2022年高中物理 第2章 磁場(chǎng) 第3節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用》教案 新人教版選修1-1

2022年高中物理 第2章 磁場(chǎng) 第3節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用教案 新人教版選修1-1 一、教學(xué)目標(biāo)： (一)知識(shí)與技能 1、知道什么是安培力，知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)中影響通電導(dǎo)線所受安培力大小和方向的因素。2、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式和物理意義，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉。知道用磁感線的疏密程度可以形象地表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 3、會(huì)用進(jìn)行安培力的簡(jiǎn)單計(jì)算。 4、了解電動(dòng)機(jī)的工作原理。知道電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 （二）過(guò)程與方法 1、 通過(guò)演示磁場(chǎng)對(duì)電流的作用的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握控制變量法 2、 通過(guò)學(xué)習(xí)左手定則，理解磁場(chǎng)方向、電流方向和安培力方向三者之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)介紹物理學(xué)家安培取得輝煌成就的原因是靠勤奮自學(xué)、刻苦鉆研的頑強(qiáng)意志，讓學(xué)生感受物理學(xué)家們的人格美、情操美。 二、教學(xué)重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解、安培力公式應(yīng)用、左手定則的應(yīng)用 三、教學(xué)難點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解、左手定則的應(yīng)用 四、教具：電磁現(xiàn)象演示儀  五、教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程】教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、新課引入磁場(chǎng)不僅具有方向，而且也具有強(qiáng)弱，為表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向就要引入一個(gè)物理量。怎樣的物理量能夠起到這樣的作用呢？ 我們聯(lián)想一下描述電場(chǎng)強(qiáng)度和方向的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度是怎樣定義的。它是通過(guò)將一檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中分析電荷所受電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷電量的比值來(lái)定義的。 二、新課教學(xué) 用類似的方法可以定義描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度。 （一） 磁感應(yīng)強(qiáng)度 在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的二年后，安培通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)電流確有力的作用，我們把這種力稱為安培力。 置示意圖演示：如上圖，把一段直導(dǎo)線放到磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，可以看到原來(lái)靜止的導(dǎo)線會(huì)發(fā)行運(yùn)動(dòng)。： ）在同一位置，保持導(dǎo)線不變， 導(dǎo)體中增大。 現(xiàn)象：導(dǎo)線擺角增大 說(shuō)明：受到的安培力越大 ）在同一位置，保持不變，導(dǎo)線變長(zhǎng)（用多匝線圈代替） 現(xiàn)象：導(dǎo)線擺角增大 說(shuō)明：受到的安培力越大 精確的實(shí)驗(yàn)表明：、，即 安培力的大小：（），B是比例系數(shù)。由該式可得： B=磁感應(yīng)強(qiáng)度：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力跟電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積的比值。 定義式：B=  單位：  1T=1 在不同蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，將會(huì)發(fā)現(xiàn)：在同一磁場(chǎng)中，不管、怎樣改變，比值總是確定的。但在不同的磁場(chǎng)中，值一般是不同的。如同電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，的大小由電場(chǎng)本身決定，與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)；也是由磁場(chǎng)本身決定，與放入的導(dǎo)線無(wú)關(guān)。 在蹄形磁鐵中，磁鐵兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以看作處處相同，但并不是所有的磁場(chǎng)都是均勻分布的，一般離磁體越近，磁場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)增大。我們?cè)谘芯糠蔷鶆蚍植嫉拇艌?chǎng)時(shí)，可以想像把導(dǎo)線變得很短，就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 B是矢量，某點(diǎn)磁場(chǎng)的方向就定義為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。 在磁場(chǎng)中用磁感線可以表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。 切線方向?yàn)榈姆较?，疏密程度反映的大小?#160;4.  勻強(qiáng)磁場(chǎng): 的大小和方向處處相同。 產(chǎn)生方法：相距很近的兩異名磁極間的磁場(chǎng)、通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)。（邊緣除外） (二)安培力 大小： 適用條件：）通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直，即 ）勻強(qiáng)磁場(chǎng)或非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中很短的通電導(dǎo)線 說(shuō)明：）安培力與庫(kù)侖力的區(qū)別。電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)受到的庫(kù)侖力是一定的，方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)力方向要么相同，要么相反。電流在磁場(chǎng)受到的安培力與電流在磁場(chǎng)中放置的位置有關(guān)。    ）公式中的可以理解為有效的長(zhǎng)度。（與垂直為有效）      當(dāng)，      當(dāng)，x      當(dāng)與成，在與垂直方向的投影為sin，sin 例：磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流強(qiáng)度為2.5，導(dǎo)線長(zhǎng)1，它 受到的安培力為5×10-2，則這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？   思考：若把通電導(dǎo)線中的電流增大到5時(shí)，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？安培力是多大？  思考：如果通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力，是否肯定這里沒(méi)有磁場(chǎng)？ 安培力的方向： 同時(shí)，垂直、所在的平面。  