金属杆正好能静止．求：电流的大小为多大？磁感应强度的方向如何？图10答案 mg sin αBL方向垂直导轨面向上 解析 在解这类题时必须画出截面图，只有在截面图上才能正确表示各力的准确方向，从而弄清各矢量方向间的关系．因为B 垂直轨道面，又金属杆处于静止状态，所以F 必沿斜面向上，由左手定则知，B 垂直轨道面向上．大小满足ILB ＝mg sin α，I ＝mg sin αBL .题组一 安培力的方向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1所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B 方向的是( )图1答案 B解析 要使炮弹加速，安培力应向右，由左手定则可知：磁场方向应垂直纸面向外．3．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2所示，ab 边与MN 平行．关于MN 的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是( )图2A ．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方向向左D ．线框将绕MN 转动答案 BC解析 通电矩形导线框abcd 在无限长直通电导线形成的磁场中，受到磁场力的作用，对于ad 边和bc 边，所在的磁场相同，但电流方向相反，所以ad 边、bc 边受磁场力(安培力)大小相同，方向相反，即ad 边和bc 边受合力为零．而对于ab 和cd 两条边，由于在磁场中，离长直导线的位置不同，ab 边近而且由左手定则判断受力向左，cd 边远而且由左手定则判断受力向右，所以ab 边、cd 边受合力方向向左，故B 、C 选项正确．4．如图3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 ＝kI r，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3A．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 A5．图4所示装置可演示磁场对通电导线的作用、电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆．当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动．下列说法正确的是( )图4A．若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动B．若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动C．若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动D．若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动答案BD解析若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接正极，f 接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向左运动，A错；若a接正极，b接负极，则根据安培定则可知线圈之间产生向上的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向右运动，B正确；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接正极，f接负极，L中将通有向外的电流，根据左手定则可知L向右运动，C错；若a接负极，b接正极，则根据安培定则可知线圈之间产生向下的磁场，e接负极，f接正极，L中将通有向里的电流，根据左手定则可知L向左运动，D 正确．题组二安培力的大小6．如图5所示，四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中，它受到磁场力的合力( )图5A ．竖直向上B ．方向垂直于ad 斜向上C ．方向垂直于bc 斜向上D ．为零答案 D7．如图6所示，导线框中电流为I ，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B ，AB 与CD 相距为d ，则MN 所受安培力大小( )图6A ．F ＝IdB B ．F ＝IdB sin θC ．F ＝IdBsin θD ．F ＝IdB cos θ 答案 C 解析 题中磁场和电流垂直，θ角仅是导线框与金属杆MN 间夹角，不是电流与磁场的夹角．8．如图7所示，磁场方向竖直向下，通电直导线ab 由水平位置1绕a 点在竖直平面内转到位置2的过程中，通电导线所受安培力是( )图7A ．数值变大，方向不变B ．数值变小，方向不变C ．数值不变，方向改变D ．数值，方向均改变答案 B解析 安培力F ＝IlB ，电流不变，垂直直导线的有效长度减小，安培力减小，安培力的方向总是垂直BI 所构成的平面，所以安培力的方向不变，B 对，故选B.题组三 电动机和电流计9．有关电动机的换向器的作用，以下说法正确的是( )A ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变电流方向B ．当线圈平面与磁感线垂直时，自动改变电流方向C ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变磁感线的方向D ．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变线圈转动方向答案 B10．为了改变电动机的转动方向，下述可采取的措施正确的是( )A ．改变电源电压的大小B ．改变通过线圈的电流的大小C ．改变通过线圈的电流的方向D ．对调N 、S 两磁极的位置，同时对调电源的正、负极答案 C题组四 安培力作用下的导体棒的平衡11．如图8所示，长L 、质量为m 的金属杆ab ，被两根竖直的金属弹簧静止吊起，金属杆ab 处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属杆中通有方向a →b 的电流I 时，每根金属弹簧的拉力大小为T .当金属杆通有方向b →a 的电流I 时，每根金属弹簧的拉力大小为2T .则磁场的磁感应强度B 的大小为________．图8答案 T IL解析 金属杆ab 受重力、磁场力、弹簧的拉力而平衡．当金属杆ab 中的电流方向由a 到b 时，磁场力向上．2T ＋IlB ＝mg ①当金属杆ab 中的电流由b 到a 时，磁场力向下．4T ＝IlB ＋mg ②解方程组得B ＝T IL.12．两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一根相同的金属棒，分别通有电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图9中所示，两金属棒均处于静止状态，两种情况下电流之比I 1∶I 2＝________.图9答案1∶cosα13．质量为m的导体棒MN静止于宽度为L的水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图10所示，求MN所受的支持力和摩擦力的大小．图10答案ILB cosθ＋mg ILB sinθ解析导体棒MN处于平衡状态，注意题中磁场方向与MN是垂直的，作出其侧视图，对MN进行受力分析，如图所示．由平衡条件有：f＝F sinθ，N＝F cosθ＋mg，其中F＝ILB解得：N＝ILB cosθ＋mg，f＝ILB sinθ.。

