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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三6.1《探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用》 WORD教案1.doc

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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三6.1《探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用》 WORD教案1.doc

2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三6.1探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 WORD教案1【教學(xué)目的】通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)到通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用,這種力就叫安培力;知道影響安培力大小和方向的因素;知道左手定則和安培力大小的計(jì)算公式;用左手定則判斷安培力的方向,能計(jì)算在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通電導(dǎo)線所受安培力的大小。通過(guò)安培力了解磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值定義法?!窘虒W(xué)重點(diǎn)】使學(xué)生掌握電流在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力大小的決定因素、計(jì)算公式以及安培力方向的判定;使學(xué)生熟練的利用三視圖來(lái)分析磁場(chǎng)、電流以及安培力之間的關(guān)系。并能擴(kuò)展到線框受力。【教學(xué)難點(diǎn)】在掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的基礎(chǔ)上,掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法,并能熟練地運(yùn)用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的方向【教學(xué)媒體】實(shí)驗(yàn): 馬蹄形磁鐵、干電池、導(dǎo)線、通電直導(dǎo)線研究?jī)x等。課件:磁電式多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)FLASH,電動(dòng)機(jī)的原理FLASH?!窘虒W(xué)安排】第1課時(shí)【新課導(dǎo)入】(1)將粉筆放置在蹄形磁鐵兩極之間,粉筆受力嗎?如果把粉筆換成是小磁針呢?生:粉筆不受力小磁針受力(磁體磁場(chǎng)磁體)(2)我們上一章學(xué)過(guò)的奧斯特的實(shí)驗(yàn)我們看到了什么現(xiàn)象呢?為什么?生:看到了小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。因?yàn)橥妼?dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)它施的力 (電流磁場(chǎng)磁體)師:我們同樣也知道運(yùn)動(dòng)的電荷也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)同樣也會(huì)讓小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)磁體)(3)既然通電導(dǎo)線周?chē)嬖诘拇艌?chǎng)對(duì)小磁針有力的作用,那么小磁針也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),小磁針的磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線是否也有力的作用呢?(磁體磁場(chǎng)電流?)【新課內(nèi)容】1、安培力的定義及力的作用點(diǎn):講述:“上面的這個(gè)問(wèn)題來(lái)自一位我們不得不提到的偉大的物理學(xué)家安培。他出身于一個(gè)富裕的家庭,不過(guò)在他身上歷了各種不幸:父親在法國(guó)大革命中被殺害,妻子過(guò)早的就離開(kāi)了他,他一度沉浸在悲痛中,后來(lái)是盧梭關(guān)于植物學(xué)的著作燃起了他對(duì)科學(xué)的熱情,他開(kāi)始潛心研究學(xué)問(wèn)。他主要的貢獻(xiàn)集中在電磁學(xué)方面:發(fā)現(xiàn)了電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的規(guī)律-安培定律;提出了著名的分子環(huán)流假說(shuō),闡述了磁現(xiàn)象的電本質(zhì);第一個(gè)把研究動(dòng)電的理論稱為“電動(dòng)力學(xué)”為了紀(jì)念安培,我們以其名字來(lái)命名電流的單位。符號(hào)為A。這是物理7個(gè)基本單位之一。講述:在上個(gè)世紀(jì),許多物理學(xué)家就提出通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)里是否受力的問(wèn)題,并著手研究其中安培也在進(jìn)行這方面的研究,并且他提出了兩個(gè)思考: 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線是否有力的作用。 