演示：將上面的實(shí)驗(yàn)中，磁極方向改變，則導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向改變；將電流的方向改變，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)的方向也改變。 說(shuō)明：安培力的方向與磁場(chǎng)的方向、電流的方向有關(guān)。 實(shí)驗(yàn)表明：安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，也跟電流方向垂直，也就是說(shuō)，安培力的方向總是垂直磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面。    左手定則：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直手心，并使伸開(kāi)的四指指向電流的方向，那么大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。例：判斷下列各圖中安培力的方向。 思考：同向電流間的安培力方向怎樣用左手定則判斷？ 思考：兩個(gè)通電的環(huán)形電流平行放置時(shí)，它們之間的安培力是否有更好的方法來(lái)判斷呢？  小結(jié)：電流在磁場(chǎng)中的安培力可以用兩種方法判斷：  ）通電直導(dǎo)線的所受安培力一般用左手定則； ）環(huán)形電流、螺線管等效為小磁針，用磁針的極指向?yàn)榇艌?chǎng)方向來(lái)判斷。  （三）電動(dòng)機(jī)     在磁場(chǎng)中，通電線圈受到安培力的作用，發(fā)生扭轉(zhuǎn)。如果給線圈通以方向合適的電流，就可以使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。我們使用的電動(dòng)機(jī)就是利用安培力來(lái)工作的?，F(xiàn)在，電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用在工廠、辦公室、家庭里。 直流電動(dòng)機(jī)示意圖各種電動(dòng)機(jī)都有定子和轉(zhuǎn)子。定子是電動(dòng)機(jī)中固定不動(dòng)的部分，可以是線圈，也可以是磁體；轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)的部分；線圈嵌在硅鋼片的槽中。直流電動(dòng)機(jī)中還有電刷和整流子，可以將電流持續(xù)地提供給線圈，并適時(shí)地改變流入線圈的電流方向，它們能使轉(zhuǎn)子按一個(gè)方向持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)廣泛地使用在電動(dòng)剃須刀、錄音機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)玩具、電力機(jī)車、電子鐘表上，大功率的直流電動(dòng)機(jī)使用在電車、高速電梯上。六、鞏固練習(xí)：1、在磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流強(qiáng)度是2.5 A，導(dǎo)線長(zhǎng)1 cm，它受到的安培力為5×10-2 N，則：這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？ 如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增大到5 A時(shí)，這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)是多大？ 如果通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處不受磁場(chǎng)力，是否肯定這里沒(méi)有磁場(chǎng)。2下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 （ ）A磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，就是通以電流I，長(zhǎng)為L(zhǎng)的一段很短的導(dǎo)線放在該處時(shí)所受安培力 F與I、L的乘積的比值。B一段很短的通電導(dǎo)線放在某處不受安培力作用，則該處一定沒(méi)有磁場(chǎng)。C一段很短的通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受安培力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度可能比B處磁感應(yīng)強(qiáng)度大。D因?yàn)锽=F/（IL），所以某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場(chǎng)力F成正比，跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL成反比。 七、 作業(yè)布置： P36 問(wèn)題與練習(xí) 1、2、學(xué)生帶著問(wèn)題，邊思考邊閱讀課文?！緦W(xué)生回顧、討論、回答】緊跟老師的提問(wèn)，逐個(gè)進(jìn)行復(fù)習(xí)。學(xué)生思考、討論猜想：安培力的大小與哪些因素有關(guān)？ 實(shí)驗(yàn)演示：在實(shí)驗(yàn)中，電流方向與磁場(chǎng)方向垂直 。并由學(xué)生代表回答?！咎釂?wèn)】解決問(wèn)題過(guò)程向老師同學(xué)求助學(xué)生交流總結(jié)【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象科明什么問(wèn)題，如何解釋？【學(xué)生思考】為什么當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，可以看到原來(lái)靜止的導(dǎo)線會(huì)發(fā)行運(yùn)動(dòng)，不必接觸便能產(chǎn)生相互作用力？【討論回答】學(xué)生對(duì)比電場(chǎng)思考討論，由代表回答，其他學(xué)生補(bǔ)充，更正?！居^察】學(xué)生觀察思考建立空間動(dòng)態(tài)過(guò)程【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題，如何解釋？【暢所欲言】學(xué)生回答問(wèn)題【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題，如何解釋？【筆記】筆記體會(huì)記憶理解【筆記】筆記體會(huì)記憶理解【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題，如何解釋？【筆記】筆記體會(huì)記憶理解【觀察思考】動(dòng)手操作，探究所提問(wèn)題【暢所欲言】學(xué)生回答問(wèn)題【思考梳理】思考總結(jié)回答問(wèn)題【動(dòng)手體驗(yàn)】學(xué)生完成練習(xí)【記錄】學(xué)生記錄課后作業(yè)通過(guò)讓學(xué)生思考與生活密切相關(guān)的問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生求知欲。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)新舊知識(shí)的連接，溫故而知新。1、激發(fā)學(xué)生求知欲。通過(guò)實(shí)驗(yàn)引出電流磁場(chǎng)的問(wèn)題，化抽象為具體。通過(guò)情景觀察提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考。通過(guò)情景觀察提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考。通過(guò)實(shí)驗(yàn)引出電流磁場(chǎng)方向的問(wèn)題，化抽象為具體。通過(guò)練習(xí)加深理解通過(guò)動(dòng)手加深理解通過(guò)動(dòng)手加深理解通過(guò)練習(xí)加深理解通過(guò)練習(xí)加深理解附：板書(shū)設(shè)計(jì)第三節(jié)  磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用  一、安培力1、概念：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的力稱為安碚力F2、大?。篎=BIL3、方向：FB，F(xiàn) I，F(xiàn)垂直I、B所在平面。 左手定則確定【教學(xué)反思】安培力這一教學(xué)難點(diǎn)，沒(méi)有很好地突破。首先，安培力的大小的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，學(xué)生對(duì)為F=BIL不太理解。其次，安培力的方向很抽象，又是空間分布，學(xué)生的空間思維跟不上。