2020高中物理 第三章 第4节 通电导体在磁场中受的力教案 新人教版选修3-1

2020高中物理 第三章 第4节 通电导体在磁场中受的力教案 新人教版选修3-1

第三章 磁场 ‎ 第4节　　通电导体在磁场中受到的力（一）‎ ‎【课前准备】‎ ‎【课型】新授课 【课时】2课时 ‎【教学三维目标】‎ ‎（一）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．‎ ‎2.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向．‎ ‎3.推到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．‎ ‎（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．‎ ‎（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．‎ ‎【教学重点难点】‎ 重点：安培力的方向确定和大小的计算.‎ 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) .‎ ‎【教学方法】理论、探究、讨论、分析 ‎【教学过程】‎ ‎【新课导入】‎ ‎【解说】磁场对通电导线有力作用，安培在研究磁场对电流的作用力做出了突出的贡献，为了纪念他，把通电导线在磁场中受到的力称为安培力.‎ ‎4通电导体在磁场中受到的力 一、安培力的方向 ‎【演示】‎ ‎（1）上下调换磁铁两极的位置来改变磁场方向 观察受力方向是否改变.‎ ‎（2）改变导线中电流的方向观察受力方向是否改变.‎ ‎【现象】导体又向相反的方向运动，导体向相反的方向运动.‎ ‎【结论】安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系；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.‎ ‎【问题】如何判断安培力的方向呢？‎ ‎【点拨】通过大量的实验研究，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——左手定则.‎ 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，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.‎ ‎【说明】 左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，侧视图展示.‎ ‎【说明】电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行.‎ ‎【问题】如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？‎ ‎【回答】为零 ‎【演示】 平行通电直导线之间的相互作用.‎ 如图所示，两条平行的通电直导线会通过磁场发生相互作用，在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？‎ ‎【点拨】两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，如图所示 ‎ ‎ 先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向，它们相互间的作用力为引力，所以相互吸引；由此方法可知平行直导线通入方向相反的电流时，它们之间的相互间的作用力为斥力，所以相互排斥.‎ 二、安培力的大小 ‎【过渡】安培力大小与电流的大小有关、与通电导线在磁场中的长度有关、与导线在磁场中的放置方向有关．‎ 通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：（最大） B----导线L所处位置的磁场磁感应强度, I-----导线中通的电流强度, L----导线在磁场中的长度 F----通有电流强度为I且在磁场中的长度为L的导线所受到的作用力．‎ ‎【总结】当I⊥B时 F = ILB 和当I∥B时 F = 0‎ ‎【问题】通电导线与磁场方向夹θ角时呢？‎ 把磁感应强度B分解为两个分量：‎ 一个分量与导线垂直 ‎ 另一分量与导线平行 ‎ 平行于导线的分量B∥不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B⊥决定．‎ 即F=B ⊥ IL，将B ⊥ =Bsinθ 代入得：F=BILsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角.‎ ‎【注意】矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法．‎ 尽管公式F＝ILB是从公式B＝F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同．①公式B＝F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的．②公式F＝ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场．‎ 安培力与库仑力的区别：电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反．而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，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，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直．‎ ‎【课时小结】‎ 通过本节课的学习，我们知道了通电导线在磁场中受到的力---安培力，伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，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. 通电导线所受的安培力的大小：，通电导线与磁场方向夹θ角时安培力的大小：F=BILsinθ.‎ ‎【布置作业】‎ 课本P94，问题与练习1,2,3,4‎ ‎【板书设计】‎ ‎4通电导体在磁场中受到的力 一、安培力的方向 左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，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 通电导线所受的安培力的大小：，通电导线与磁场方向夹θ角时安培力的大小：F=BILsinθ. ‎