第1节探究磁场对电流的作用[先填空]1．安培力磁场对电流的作用力．2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)实验探究采用的方法：控制变量法．(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大；②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；④安培力的方向由磁场方向和电流方向共同决定．3．安培力的大小(1)F＝IlB.(2)适用条件①通电导线与磁场方向垂直．②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体．4．方向——左手定则(如图6­1­1所示)：判断安培力的方向，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向．图6­1­1[再判断]1．通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零．(×)2．磁感应强度的方向与安培力的方向垂直．(√)3．通电导体在磁场中所受安培力F一定等于IlB.(×)[后思考]安培力的方向与通电直导线方向、磁感应强度的方向有什么关系？【提示】与导线方向、磁感应强度方向都垂直．[合作探讨]如图6­1­2所示，把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，我们发现小磁针发生偏转．图6­1­2探讨1：当改用两节或者更多的电池时，小磁针偏转的快慢有什么变化？【提示】变快．探讨2：把小磁针放在距离导线稍近的地方进行实验，小磁针偏转的快慢又有什么变化？这说明什么？【提示】变快；这说明电流大和磁场强时，小磁针受到的作用力大．[核心点击]1．安培力的方向(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但B与I不一定垂直．(2)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定．2．安培力的大小(1)当电流方向与磁场方向垂直时，F＝IlB.此时通电导线所受安培力最大．(2)当电流方向与磁场方向不垂直时，F＝IlB sin θ(θ是I和B之间的夹角)．(3)当通电导线的方向和磁场方向平行(θ＝0°或θ＝180°)时，安培力最小，等于零．(4)若导线是弯曲的，公式中的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6­1­3所示)，相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端．图6­1­31.请画出如图6­1­4所示的甲、乙、丙三种情况下，导线受到的安培力的方向．甲乙丙图6­1­4【解析】画出甲、乙、丙三种情况的侧面图，利用左手定则判定出在甲、乙、丙三种情况下，导线所受安培力的方向如图所示．甲乙丙【答案】见解析2．如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到的安培力的大小．【解析】A图中，F＝IlB cos α，这时不能死记公式而错写成F＝IlB sin α.要理解公式本质是有效长度或有效磁场，正确分解．B 图中，B ⊥I ，导线再怎么放，也在纸平面内，故F ＝IlB .C 图是两根导线组成的折线abc ，整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和，其有效长度为ac ，故F ＝2IlB .D 图中，从a →b 的半圆形电流，分析圆弧上对称的每一小段电流，受力抵消合并后，其有效长度为ab ，故F ＝2IRB .E 图中，F ＝0.【答案】 A ：IlB cos α B ：IlB C ：2IlB D ：2IRB E ：03．一个可以自由运动的线圈L 1和一个固定的线圈L 2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图6­1­5所示的电流时，从左向右看，线圈L 1将()图6­1­5A ．不动B ．顺时针转动C ．逆时针转动D ．向纸面内平动【解析】 把线圈L 1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L 2的中心，通电后，小磁针的N 极应指向该环形电流L 2的磁场方向，由安培定则知L 2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L 1等效成的小磁针转动前N 极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L 1顺时针转动．【答案】B分析导体在磁场中运动的常用方法[先填空]1．电流表、电动机等都是安培力的应用．2．电流计的构造：圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝．图6­1­63．电流计的原理：当被测电流流入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，并对线圈的转动产生阻碍．当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度．电流越大，安培力越大，指针偏转越大．[再判断]1．电流计在线圈转动的范围内，各处的磁感应强度相同．(×)2．电流计在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流大小有关，而与所处位置无关．(√)[后思考]用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力的作用？【提示】 不是．通电线圈的左右两边与磁场方向垂直，受到安培力的作用；通电线圈的内外两边始终与磁场方向平行，不受安培力的作用．4．如图6­1­7甲所示是磁电式电流计的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是( )甲 乙图6­1­7①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩方向与线圈受到的磁力矩方向是相反的 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，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A ．①②B ．③④C ．①②④D ．①②③④【解析】 当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流计的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，在线圈转动的范围内，各处的磁场大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流计指针偏转的角度也越大，故②正确．综合上述，C 正确．【答案】 C5．(多选)要想提高磁电式电流计的灵敏度，可采用的办法有( )A ．增加线圈匝数B ．增加永久磁铁的磁感应强度C ．减少转轴处摩擦D ．减小线圈面积【解析】 当给电流计通入电流I 时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋形弹簧就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置．于是有nBIS ＝k θ，所以θ＝nSBI k；可见，电流计灵敏度(单位电流引起的偏转角)随着线圈匝数n 、线圈面积S 及磁感应强度B 的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数k (即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减少摩擦也有利于灵敏度的提高．【答案】 ABC。

