2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第三章第四節(jié) 磁場對通電導線的作用力 教案1.doc
《2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第三章第四節(jié) 磁場對通電導線的作用力 教案1.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第三章第四節(jié) 磁場對通電導線的作用力 教案1.doc(5頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第三章第四節(jié) 磁場對通電導線的作用力 教案1 三維目標 知識與技能 1.知道什么是安培力,知道通電導線在磁場中所受安培力的方向與電流、磁場方向都垂直時,它的方向的判斷──左手定則,知道左手定則的內容,會用左手定則熟練地判定安培力的方向并會用它解答有關問題; 2.利用安培力公式F=BIL解答有關問題,知道電流方向與磁場方向平行時,電流受的安培力等于零;電流方向與磁場方向垂直時,電流受的安培力最大,等于BIL; 3.了解磁電式電流表的內部構造和原理。 過程與方法 通過演示、分析、歸納、運用,使學生理解安培力的方向和大小的計算,培養(yǎng)學生的空間想像力。 情感、態(tài)度與價值觀 1.由個別事物的個性來認識一般事物的共性; 2.通過對磁電式電流表的內部構造的原理了解,感受物理知識之間的聯(lián)系。 教學重點 安培力的方向確定和大小計算。 教學難點 左手定則的運用(尤其是當電流和磁場不垂直時,左手定則如何變通使用)。 教學教具 磁鐵、電源、金屬桿、導線、鐵架臺、滑動變阻器、多媒體。 教學過程 [新課導入] 在第二節(jié)中我們已經(jīng)初步了解了磁場對通電導線的作用力。安培在研究磁場與電流的相互作用方面做出了突出的貢獻,為了紀念他,人們把通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。本節(jié)我們將對安培力做進一步的討論。 [新課教學] 一、安培力 安培力是以安培的名字命名的,因為他研究磁場對電流的作用力有突出的貢獻。 通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。 二、安培力的方向 1.探究與安培力方向有關的因素 【演示】 按照下圖所示進行演示。 1.上下交換磁極的位置以改變磁場的方向,觀察受力方向是否改變。 2.改變導線中電流的方向,觀察受力方向是否改變。 通過這兩種情況的分析,我們實際上已經(jīng)了解了導線受力的方向與磁場方向、電流方向的關系。你能用簡潔的方法表達這個關系嗎? 結果:調換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向,導體向相反的方向運動;改變電流方向,導體又向相反的方向運動。 結論:安培力的方向與磁場方向、電流方向有關。 2.安培力方向的特點 通電導線在磁場中所受的安培力的方向,既跟磁場方向垂直,又跟電流方向垂直。 安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導線所在的平面。 F⊥(B、I)所決定的平面 3.安培力方向的判斷──左手定則 如何判斷安培力的方向呢? 安培力方向判斷符合左手定則。 伸開左手,使拇指跟其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一個平面內;讓磁感線從掌心進入,并使四指指向電流的方向,這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的受力方向。 這就是判斷通電導線在磁場中受力方向的左手定則。 磁場、安培力的問題,在很多方面都與電場、庫侖力的問題相似。然而,安培力要比庫侖力復雜得多。研究庫侖力時,用來檢驗電場的是點電荷,檢驗電荷受力的方向與電場方向相同或相反;但在研究安培力時,與電場中的檢驗電荷作用相當?shù)氖且粋€有方向的電流元,電流元受力的方向與磁場方向、電流元的方向三者不但不在一條直線上,而且不在一個平面里。因此,研究安培力的問題要涉及三維空間。 【說明】 (1)左手定則是一個難點,涉及三個物理量的方向,涉及三維空間,而學生的空間想像力還不強,所以引導學生如何將三維圖形用二維圖形表達(側視圖、俯視圖和剖面圖等),還要引導學生如何將二維圖形想像成三維圖形??蓪⒂覉D從側視圖、俯視圖和剖面圖──引導學生展示。 (2)一般情形的安培力方向法則介紹:電流和磁場可以不垂直,但安培力必然和電流方向垂直,也和磁場方向垂直,用左手定則時,磁場不一定垂直穿過手心,只要不從手背傳過就行。 (3)至于大小法則,如果電流和磁場不垂直,則將磁場進行分解,取垂直分量代入公式即可;從這個角度不難理解──如果電流和磁場平行,那么安培力是多少?(為零) 【課堂練習】 判斷下圖中導線A所受磁場力的方向? 答案: 引導學生區(qū)別安培定則和左手定則,并且用這兩個定則去解釋“平行通電導線之間的相互作用”這一演示實驗,解釋時應明白左邊的通電導線受到的安培力是右邊的通電導線所產(chǎn)生的磁場施加的,反之亦然。 三、安培力的大小 1.