通電導(dǎo)線之間是否有力的作用。在這節(jié)課,我們就用老師帶來(lái)的這套儀器來(lái)親自動(dòng)手研究,看看能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律。展示器材,介紹各個(gè)部分,并在黑板上畫(huà)出實(shí)物圖。師:發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象?說(shuō)明了什么?(變換磁鐵的方向再做一次,使學(xué)生看到導(dǎo)體向相反的方向運(yùn)動(dòng)這一現(xiàn)象)生:導(dǎo)體動(dòng)起來(lái)了導(dǎo)體從靜止變成運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,說(shuō)明通電導(dǎo)體受到力的作用師:是誰(shuí)給通電導(dǎo)體施加了力呢?這個(gè)力的受力物體是電流還是導(dǎo)體?(學(xué)生思考)演示:(1)切斷電流,導(dǎo)體雖在磁場(chǎng)中,卻不動(dòng)(2)去掉磁場(chǎng)再通電流,導(dǎo)體也不動(dòng)(啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到是磁體周?chē)拇艌?chǎng)給了電流以力的作用)師:我們把磁場(chǎng)對(duì)電流的這一作用力稱為安培力。因此,我們知道了磁場(chǎng)不僅能對(duì)放入磁場(chǎng)中的磁體有力的作用,對(duì)放入其中的電流也有力的作用。大家說(shuō)一說(shuō),力有哪三個(gè)要索?生:大小、方向、作用點(diǎn)。師:現(xiàn)在我們已經(jīng)知道受力體是導(dǎo)線中的電流,也就是說(shuō)畫(huà)安培力的示意圖時(shí),力的作用點(diǎn)要畫(huà)在電流上(導(dǎo)線的中心上),接下來(lái)我們?cè)賮?lái)研究一下力的方向2、安培力的方向:剛才我們觀察到作用力方向不完全相同,說(shuō)明作用力的方向與某些因素有關(guān)系,如何去研究這一問(wèn)題呢?若學(xué)生不能回答,可出示蹄形磁鐵(內(nèi)置導(dǎo)體)在黑板上畫(huà)出其平面圖(圖2)啟發(fā)學(xué)生:磁鐵口向右有幾種放法?(兩種)導(dǎo)體中的電流方向有幾種?(兩種)使學(xué)生知道共有四種情況需要研究 由此圖我們可以看出,磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)方向和電流方向都有關(guān)。師:那么現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們看課本122頁(yè),閱讀課本中關(guān)于左手定則的描述。(等學(xué)生閱讀完后再用來(lái)判斷圖2中各圖,看看是否符合。) 練習(xí)導(dǎo)體受力方向,完成手冊(cè)P124/2所示的四種情況。3、安培力的大?。褐v述:通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)放入磁性強(qiáng)弱不同的磁鐵,或者使用數(shù)目不同的電池,或者改變磁場(chǎng)中導(dǎo)線的長(zhǎng)度時(shí),導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)的角度不同,這樣我們可以得到什么結(jié)論呢?生:電流所受的安培力大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流大小以及磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向?qū)Ь€的長(zhǎng)度有關(guān)。師:該怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索他們之間的關(guān)系呢?引導(dǎo)學(xué)生討論出:1、安培力的測(cè)量需要用導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的偏離豎直方向的角度大小來(lái)體現(xiàn)類似于庫(kù)侖定律的定性實(shí)驗(yàn)。教師指出這樣把不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化成易測(cè)量的量來(lái)進(jìn)行的方法稱為替代法。2、磁場(chǎng)要?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng),可用馬蹄形磁鐵的N、S極之間來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、導(dǎo)線不能太長(zhǎng),電流又要大,需要用較粗的導(dǎo)體棒(細(xì)銅棍)和能通過(guò)大電流的電源(否則電源易燒壞)。4、可用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)電流,用安培表測(cè)量電流的大小。5、可改變導(dǎo)體棒接入的長(zhǎng)度。但由于實(shí)驗(yàn)條件限制,我們只能進(jìn)行定性的實(shí)驗(yàn)。教師演示并歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的出:進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),安培力的大小等于電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積: F=BIL 在式中,F(xiàn)的單位為牛頓(N),I的單位為安培(A),B的單位為特斯拉(T),L的單位為米(m)。為什么要加一個(gè)垂直于磁場(chǎng)放置的限制呢?如果導(dǎo)線與磁場(chǎng)不垂直會(huì)怎樣?