平和正兴学校2009－2010学年上学期
高二年级物理备课组教案主备人：朱兰图成员：领导：
（阻力矩与旋转角度成正比M/=Kθ），由于对给定的表头来说B、K、L、L/都
教师提问：该如何克服这个难题，让一个线圈沿一个方向一直转动下去？
学生思考回答：如上图，如果我们能在线圈转过与磁场方向垂直的位置后，如果改变线圈电流方向，线圈就可以沿一个方向一直运动下去。

老师：电刷与换向器的作用要注意什么呀？（
学生：电机运动的机械能不是凭空产生的，而是要靠消耗电能为前提的。

即电动机是将。

磁场-鲁科版选修3-1教案
授课目标
1.理解磁场的基本概念
2.熟悉磁场相关的物理量及其计算方法
3.知晓基本电路中磁场的作用
授课内容
磁场概述
磁场是指存在磁性物质或电流导体周围，具有磁相互作用的物理场。

磁场的单位为特斯拉(T)，方向遵循右手定则。

学生需要理解磁场的基本概念及其作用。

磁场的物理量及计算方法
1.磁场强度：指在磁场中一点单位位置中所有电荷所受到的磁力的大小，单位为特斯拉(T)
$$ B=\\frac{F}{qv} $$
2.磁力：指磁场中单位长度电流所受到的力，单位为牛(N)
F=BIL
3.洛伦兹力：在磁场中运动的带电粒子所受到的力，单位为牛(N)
F=qvB
4.磁通量：磁场中通过一定面积的磁场线数量，单位为韦伯(Wb)
$$ \\varPhi=B\\cdot S $$
磁场在基本电路中的作用
磁场在电路中的作用一般表现为电流的增强或减弱。

1.活塞式电机：电路中磁场的改变让电流加强或减弱，从而产生驱动活塞的动力。

2.电动机工作原理：通电后，电流在磁场中受到作用力，从而产生机械运动。

学生需要掌握电动机的原理及运作过程。

课后作业
1.阅读《磁场》，进一步理解磁场相关的知识点；
2.搜索并学习“离子轨道”的原理及应用；
3.练习电动机与电路的运作相关计算题。

总结
本节课中，我们学习了磁场的基本概念及其作用，熟悉了磁场的物理量及计算方法，了解了磁场在基本电路中的作用及电动机的工作原理。

希望大家在课后能够掌握相关的知识点，并能够顺利完成课后作业。

5.1 磁场教学目标（一）知识与技能1、列举磁现象在生活、生产中的应用，了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响，关注与磁相关的现代技术发展；2、知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用；3、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