安培力大小公式 在第二節(jié)的學習中我們已經(jīng)知道:垂直于磁場B放置、長為L的一段導線,當通過的電流為I時,它所受的安培力F為 F=BIL 當磁感應強度B的方向與導線的方向平行時導線受力為 F=0 當磁感應強度B的方向與導線成θ角時,它可以分解為與導線垂直的分量B⊥和與導線平行的分量B∥。 B⊥=Bsinθ B∥=Bcosθ 其中B∥不產(chǎn)生安培力,導線所受的安培力只是B⊥產(chǎn)生的,由此又得到 F=ILBsinθ=ILB⊥ 這是一般情況下安培力的表達式。 2.適用條件 直導線,且導線所在位置的磁感應強度相同。 【說明】 在推導公式時,要讓學生明確兩點:一是矢量的正交分解體現(xiàn)兩個分量與原來的矢量是等效替代的關系,二是從特殊到一般的歸納的思維方法。還應該注意的是:盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得的,但兩者的物理意義卻有不同。 公式B=F/IL是根據(jù)放置于給定磁場中的給定點上的檢驗電流(電流元)受力情況,來確定這一位置的磁場的性質,它對任何磁場中的任何點都是適用的。 公式F=ILB則是在已知磁場性質的基礎上,確定在給定位置上給定的一小段通電直導線的受力情況,在中學階段,它只適用于勻強磁場。 物理公式在作數(shù)學的等價變形時,其物理意義和適用范圍將會發(fā)生變化。這是應用數(shù)學知識解決物理問題時必須引起注意的問題,往往被忽視。 四、磁電式電流表 1.電流表的組成及磁場分布 請同學們閱讀課文,讓學生先看清楚磁鐵、鋁框、線圈、螺旋彈簧、極靴、指針、鐵質圓柱等構件,了解它們之中哪些是固定的,哪些是可動的。 (1)電流表的組成 電流表主要由哪幾部分組成的? 電流表由永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤等六部分組成。 注意:a.鐵芯、線圈和指針是一個整體;b.蹄形磁鐵內置軟鐵是為了(和鐵芯一起)造就輻向磁場;c.觀察──鐵芯轉動時螺旋彈簧會形變。 (2)電流表中磁場分布的特點 問題:電流表中磁場分布有何特點呢? 電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。 問題:什么是均勻輻向分布呢? 所謂均勻輻向分布,就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心,不管線圈處于什么位置,線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度。該磁場并非勻強磁場,但在以鐵芯為中心的圓圈上,各點的磁感應強度B的大小是相等的。 問題:假如線圈轉動,磁鐵和鐵芯之間的兩個邊所經(jīng)過的位置其磁場強弱怎樣? 假如線圈轉動,磁極和鐵芯之間的兩個邊所經(jīng)過的位置其磁場強弱是相同的。 2.電流表的工作原理 引導學生弄清楚以下幾點: (1)線圈的轉動是怎樣產(chǎn)生的? 當電流通過電流表中的線圈時,導線受到安培力的作用,由左手定則可以判定,線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反,于是安裝在軸上的線圈就要轉動。 (2)線圈為什么不一直轉下去? 線圈轉動時,螺旋彈簧變形,反抗線圈的轉動。 (3)為什么指針偏轉角度的大小可以說明被測電流的強弱? 電流越大,安培力就越大,螺旋彈簧的形變也就越大。所以,從線圈轉動的角度就能判斷通過電流的大小。 (4)如何根據(jù)指針偏轉的方向來確定電路上電流的方向? 線圈中的電流方向改變時安培力的方向隨著改變,指針的偏轉方向也隨著改變。所以,根據(jù)指針的偏轉方向,可以知道被測電流的方向。 (5)電流表的刻度為什么是均勻的? 電流表內部磁場的兩極間裝有極靴,極靴中間又有一個鐵質圓柱。這樣,極靴與圓柱間的磁場都沿半徑方向,線圈無論轉到哪個位置,它的平面都跟磁感線平行,線圈的受力情況相同,所以表盤的刻度就是均勻的了。 (6)使用時要特別注意什么? 磁電式儀表的優(yōu)點是靈敏度高,可以測出很弱的電流;缺點是繞制線圈的導線很細,允許通過的電流很弱(幾十微安到幾毫安)。如果通過的電流超過允許值,很容易把它燒壞。要測量較大的電流值,就要擴大量程。 【做一做】 旋轉的液體 [小結] 本節(jié)課學習了磁場對通電導線的作用力,學習了安培力的概念,掌握了安培力方向的判斷方法和安培力大小的計算公式。作為應用,又學習了磁電式電流表的構造和工作原理。 安培力是磁場力中的一種,通電導線在磁場中受到安培力的作用后,根據(jù)導體的運動狀態(tài),可結合力學知識進行相關的運算。 [布置作業(yè)] 教材第94頁“問題與練習”。- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權。
- 關 鍵 詞:
- 2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第三章第四節(jié) 磁場對通電導線的作用力 教案1 2019 2020 年高 物理 人教版 選修 第三 第四 磁場 通電 導線 作用力 教案
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權,請勿作他用。
鏈接地址:http://italysoccerbets.com/p-5490909.html