定性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不垂直時(shí)導(dǎo)線受力比較小。因此影響安培力大小的因素不僅有電流大小I,磁場(chǎng)強(qiáng)弱B和導(dǎo)線長(zhǎng)度L,還有電流與磁場(chǎng)的夾角。當(dāng)=90時(shí),即電流與磁場(chǎng)垂直時(shí),安培力最大,為F=BIL;當(dāng)=0時(shí),即電流與磁場(chǎng)平行時(shí),安培力最小,為F=0;當(dāng)0<<90時(shí),即電流與磁場(chǎng)互成角度時(shí),安培力介于零與最大之間,為0<F<BIL。請(qǐng)大家思考一下,怎樣計(jì)算這時(shí)的安培力的大小呢?(學(xué)生討論)可運(yùn)用分解的方法,將磁感應(yīng)強(qiáng)度分解到電流方向和與電流垂直的方向上?;?qū)?dǎo)線射影到與磁場(chǎng)垂直的方向上。得到為F=BILsin。例1:書(shū)P124/例題強(qiáng)調(diào)地磁場(chǎng)中東南西北和上下的方向表示。要求學(xué)生用赤道上空的俯視圖來(lái)描述本題情境。例2:手冊(cè)P123/例1強(qiáng)調(diào)磁場(chǎng)中物體的受力平衡同樣依照以前的受力分析步驟進(jìn)行,先場(chǎng)力,再接觸力。鞏固練習(xí):將長(zhǎng)度為20cm、通有O.1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示.已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T,試求下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小并在圖中標(biāo)明方向.4、電流對(duì)電流的作用力:師:現(xiàn)在我們已經(jīng)得到安培的第一個(gè)問(wèn)題的答案了。磁體對(duì)電流會(huì)產(chǎn)生安培力的作用,也知道了它的大小和方向規(guī)律。下面來(lái)看第二個(gè)問(wèn)題,電流對(duì)電流會(huì)不會(huì)有力的作用?大家對(duì)此有什么看法?(學(xué)生討論,可能有的從磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生作用,電流也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),會(huì)對(duì)磁場(chǎng)中的其他電流產(chǎn)生作用的角度分析;也可能說(shuō)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。教師暫不給出結(jié)論)師:來(lái)看一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置通電直導(dǎo)線研究?jī)x(介紹一下基本裝置,并在黑板上畫(huà)出大致的形狀)按照這個(gè)裝置,當(dāng)接通電源后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象的呢?生:(有此學(xué)生說(shuō)互相吸引,另一部分學(xué)生說(shuō)會(huì)互相排斥)師:好了,那我們一起來(lái)親手做一下,看到底會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象。演示:首先接同向的電流師:我們看到什么現(xiàn)象呢?生:兩根導(dǎo)線互相吸引師:好,那我們重新連接裝置,使之成為反向電流演示:接同反向電流師:這次我們看到了什么現(xiàn)象呢? 生:兩根導(dǎo)線互相排斥。在黑板上畫(huà)出圖示,引導(dǎo)學(xué)生分析兩根通電直導(dǎo)線相吸或相斥現(xiàn)象的原因。結(jié)論:同向電流相吸引,反向電流相排斥??梢?jiàn)電流會(huì)受到磁場(chǎng)的作用力,但這磁場(chǎng)可能是磁體形成的,也可能是另一段電流形成的。同理,我們可以確定運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場(chǎng)也會(huì)對(duì)場(chǎng)中的其他電流產(chǎn)生安培力的作用。但電流受力的方向判定與磁體受力的方向判斷方法不一樣。而且電流受力的大小可以明確測(cè)定,而磁體則不行。因此我們也利用電流受到的安培力來(lái)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。我們說(shuō):如果同樣的長(zhǎng)度的導(dǎo)線,通以同樣的電流,都垂直放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則誰(shuí)受的安培力越大,就說(shuō)明誰(shuí)所在處的磁場(chǎng)越強(qiáng)。因此用B=F/IL(F為電流垂直于磁場(chǎng)放置時(shí)受的安培力)來(lái)定義B。這類似于電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q。也是一個(gè)比值定義式。要注意的是這也是一個(gè)計(jì)算式,而非決定式。所以1T=1N/Am。(參手冊(cè)P114/4、6)第2課時(shí)【新課導(dǎo)入】1. 復(fù)習(xí)上節(jié)課所講內(nèi)容(能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的物質(zhì),安培力的大小、方向)SNIaIb2. 引入新課:如右圖將通電導(dǎo)線a入磁場(chǎng)中它會(huì)受到安培力,這個(gè)力方向用左手定則判斷(垂直黑板向內(nèi));將通電導(dǎo)線b磁場(chǎng)中它會(huì)受到安培力,這個(gè)力方向用左手定則判斷(垂直黑板向外)【新課內(nèi)容】 3. 