4磁场对通电导线的作用力.docx

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4磁场对通电导线的作用力

4、磁场对通电导线的作用力

疏附县二中柏岗氙844100一、教学目标:

1、知识与能力:

（1）知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零;电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL;电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。

（2）会用左手定则熟练地判定安培力的方向。

（3）知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点。

2、过程与方法:

（1）通过学生自己探索磁场对电流作用的实验，培养学生总结归纳物理规律的能力。

（2）通过左手定则的学习，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。

（3）通过学习电流表的原理，学会将所学的知识应用到实际问题中，培养学生解决实际问题的能力。

3、情感与价值观:

（1）通过对左手定则的学习，使得学生了解科学的发现不仅需要勤奋的努力还需要严谨细致的科学态度。

（2）通过理演示实验及电流表原的学习，培养学生分析问题、解决问题的能力。

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二、重点、难点及解决办法

1、重点

（1）掌握安培力的大小。

（2）理解磁场对电流的作用大小的决定因素，掌握电流与磁场夹角为θ时，安培力大小为F=BILsinθ。

2、难点:

对左手定则的理解及其实际应用

3、解决方法

借助实验来理解左手定则，建立磁场方向、电流方向和安培力方向三者关系的正确图景。

三、教具学具准备

铁架台、蹄形磁铁、线圈、电键、电池2个，导线数条，

多媒体课件

四、学法指导

自主学习、合作学习、探究学习

五、师生互动活动设计

1、教师引导学生进行实验，并引导学生分析、讨论磁场方向、电流方向及安培力方向之间的关系，总结出左手定则，教师可借助墙角帮助学生建立三维坐标空间，理解掌握左手定则

2、引导学生思考讨论B与L方向成θ角时，此时安培力的大小

3、引导学生运用学过的知识分析电流表的工作原理。

六、学习过程

（一）知识链接

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1（磁感应强度的定义式:

单位:

（二）自主学习（学生课前预习后完成）

1、安培力定义:

2、安培力的方向

（1）左手定则:

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，并使指向电流的方向，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。

针对练习:

判断下图中导线受安培力的方向

（2）安培力的方向特点:

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（

归纳总结:

安培力方向与导线、磁感应强度的方向都垂直～即垂直于I和B构成的平面

3、安培力的大小

同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中

（1）导线与磁场方向垂直时，F=

（2）当导线与磁场方向平行时，F=

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（3）当磁场和电流成θ时，F=，θ为夹角（4）安培力的范围是

针对练习:

将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。

试求出下列各图中导线所受安培力的大小。

（4）

（1）F=______

（2）F=________

（3）F=_________（4）F=_________

说明:

以上是在匀强磁场中安培力的计算公式，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:

（1）电流表的组成及磁场分布（见图）

1）用途:

。

2）依据原理:

。

3）构造:

。

4）磁场的特点:

（见图）说明:

所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.）

（5）优缺点:

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

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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。

问题质疑:

方法:

左手定则磁安培力的方向:

场{推论:

安培力总是垂直于B和I决定的平面对

通我电

导

安培力的大小:

F=BILsinθ（θ为B与I的夹角）线的的

{结构:

磁铁和放在磁铁两级间的线圈作磁电式电表用收

力{原理:

通电线圈受安培力作用而转动

获

我

的

疑

问

（三）教师指导

针对学生的疑问，教师指导～

问题1安培力方向与那些因素有关。

学生提出猜想:

1、与电流方向有关。

2、与磁场方向有关

实验一:

（由学生完成）装置如图2.3-1

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【学生归纳总结】安培力的方向既跟磁场方向有关，又跟电流方向有关。

问题2左手定则具体应该怎么应用?

左手定则:

1、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。

2、把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入掌心

3、使四指指向电流的方向

4、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。

问题3安培力大小的计算

【教师提问】我们知道导线与磁场垂直时F=BIL,那么大家有没有想过其他情况下导线所受安培力又如何呢,

【学生解说其思考过的内容】

【教师归纳】1）当I,B，F=BIL

2）当I//B，F=0

3）当I与B有夹角,时，F=BILsin,，（此时可将B分解成与导线垂直的分量B和与导线平行的分量B，其中B,Bsin?

?

?

θ，B,Bcosθ,而B不产生安培力，导线所受安培力只是B产生的，?

?

?

因此可得F=BILsinθ）

例题1:

将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场

中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度

为1T。

试求出下列图中导线受安培力的大小和方向。

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例2、如图3-4-3所示，质量为m的导体棒AB静止在水平导轨上，导轨宽度为L，已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余接触电阻不计，磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ，磁感应强度为B，求轨道对导体棒的支持力和摩擦力（

问题5磁电式电流表的工作原理

1、线圈的转动是怎样产生的,线圈为什么

不能一直转动下去,

教师指导:

蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐

射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线

平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培

力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧

被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角

度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力

矩相平衡时，线圈停止转动。

2、为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱,

教师指导:

磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电

流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越

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大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。

3、如何根据指针的偏转方向来确定电路中电流的方向,教师指导:

当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

【课堂练习】

1（关于安培力的说法中正确的是（）

A.通电导线在磁场中一定受安培力的作用

B.安培力的大小与磁感应强度成正比，与电流成正比，而与其他量无关

C.安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面

D.安培力的方向不一定垂直于通电直导线

2（下图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是（）

3（一根长直导线穿过载流金属环中心且垂直与金属环的平面，导线和环中的电流方向如图3-4-6所示，那么金属环受的力:

（）A.等于零B.沿着环半径向外C.向左D.向右

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4（如上左3图所示，一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线圈中电流方向如图，当空间加上如下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来,（）A.方向沿x轴的恒定磁场B.方向沿y轴的恒定磁场

C.方向沿z轴的恒定磁场D.方向沿z轴的变化磁场

5（如图3-4-7所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I（方向如图）时，在天平左、右两边加上质量各为m、m的砝码，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，天平重新平衡.由此可知（）

A、B方向垂直纸面向里，大小为（m-m）g/NIL,,

B、B的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIL

C、B的方向垂直纸面向外，大小为（m-m）g/NIL,,

D、B的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIL6（如图3-4-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，

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则（）

A、磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用

B、磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用

C、磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用

D、磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用

7（在磁感应强度B,0.3T的匀强磁场中，放置一根长,10cm的直导线，导线中通过I,2A的电流.求以下情况，导线所受的安培力:

（1）导线和磁场方向垂直;

（2）导线和磁场方向的夹角为30?

;（3）导线和磁场方向平行.

小结:

本节课我们学习了一个性质力:

安培力。

我们掌握了安培力的大小和方向的判断方法，并了解了磁电式电流表的基本原理和结构。

、作业布置:

课后习题1、2、3、4

【教学反思】本节课主要任务是引导学生搞清楚什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零;电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL;电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。

会用左手定则熟练地判定安培力的方向。

知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点。

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在本节课的教学设计中，首先通过学生课前自主学习，掌握本节课的基础知识，并提出自己不能解决的问题，在课堂教学过程中，教师根据学生自主学习的情况，确定教学策略。

针对学生学习过程中的问题，引导学生探究，培养学生研究问题的科学思维和方法。

并通过一定的课堂训练，加深学生对本节课所学知识的印象，使学生能够熟练的应用本节课的知识解决一些基础问题。

通过上课发现，本节课存在的问题:

教学任务较重，学生通过自主学习能够很好的掌握安培力，但在探究过程中动手能力不强，有部分学生走过场，一节课完成这部分内容实际紧，建议用两节课完成。

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