（二）过程与方法:利用电场和磁场的类比教学，培养学生的比较推理能力。

（三）情感、态度与价值观:在教学中渗透物质的客观性原理。

教学重点：磁场的物质性和基本特性。

教学难点：磁场的物质性和基本性质。

教学用具：条形磁铁、蹄形磁铁、投影片、多媒体辅助教学设备。

教学过程：（一）引入新课我国是世界上最早发现磁现象的国家。

我国古代在磁现象方面具有相当丰富的研究成果。

其中，指南针的发明和应用是我国对世界文明做出的重大贡献之一。

指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献（参照下面两个图）。

（二）进行新课1、磁现象教师：引导学生阅读教材“自制水罗盘”两段，明确以下几个问题：问题1为什么缝衣针要沿着同一方向摩擦若干次？问题2缝衣针的指向是正南方吗？教师：电现象和磁现象之间存在着许多相似，请你举例说明。

学生：讨论，交流，发表见解。

电荷存在正负、磁体存在两极；电荷间有力的作用，且同号电荷相斥，异号电荷相吸；磁体间同样有力的作用，且同名磁极相斥，异名磁极相吸。

教师：电现象和磁现象间的相似是偶然的吗？如果你是一位物理学家，你会怎样认为呢？问题：人们是通过那些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？学生：阅读教材，讨论、交流、发表见解。

2、磁场提问：磁体对磁体有力的作用，电流对磁体也有力的作用（如下图所示）。

这些作用力都不需要直接接触，就能产生。

那么，这些作用力是怎样产生的呢？是不是不需要任何媒介物就能产生？答：是通过磁场产生的。

教师：你为什么会想到是通过磁场产生的？类比前面的学习谈一下自己的看法。

学生：电和磁是相互联系的。

电荷的周围存在电场，电荷间通过电场产生相互作用，那么，磁体和电流的周围必然会存在磁场，磁体间、电流和磁体间则通过磁场产生相互作用。

第2单元：磁场对运动电荷的作用一、黄金知识点：1、洛伦兹力概念；2、洛伦兹力的方向；3、洛伦兹力的大小；4、带电粒子的圆周运动；5、轨道的半径和周期；二、要点大揭密：1、洛伦兹力的概念：运动电荷所受磁场的作用力。

注意：通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷的洛仑兹的宏观表现而已。

2、洛伦兹力的方向：用左手定则判定，注意四指指向正电荷运动方向（或负电荷运动的相反方向），洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直。

3、洛伦兹力的大小：当电荷运动的速度v方向与磁感应强度B的方向垂直时f = qvB，当B与v平行时电荷不受洛伦兹力（f = 0 ）。

当电荷相对于磁场静止时，电荷不受洛伦兹力（f=0）。

4、洛伦兹力永远与速度v垂直，故洛伦兹力永远不做功。

例1、带电为+q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是：A、只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同；B、如果把+q改为-q，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小，方向不变；C、洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直；D、粒子只受到洛伦兹力作用下运动的动能、动量均不变。

分析与解答：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度方向的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时f = qvB，当粒子速度与磁场平行时f = 0 ，再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力方向也不同，所以A选项错。

因为+q改为-q，且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f = qvB知大小不变，所以B选项正确。

因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意角，所以C选项错。

因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使动量的方向不断改变，所以D选项错5、带电粒子以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时运动情况分析：由于洛伦兹力总是跟粒子运动方向垂直，对粒子不做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变粒子的速率，所以粒子受到的洛伦兹力f = qvB 的大小是恒定的且f 的方向始终与v垂直。

第2单元：磁场对运动电荷的作用一、黄金知识点：1、洛伦兹力概念；2、洛伦兹力的方向；3、洛伦兹力的大小；4、带电粒子的圆周运动；5、轨道的半径和周期；二、要点大揭密：1、洛伦兹力的概念：运动电荷所受磁场的作用力。

