2020-2021学年五 磁场对通电导线的作用力教学设计及反思

磁场对通电导线的作用力

【教学目标】

一、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。

二、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。

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。

2．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。

三、情感与价值观：

1．通过对安培定则的学习，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．通过演示实验及电流表原理的学习，培养学生分析问题、解决问题的能力。

【教学重难点】

1．掌握左手定则。

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。

3．对左手定则的理解及其实际应用。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、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。

二、引入：

1．教师演示：大家观看电动机模型，它主要由一个永久磁铁和一个线圈组成，下面我给电动机通电，大家注意观察。

现象：电动机模型通电，线圈转动

2．教师演示：下面改变电流方向，大家再认真观察。

现象：线圈转动方向改变

3．教师提问：为什么电流方向发生变化线圈的转动方向也会发生变化呢？学完这节课的内容，大家就能解释了。

4．教师：在前面的学习中我们已知道，磁场对通电导线有力的作用，这个力就是安培力。

5．教师提问：哪个同学能回答一下安培力的大小及其适用条件？

6．学生回答：F=BIL   

适用条件：

(1)匀强磁场     

(2)导线与磁场垂直               

三、安培力的大小：

1．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？

2．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=BIL sin，（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⊥＝Bsinθ，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）

3．安培力的方向：

安培力是矢量，不仅有大小，也有方向，其大小我们已经认识了，下面我们来了解一下它的方向。

4．教师提问：你们认为导线所受安培力应该与何因素有关？

5．学生讨论思考后回答：应该与磁场方向和电流方向有关。

6．教师：下面大家两个人一组进行实验，按照自己设计探究方案探究通电导线所受安培力的方向，并归纳总结其规律。

7．请两位同学上来为其他同学演示其探究方案，并归纳总结

演示实验时，教师可提醒其应注意一下两个问题：             

(1)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。

四、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

左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。

引入例子：以课室一墙角为例，形象说明磁场方向、电流方向和导线受力方向的关系。

练习左手定则的应用：

1．练习小结：从上面的练习中我们知道，电流方向、磁场方向和安培力方向三者只要任意知道其中两个，第三个物理量的方向可用左手定则判断出来。

2．思考讨论：下面大家解释一下为什么电动机的电流方向发生变化，线圈运动方向也跟着发生变化？

3．学生回答：因为线圈在磁场中所受安培力的方向与电流方向有关，当磁场方向不变电流方向发生变化时，线圈受力方向随之发生了变化。

4．磁电式电流表：中学实验所使用的电流表是磁电式电流表，它所依据的物理学原理就是安培力与电流的关系。下面大家先看看这个电表的结构，它最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈。观察的同时，大家思考下面几个问题：

（1）线圈的转动是怎样产生的？

（2）线圈为什么不一直转下去？

（3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？

（4）如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？

（5）使用时要特别注意什么？

5．学生抢答：

（1）线圈转动是因为它受到安培力的作用。

（2）当线圈受力平衡时，将不再转动。

（3）电流越大安培力越大，螺旋弹簧的形变也就越大，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。

（4）电流方向改变，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也随着改变，故根据指针的偏转方向能判断被测电流的方向。

（5）所通电流不能太大

5．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。试求出下列图中导线受安培力的大小和方向。

6．总结扩展：

通过本节课的学习，我们知道了一般情况下安培力大小的求法以及方向的判断——左手定则，并且简单了解了磁电式电流表的结构和工作原理，知道在以后使用电流表时注意不要超过其量程。

7．小结：