引出矩形通電線圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)NN NS將通電導(dǎo)線放磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用,如果現(xiàn)在將一根通電長(zhǎng)導(dǎo)線拗成一個(gè)矩形線圈,將這個(gè)線圈放入磁場(chǎng)中那么哪些邊會(huì)受到安培力?如右圖(學(xué)生討論得出結(jié)論線圈在磁場(chǎng)中,線圈將繞OO/ 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。(可配合線圈實(shí)物說(shuō)明)正是因?yàn)榫€圈的兩邊是反向電流,使它們?cè)谕淮艌?chǎng)中所受磁場(chǎng)力方向相反。使得線圈轉(zhuǎn)了起來(lái)。大家可以想一想,利用線圈的這個(gè)特性,我們可以做什么用途?4. 磁電式電流表的工作原理:(flash)在前面我們學(xué)習(xí)過(guò)電壓表電流表的改裝和多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu),知道它們有一個(gè)共同的部件表頭,也就是電流計(jì)。我們來(lái)看看表頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(播放FLASH),這里面在圓弧狀的磁極之間有個(gè)圓柱體鐵心。通過(guò)磁化,形成了一個(gè)軸向輻射磁場(chǎng),以鐵心為中心,有個(gè)矩形線圈。線圈平面與磁場(chǎng)方向平行。當(dāng)線圈中有電流流過(guò)的時(shí)候。線圈中與磁場(chǎng)垂直的兩條邊會(huì)受反向力而使線圈旋轉(zhuǎn)。其動(dòng)力矩M=2IBLL/2;因?yàn)槭禽S向輻射磁場(chǎng),所以線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中受到的動(dòng)力矩不變。但轉(zhuǎn)的越多,旋轉(zhuǎn)力矩M/(阻力矩與旋轉(zhuǎn)角度成正比M/=K)就越大,到指針不動(dòng)時(shí),即M=M/。IBLL/=K,由于對(duì)給定的表頭來(lái)說(shuō)B、K、L、L/都是定值。旋轉(zhuǎn)角度與電流大小成正比。所以通過(guò)線圈的電流越大,線圈兩條邊受到的安培力也就越大,指針轉(zhuǎn)過(guò)的角度也就越大。5. 電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的奧秘(事物展示)其實(shí),不僅是電表,我們?cè)谏钪幸搽x不開(kāi)安培力。當(dāng)我們夏天開(kāi)風(fēng)扇,洗完頭開(kāi)電吹風(fēng),洗衣服用洗衣機(jī)時(shí)都要用到安培力,這就是電動(dòng)機(jī)。也就是常說(shuō)的電機(jī)。誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)電動(dòng)機(jī)的原理?學(xué)生討論,分析。估計(jì)學(xué)生會(huì)套用磁電式電流表的結(jié)構(gòu)原理。教師可以提出進(jìn)一步的分析?電表要穩(wěn)定時(shí)才能測(cè)量,所以加入了產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩的游絲。電機(jī)則要持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),所以不會(huì)加游絲。沒(méi)有了阻力,電機(jī)會(huì)不會(huì)就一直這么順著安培力轉(zhuǎn)動(dòng)下去呢?分析表明,當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中在安培力作用下轉(zhuǎn)過(guò)半圈后受力方向相反,線圈將減速旋轉(zhuǎn)到停止,然后反轉(zhuǎn)。如圖。這顯然不符合電機(jī)的要求。 提問(wèn):該如何克服這個(gè)難題,讓一個(gè)線圈沿一個(gè)方向一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去? 如上圖,如果我們能在線圈轉(zhuǎn)過(guò)與磁場(chǎng)方向垂直的位置后,如果改變線圈電流方向,線圈就可以沿一個(gè)方向一直運(yùn)動(dòng)下去。介紹電刷與換向器的作用要注意的是,電機(jī)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能不是憑空產(chǎn)生的,而是要靠消耗電能為前提的。即電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的用電器。通電導(dǎo)線,通電線圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)都是由電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。6. 鞏固提升借助下列例題達(dá)到讓學(xué)生體會(huì)有效長(zhǎng)度的意義、能熟練判斷電流磁場(chǎng)是否垂直的問(wèn)題、能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將實(shí)際問(wèn)題數(shù)學(xué)化解題。例1:手冊(cè)P124/例2。例2:手冊(cè)P126/6例3:手冊(cè)P139/4【課后作業(yè)】教科書(shū)P127/1、2教科書(shū)P127/3 【課后反思】

注意事項(xiàng)

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