注意：通电导线所受到的安培力实际上是作用在运动电荷的洛仑兹的宏观表现而已。

2、洛伦兹力的方向：用左手定则判定，注意四指指向正电荷运动方向（或负电荷运动的相 反方向），洛伦兹力的方向总是与电荷运动的方向垂直。

3、洛伦兹力的大小：当电荷运动的速度v 方向与磁感应强度B 的方向垂直时f = qvB ，当B 与v 平行时电荷不受洛伦兹力（f = 0 ）。

当电荷相对于磁场静止时，电荷不受洛伦兹力（f=0）。

4、洛伦兹力永远与速度v 垂直，故洛伦兹力永远不做功。

例1、带电为+q 的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是：A 、只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同；B 、如果把+q 改为-q ，且速度反向大小不变，则洛伦兹力的大小，方向不变；C 、洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直；D 、粒子只受到洛伦兹力作用下运动的动能、动量均不变。

分析与解答：因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度方向的方向有关，如 当粒子速度与磁场垂直时f = qvB ，当粒子速度与磁场平行时f = 0 ，再者由于洛伦兹力 的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力方向也不同，所以 A 选项错。

因为+q 改为-q ，且速度反向时所形成的电流方向与原+q 运动形成的电流方向相同，由 左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f = qvB 知大小不变，所以B 选项正确。

因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意角，所以C 选项错。

因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可 改变粒子的运动方向，使动量的方向不断改变，所以D 选项错5、带电粒子以一定的初速度与磁场方向垂直进入匀强磁场时运动情况分析：由于洛伦兹力总是跟粒子运动方向垂直，对粒子不做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变粒子的速率，所以粒子受到的洛伦兹力f = qvB 的大小是恒定的且f 的方向始终与v 垂直。

磁场对运动电荷的作用教学目标知识目标1.知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛伦兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大。

2•会用左手定则熟练地判定洛伦兹力方向.能力目标由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛伦兹力的过程，培养学生的迁移能力.情感目标通过本节教学，培养学生科学研究的方法论思想：即推理一一^假设一一实验验证”.教材分析本节的重点是洛伦滋力的大小和它的方向，在引导学生由安培力的概念得出洛伦滋力的概念后，让学生深入理解洛伦滋力，学习用左手定则判断洛伦滋力的方向，注意强调：磁场对运动电荷有作用力，磁场对静止电荷却没有作用力.教法建议在教学中需要注意教师与学生的互动性，教师先复习导入，通过实验验证洛伦兹力的存在，然后启发指导学生自己推导公式-.理解洛伦兹力方向的判定方向，注意与点电荷所受电场大小、方向的区别.具体的建议是：1.教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式'' ,类比电场办法掌握公式的应用.2•学生认真观察实验、思考原因，在教师指导下自己推导，类比理解掌握公式.教学设计方案磁场对运动电荷作用一素质教育目标（一）知识教学点1.知道什么是洛伦兹力，知道电荷运动方向与磁场方向平行时，电荷受到的洛伦兹力等于零；电荷运动方向与磁场方向垂直时，电荷受到的洛伦兹力最大,2•会用左手定则熟练地判定洛伦兹力方向.（二）能力训练点由通电电流所受安培力推导出带电粒子受磁场作用的洛伦兹力的过程，培养学生的迁移能力.（三）德育渗透点通过本节教学，培养学生进行推理一一假设一一实验验证”的科学研究的方法论教育.（四）美育渗透点［来源学科网］注意营造师生感情平等交流的氛围，用优美的语音感染学生•在平等自由的审美情境中，使师生的感情达到共鸣，从而培养学生的审美情感.二学法引导1.教师通过演示实验法引入，复习提问法导出公式-,类比电场办法掌握公式的应用。

磁场对运动电荷的作用一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.2、知道洛伦兹力大小的推理过程.3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.5、了解电视显像管的工作原理（二）过程与方法通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观)，洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。

