物理选修3-1 3.4磁场对通电导线的作用

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受到的力教案

1 / 5 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受到的力

一、教学设计思路

本节是规律探究课，在教学方法上，采用“任务驱动”教学法，即以学生为中心，以任务为载体，把教学内容巧妙地隐含在一个个具体任务之中，学生通过独立或协作完成任务，学习新知识和新技能.主要特色为：

（1）本文设计了实验探究安培力的方向与磁场、电流的方向关系；理论探究安培力大小的表达式；揭秘电磁轨道炮和了解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能.

（2）设计了分组实验：观察通电导线在磁场中的受力情况，用不同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构建方法.

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，在教材中起着承上启下的作用，因为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、磁场方向的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，有助于培养学生的物理学科的核心素养.

学生在学习本章节之前，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.另外，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.鉴于大部分学生基本功扎实、已有知识掌握熟练到位，本节课可以在教师引导下采用“任务驱动”教学法完成教学内容.

三、教学目标

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，会用左手定则判断安培力的方向；

课题名称 《磁场对通电导线的作用力》

一、教学内容分析

本节是人教版选修3-1第三章第四节的内容，本节对学生基础性知识的理解有比较高的要求，对左手定则和右手定则的综合性要求较高，以及对于学生立体感和空间感都有较高要求，能力要求较强，在高考中属于高频考点对于下一章的学习也至关重要。

二、教学目标

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导线、磁场方向都垂直时，它的方向的判断——左手定则。

2.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，并会用它分析解决有关实际问题。

3.会用安培力公式F=ILB解答有关问题. 知道导线方向与磁场方向平行时，导线受的安培力最小，等于零；导线方向与磁场方向垂直时，导线受的安培力最大，等于ILB.

4.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

三、教学重难点

1.重点：安培力的方向和大小

2.难点：弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系

四、学情预设及分析

学生对于场的知识有了一定的基础，但并不能从基础根本认识到场的存在，所以对于本章的学习有一定的难度，尤其对于立体空间想象能力，矢量合成，力的方向，电流的方向，磁场的方向的空间关系不能找好。

五、实验器材及教学辅助技术

教学辅助技术：希沃授课助手、固定的实物展台

实验器材：安培力演示仪、橡皮泥、三色笔芯、学生电源、CuSO4溶液、蹄形磁铁、碎纸屑、通电平行直导线相互作用力演示器

六、教学过程

环节一：历史上最早通过实验发现磁场对通电导线有作用力的人物是谁呢？

法国物理学家安培，他是电动力学的创始人，在电动力学中有着杰出的贡献，人们为了纪念他，把磁场对通电导线的作用力叫做安培力。

安培力：磁场对电流的作用力.

安培力是矢量，有大小，有方向。安培力的方向与什么因素有关呢？

环节二：安培力方向的探究

【演示实验1】

实验1：导体棒平行于磁场放置

现象1：通电后导体棒不动，说明不受安培力

用心 爱心 专心 1 四 、磁场对通电导线的作用力

【要点导学】

1、本节通过控制变量的方法探究安培力的方向，得出左手定则，通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，进而拓展到磁场对通电线圈的作用效果，使大家认识磁电式电流表的工作原理。通过本节的学习，应会用公式F=BIL解答有关问题、知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题，知道磁电式电流表的工作原理。

2、安培力的方向（左手定则）：当磁场与电流垂直时，安培力、磁场、电流构成如图3-4-1的三维直角坐标系．当磁场方向与电流方向不垂直时，安培力、磁场的垂直分量、电流构成如图所示的三维直角坐标系．尽管磁场与电流方向可以不垂直，但安培力肯总是直于电流方向、同时也垂直于磁场方向，即垂直于_____方向和_______方向所构成的平面．

3、安培力的大小：在匀强磁场中，通电导线受到的安培力的计算公式为____________．非匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合，通电导线在非匀强磁场中受到的安培力，是每一小段受到的安培力的合力．

4、磁电式电流表：在磁电式电流表中，极靴和铁质圆柱之间构成一个特殊的磁场分布，磁场方向沿着____________________，电流通过电流表的矩形线圈时，线圈的两条边线始终与磁感应强度方向垂直，受到大恒定的安培力，安培力将促使线圈绕轴转动，同时螺旋弹簧被收紧，将产生一个______的转动效果，当两种转动效果抵消时，指针会指在一个相应的位置，从而指示出电流值。

电流表的灵敏度很高，是指通过很小的电流时，指针就可以偏转较大的角度。在使用电流表时，允许通过的电流一般都很小，使用时应该特别注意。

【范例精析】

例1、 试用电流的磁场及磁场对电流的作用力的原理，证明通有同向电流的导线相互吸引，通有异向电流的导线相互推斥力．

解析：如图3-4-2所示，研究a对b的磁场力：（1）根据安培定则画出电流a在导线b处产生的磁场分布图；（2）根据左手定则可知通电导线b受到的磁场力是向左的；（3）根据牛顿第三定律，可知通电导线a受到的磁场力是向左的，即通有同向电流的平行导线相互吸引．同理可得通有异向电图3-4-1

4 通电导线在磁场中受到的力

记一记

通电导线在磁场中受到的力知识体系

1个概念——安培力

1种方法——左手定则(安培力方向的判断方法)

1个公式——F安＝BILsinθ

辨一辨

1.安培力的方向与磁场方向相同．(×)

2．安培力的方向一定与电流方向垂直．(√)

3．通电导线只要放在磁场中就会受到安培力．(×)

4．两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等．(×)

5．磁电式仪表指针偏转角度与电流大小成正比．(√)

6．磁电式电表只能测定电流的大小不能确定被测电流的方向．(×)

7．磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场．(√)

8．通有相反电流的平行直导线互相吸引．(×)

想一想

1.计算安培力大小的公式F＝ILsinθ只适于方程磁场吗？

提示：不是．只要导线所在处的磁感应强度相同即可．如计算两平行通电导线向安培力时该公式同样适用．另外对于置于非匀强磁场中的通电导线，只要导线长度足够短，短到可以认为导致各处磁感应强度相同时，该公式同样可以使用．

2．公式F＝BILsinθ只适用于通电直导线所受安培力的计算吗？

提示：不是．该公式也适用于非直线通电导线在磁场中所受安培力大小的计算，只不过式中“L”应取导线的“等效长度”——导线两端点连线的长度．

思考感悟：

练一练

1.

[2019·广东省普通高中学业水平考试]如图所示，在水平向右的匀强磁场中，有一通电直导线，电流方向垂直纸面向里，则直导线所受的安培力方向是( )

A．竖直向下 B．竖直向上

C．水平向左 D．水平向右

答案：A

2.

[2019·河南省普通高中学业水平考试]安培曾经做了许多实验来研究磁场与电流的相互作用．如图所示，把一段直导线悬挂在蹄形磁铁的两极间，当通入图示的电流时，导线将向________(选填“左”或“右”)移动．为了纪念他的贡献，把通电导体在磁场中受到的力称为________．