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

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1、2022年高中物理 第2章 磁場 第3節(jié)《磁場對(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F=BIL進(jìn)行安培力的簡單計(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)過程與方法? 1、?通過演示磁場對(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、?通過學(xué)習(xí)左手定則,理解磁場方向、電流方向和安培

2、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)過程 教學(xué)過程】 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 一、新課引入 磁場不僅具有方向,而且也具有強(qiáng)弱,為表征磁場的強(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)想一下描述電場強(qiáng)度和方向的物理量——電場強(qiáng)度是怎

3、樣定義的。它是通過將一檢驗(yàn)電荷放在電場中分析電荷所受電場力與檢驗(yàn)電荷電量的比值來定義的。 ?二、新課教學(xué)? 用類似的方法可以定義描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。? (一)?磁感應(yīng)強(qiáng)度B? 在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場的二年后,安培通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁場對(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)線放到磁場中,當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時(shí),可以看到原來靜止的導(dǎo)線會(huì)發(fā)行運(yùn)動(dòng)。 : ?1)在同一位置,保持導(dǎo)線L不變,?導(dǎo)體中I增大。? 現(xiàn)象:導(dǎo)線擺角增大? 說明:受到的安培力越大? 2)在同一位置,保持I不變,導(dǎo)線L變長(用多匝線圈代替

4、) ?現(xiàn)象:導(dǎo)線擺角增大 ?說明:受到的安培力越大? 精確的實(shí)驗(yàn)表明:F∝L、F∝I,即F∝IL?安培力的大?。海疲剑拢桑蹋ǎ隆停桑?,B是比例系數(shù)。由該式可得: B= 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度:在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線,所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值。? 2.定義式:B= ?單位:T? 1T=1 ?在不同蹄形磁鐵的磁場中,將會(huì)發(fā)現(xiàn):在同一磁場中,不管I、L怎樣改變,比值B總是確定的。但在不同的磁場中,B值一般是不同的。如同電場強(qiáng)度的定義式,E的大小由電場本身決定,與檢驗(yàn)電荷無關(guān);B也是由磁場本身決定,與放入的導(dǎo)線無關(guān)。?在蹄形磁鐵中,磁鐵兩極的磁場強(qiáng)

5、度可以看作處處相同,但并不是所有的磁場都是均勻分布的,一般離磁體越近,磁場的強(qiáng)度會(huì)增大。我們?cè)谘芯糠蔷鶆蚍植嫉拇艌鰰r(shí),可以想像把導(dǎo)線變得很短,B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 ?3.B是矢量,某點(diǎn)磁場的方向就定義為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向。? 在磁場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)椋碌姆较?,疏密程度反映B的大小? ?4.??勻強(qiáng)磁場:?B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、通電螺線管內(nèi)部的磁場。(邊緣除外)? (二)安培力? 1.大?。海疲剑拢桑? 2.適用條件:1)通電導(dǎo)線與磁場方向垂直,即B⊥I? 2)勻強(qiáng)磁場或非勻強(qiáng)磁場中

6、很短的通電導(dǎo)線? 說明:1)安培力與庫侖力的區(qū)別。電荷在電場中某一點(diǎn)受到的庫侖力是一定的,方向與該 點(diǎn)的電場力方向要么相同,要么相反。電流在磁場受到的安培力與電流在磁場中放置的位置有關(guān)。? ???2)公式中的L可以理解為有效的長度。(與B垂直為有效)??????當(dāng)B∥I,L=0,F=0??????當(dāng)B⊥I,Fmax=BIL? ?????當(dāng)B與I成θ,L在與B垂直方向的投影為Lsinθ,F=BILsinθ? 例:磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線,它的電流強(qiáng)度為2.5A,導(dǎo)線長1cm,它? 受到的安培力為5×10-2N,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

7、電流增大到5A?xí)r,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?安培力F是多大??? 思考:如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力,是否肯定這里沒有磁場?? 3.安培力的方向:?F⊥I同時(shí)F⊥B,F垂直B、I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。? 說明:安培力的方向與磁場的方向、電流的方向有關(guān)。? 實(shí)驗(yàn)表明:安培力的方向既跟磁場方向垂直,也跟電流方向垂直,也就是說,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),把手放入磁場中,讓

8、磁感線垂直手心,并使伸開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判斷呢? ? 小結(jié):電流在磁場中的安培力可以用兩種方法判斷:? 1)通電直導(dǎo)線的所受安培力一般用左手定則;? 2)環(huán)形電流、螺線管等效為小磁針,用磁針的N極指向?yàn)榇艌龇较騺砼袛唷?? (三)電動(dòng)機(jī)? ?? ?在磁場中,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

9、適的電流,就可以使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來。我們使用的電動(dòng)機(jī)就是利用安培力來工作的?,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、在磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線,它

10、的電流強(qiáng)度是2.5 A,導(dǎo)線長1 cm,它受到的安培力為5×10-2 N,則: ①這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大? ②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? ③如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力,是否肯定這里沒有磁場。 2.下列說法中錯(cuò)誤的是 ( ) A.磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,就是通以電流I,長為L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,則該處一定沒有磁場。 C.一段很短的通電導(dǎo)線放在磁場中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

11、。 D.因?yàn)锽=F/(IL),所以某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場力F成正比,跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL成反比。 七、?作業(yè)布置: P36 問題與練習(xí) 1、2、 學(xué)生帶著問題,邊思考邊閱讀課文。 【學(xué)生回顧、討論、回答】緊跟老師的提問,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,電流方向與磁場方向垂直?。并由學(xué)生代表回答。 【提問】解決問題過程向老師同學(xué)求助學(xué)生交流總結(jié) 【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象科明什么問題,如何解釋? 【學(xué)生思考】為什么當(dāng)導(dǎo)線中有電流

12、通過時(shí),可以看到原來靜止的導(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)比電場思考討論,由代表回答,其他學(xué)生補(bǔ)充,更正。 【觀察】學(xué)生觀察思考建立空間動(dòng)態(tài)過程 【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明什么問題,如何解釋? 【暢所欲言】學(xué)生回答問題 【觀察思考】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明什么問題,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)

13、現(xiàn)象說明什么問題,如何解釋? 【筆記】筆記體會(huì)記憶理解 【觀察思考】動(dòng)手操作,探究所提問題 【暢所欲言】學(xué)生回答問題 【思考梳理】思考總結(jié)回答問題 【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) 通過讓學(xué)生思考與生活密切相關(guān)的問題,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。 通過實(shí)驗(yàn)引出電流磁場的問題,化抽象為具體。

14、 通過情景觀察提出問題,啟發(fā)學(xué)生思考。 通過情景觀察提出問題,啟發(fā)學(xué)生思考。 通過實(shí)驗(yàn)引出電流磁場方向的問題,化抽象為具體。 通過練習(xí)加深理解 通過動(dòng)手加深理解 通過動(dòng)手加深理解 通過練習(xí)加深理解 通過練習(xí)加深理解 附:板書設(shè)計(jì) 第三節(jié)? 磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用? 一、安培力 1、概念:通電導(dǎo)體在磁場中受到的力稱為安碚力F 2、大?。篎=BIL 3、方向:F⊥B,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。

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