通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。

最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。

（三）情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学生的科学思维和研究方法。

让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。

二、重点与难点：重点：1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动)，是本章的重点难点：1.洛伦兹力对带电粒子不做功.2.洛伦兹力方向的判断.三、教具：电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体四、教学过程：（一）复习引入前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：1.如图判定安培力的方向（让学生上黑板做）若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A.求：导线所受的安培力大小？［学生解答］解：F=BIL=4×10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N答：导线受的安培力大小为4×10-3 N.2.什么是电流？［学生答］电荷的定向移动形成电流.［教师讲述］磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，那么，磁场对电流有作用吗？我们会想到：通电导线受到的安培力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.［演示实验］实验与探究，磁场对运动电荷的作用（121页图6-16）［教师］磁场对静止的电荷是否有作用；说明电子射线管的原理：说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。

第1节探究磁场对电流的作用1.磁场对电流的作用力称为安培力。

2．在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度l的乘积。

3．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。

4．安培力让电动机转动、电流计发挥作用。

一、安培力1．安培力磁场对电流的作用力。

2．科学探究：安培力与哪些因素有关(1)实验探究采用的方法：控制变量法。

(2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论是：①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大；②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大；③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大；④安培力的方向由磁场的方向和电流的方向共同决定。

3．安培力的大小和方向(1)大小：F＝IlB。

(2)公式的适用条件①通电导线与磁场方向垂直。

②匀强磁场或非匀强磁场中很短的导体。

(3)方向判断：左手定则。

如图6­1­1所示，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，拇指所指方向即为通电直导线在磁场中的受力方向。

图6­1­1二、安培力就在你身边1．电流表、电动机等都是安培力的应用。

2．电流计工作原理：(1)构造：如图6­1­2所示，圆柱形铁芯固定于蹄形磁铁两极间，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝。

图6­1­2(2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，线圈的转动使游丝扭转形变，产生阻碍线圈转动的力矩。

当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针停留在某一刻度。

电流越大，安培力就越大，指针偏角就越大。

1．自主思考——判一判(1)通电导体在磁场中所受安培力为零，该处磁感应强度一定为零。

《磁场对运动电荷的作用》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《磁场对运动电荷的作用》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“磁场对运动电荷的作用”是高中物理选修3-1 第三章第五节的内容。

这部分知识是在学生已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力的基础上进行的，既是对前面知识的深化和拓展，又为后续学习带电粒子在磁场中的运动规律以及电磁感应等知识奠定了基础。

本节课的主要内容包括洛伦兹力的大小和方向的探究、洛伦兹力的特点以及洛伦兹力的应用等。

通过本节课的学习，学生将进一步认识磁场的性质，理解电磁相互作用的本质，提高运用物理知识解决实际问题的能力。

二、学情分析学生在之前已经学习了电场、磁场的基本概念以及安培力，具备了一定的抽象思维能力和逻辑推理能力。

但是，对于洛伦兹力的概念以及其与安培力的关系，学生可能会感到比较抽象和难以理解。

此外，学生在运用数学知识解决物理问题方面的能力还有待提高。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解洛伦兹力的概念，掌握洛伦兹力的大小和方向的判断方法。

（2）了解洛伦兹力的特点，知道洛伦兹力不做功。

（3）能够运用洛伦兹力的知识解释一些常见的物理现象。

2、过程与方法目标（1）通过实验探究和理论推导，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑推理能力。

（2）通过对洛伦兹力方向的判断，培养学生的空间想象能力和运用左手定则解决问题的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生勇于探索、敢于创新的科学精神。

（2）让学生体会物理知识与实际生活的密切联系，培养学生学以致用的意识。

四、教学重难点1、教学重点（1）洛伦兹力的大小和方向的判断。

（2）洛伦兹力的特点。

2、教学难点（1）洛伦兹力大小的推导过程。

（2）洛伦兹力与安培力的关系。

五、教法与学法1、教法（1）实验探究法：通过实验让学生直观地感受磁场对运动电荷的作用，激发学生的学习兴趣。