人教版 (新课标)选修1三、磁场对通电导线的作用教案设计

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课 题 第 15 章 2 节 课时安排： 2 个课时
知识目标：
（1）掌握磁场对电流作用力的计算方法．
（2）掌握判断安培力方向的左手定则．
能力目标：
通过观察演示实验，总结出安培力的方向总是既和磁场方向垂直又和电流方向垂直．培养学生的观察、分析能力
情感目标：通过磁场方向与电流方向垂直的情况，结合实验，引导学生抓住主要因素，推导出当磁场与电流方向斜交时，安培力的大小和方向
重点内容：使学生掌握电流在匀强磁场中所受安培力大小的决定因素、计算公式以及安培力方向的判定
落实方案：讲练结合
难点内容：磁场方向、电流方向、安培力方向之间的关系．磁场方向不一定总与电流方向垂直，但安培力一定垂直于磁感线与电流决定的平面
落实方案：讲练结合
教 师 活 动
教 学 内 容 第 1 课时
学 生 活 动
一． 磁感应强度：
1. （1）L不变时，I越大，F越大
（2）I不变时，L越大，F越大
2.磁感应强度：
（1）定义：
（2）B=F/IL
（3）单位：T
（4）方向：
（5）疏密表大小
3.匀强磁场
二．安培力：
1.一般表达式：F=BILsinθ
2.说明
（1）θ：磁感线方向和电流方向的夹角
（2）公式一般只适用于匀强磁场
（3）L是指有效长度
3.安培力的方向：
左手定则：
磁场有方向，也有强弱（类比：电场有方向，也有强弱，用电场强度来表示），我们也可以引入一个物理量来描述磁场的强弱，但是首先我们要清楚一个物体的受力情况才能够来研究这个问题，我们首先要引入磁场对电流的作用力——安培力。
一． 磁感应强度：
1. 实验表明：把一段通电导线放在磁场中时，当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向平行时，电流所受安培力为0；当斜交时，力介于0和最大之间。为了简便，我们从导线方向垂直与磁场方向来研究。
控制变量研究实验：
（1）L不变时，I越大，F越大
（2）I不变时，L越大，F越大
可以得到结论：F与IL有关
F与IL成正比。
2.磁感应强度：
（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力跟电流和导线长度的乘积的比值
（2）B=F/IL
（3）单位：T
（4）方向：磁场中某点的磁场方向
（5）磁感线的疏密可以表示B的大小
3.匀强磁场：距离很近的异名磁极和通电螺线管内部
二．安培力：
1.一般表达式：F=BILsinθ
2.说明
（1）θ：磁感线方向和电流方向的夹角
（2）公式一般只适用于匀强磁场
（3）L是指有效长度
3.安培力的方向：
左手定则：把手打开，拇指和四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指方向指电流方向，大拇指方向就表示此导线在磁场中所受安培力的方向
安培力垂直于B与I所在的平面
第二课时：安培力习题课
请学生回忆安培力的表达式和安培力的方向：
例一：如图，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止且紧压于水平导轨上.若磁场方向与导轨平面成θ角，求：
(1)棒ab受到的摩擦力；
(2)棒对导轨的压力.
答案：解：棒ab的受力图如图所示，因为棒静止，所以
由牛顿第三定律，支持力与压力是作用力与反作用力
例二：在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流为I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示，试求：
(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向；
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值和方向.
解：
(1)欲使棒静止，则安培力只要能平衡棒重力的斜面分力即可，其受力图如图所示，所以BIL=mgsinα得Bmin=，方向垂直斜面向上.
(2)欲使棒对斜面无压力，则安培力要平衡棒的重力，其受力图如图所示，所以BIL=mg，得B=，方向水平向左.
例三：质量为m，长为L的均匀金属棒通过两根细金属丝悬挂在绝缘架P、Q上后，再由金属丝与已充电的电容器C和开关S相连，如图所示，电容器电容为C，充电电压为U1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，现接通S，使电容器放电极短时间后又断开S，电容器剩余电压U2，求金属棒能摆起的最太高度.(金属丝质量不计，棒最大摆角小于90°)
答案：解：设电容器放电的极短时间为Δt.
则I·Δt=CU1-CU2
对棒在△t内，根据动量定理有：
BIL·Δt=m·v得v=
对棒摆起的过程，根据机械能守恒定律有：
=mgH得
《名门基训》作业评讲：
1.导线放在磁场中，一定会受力吗？
给出磁场方向和电流不垂直的例子由学生分析
几何知识：F与B、I垂直吗？
回忆安培力的表达式和方向：
思考：有没有其他方法？
作业布置：
《名门基训》