2019-2020年高二物理一輪復(fù)習(xí) 3-1 3.4《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》教學(xué)案.doc

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2019-2020年高二物理一輪復(fù)習(xí) 3-1 3.4《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》教學(xué)案 一、教材分析 安培力的方向和大小是重點(diǎn)，弄清安培力、電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度三者方向的空間關(guān)系是難點(diǎn)。安培力的方向一定與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，但電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以成任意角度；當(dāng)電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，安培力最大。對(duì)此學(xué)生常常混淆 二、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1、知道什么是安培力，會(huì)推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ。 2、知道左手定則的內(nèi)容，并會(huì)用它判斷安培力的方向。 3、了解磁電式電流表的工作原理。 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)歸納、總結(jié)安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向的關(guān)系——左手定則。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)推導(dǎo)一般情況下安培力的公式F=BILsinθ，使學(xué)生形成認(rèn)識(shí)事物規(guī)律要抓住一般性的科學(xué)方法。 2、通過(guò)了解磁電式電流表的工作原理，感受物理知識(shí)的相互聯(lián)系。 三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 安培力的大小計(jì)算和方向的判定。 教學(xué)難點(diǎn) 用左手定則判定安培力的方向。 四、學(xué)情分析 安培力的方向一定與電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，但電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以成任意角度；當(dāng)電流方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，安培力最大。對(duì)此學(xué)生常?；煜? 五、教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法 六、課前準(zhǔn)備 1、學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容 2、教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案 演示實(shí)驗(yàn)：蹄形磁鐵多個(gè)、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)、電源、鐵架臺(tái)、兩條平行通電直導(dǎo)線 七、課時(shí)安排： 1課時(shí) 八、教學(xué)過(guò)程 （一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 （二）情景引入、展示目標(biāo)通過(guò)第二節(jié)的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)初步了解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力。安培在這方面的研究做出了杰出的貢獻(xiàn)，為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的作用力叫做安培力。這節(jié)課我們對(duì)安培力作進(jìn)一步的討論。 （三）合作探究、精講點(diǎn)播 1、安培力的方向 教師：安培力的方向與什么因素有關(guān)呢？ 演示：如圖所示，連接好電路。 演示實(shí)驗(yàn)： （1）改變電流的方向 現(xiàn)象：導(dǎo)體向相反的方向運(yùn)動(dòng)。 （2）調(diào)換磁鐵兩極的位置來(lái)改變磁場(chǎng)方向 現(xiàn)象：導(dǎo)體又向相反的方向運(yùn)動(dòng)。 教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論 （1）安培力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向有關(guān)系。 （2）安培力的方向既跟磁場(chǎng)方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說(shuō)，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面。 左手定則 通電直導(dǎo)線所受安培力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用左手定則來(lái)判定：伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，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：判斷下圖中導(dǎo)線A所受磁場(chǎng)力的方向。 通電平行直導(dǎo)線間的作用力方向如何呢？ 演示實(shí)驗(yàn)： （1）電流的方向相同時(shí) 現(xiàn)象：兩平行導(dǎo)線相互靠近。 （2）電流的方向相反時(shí) 現(xiàn)象：兩平行導(dǎo)線相互遠(yuǎn)離。 引導(dǎo)學(xué)生利用已有的知識(shí)進(jìn)行分析 如圖，兩根靠近的平行直導(dǎo)線通入方向相同的電流時(shí)，它們相互間的作用力的方向如何? 說(shuō)明：分析通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力時(shí)，要先確定導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向，然后根據(jù)左手定則確定通電導(dǎo)線的受力方向。 例題2:下列四幅圖中通電導(dǎo)體受力方向表示正確的是 ( ) 例題1畫(huà)出圖中第三者的方向 2、安培力的大小 通過(guò)第二節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道，垂直于磁場(chǎng)B放置的通電導(dǎo)線L，所通電流為I時(shí)，它在磁場(chǎng)中受到的安培力 F=BIL 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線平行時(shí)，導(dǎo)線受力為零。 問(wèn)題：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成夾角θ時(shí)，導(dǎo)線受的安培力多大呢？ 教師投影圖3.4-4，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)： 將磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為與導(dǎo)線垂直的分量和與導(dǎo)線平行的分量，則， 因不產(chǎn)生安培力，導(dǎo)線所受安培力是產(chǎn)生的，故安培力計(jì)算的一般公式為： 3、磁電式電流表 中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里使用的電流表是磁電式電流表，下面我們來(lái)學(xué)習(xí)磁電式電流表的工作原理。 （1）電流表主要由哪幾部分組成的？ 投影圖3.4-5。 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。 （2）什么電流表可測(cè)出電流的強(qiáng)弱和方向？ 磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力和電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大，因此，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，所以，根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。 （3）電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？為何要如此分布？ 電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。如圖。 所謂均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)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(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的。這樣的磁場(chǎng)，可使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它的兩個(gè)邊所經(jīng)過(guò)的位置磁場(chǎng)強(qiáng)弱都相同，從而使表盤的刻度均勻。 （4）磁電式儀表的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？ 磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱（幾十微安到幾毫安）。如果通過(guò)的電流超過(guò)允許值，很容易把它燒壞。 （四）反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè) （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 課堂訓(xùn)練 作業(yè) 1、課下閱讀課本第98頁(yè)，做一做《用小磁針估測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度》或《旋轉(zhuǎn)的液體》小實(shí)驗(yàn)。 2、完成P99“問(wèn)題與練習(xí)”第1、2、4題。書(shū)面完成第3題。 九、板書(shū)設(shè)計(jì) 1、安培力的方向 左手定則 2、安培力的的大?。? 3、磁電式電流表 十、教學(xué)反思 空間想象能力對(duì)本節(jié)學(xué)習(xí)至關(guān)重要、要使學(xué)生能夠看懂立體圖，熟悉各種角度的側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖，需要一定的鞏固訓(xùn)練。 臨清三中—物理—朱廣明—盛淑貞 選修3-1第三章 3.4 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 1、知道什么是安培力，寫(xiě)出安培力公式 2、知道左手定則的內(nèi)容 3、了解磁電式電流表的工作原理。 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1．磁場(chǎng)對(duì) 的作用力通常稱為安培力。 2． 磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的安培力的大小的跟通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度有關(guān)，導(dǎo)線長(zhǎng)作用力 ；導(dǎo)線短，作用力 。用公式表示為 。 3．如果磁場(chǎng)方向與電流方向夾角為θ時(shí)，安培力的大小 ，方向仍可用 定則判定。 4．左手定則：讓磁感線垂直穿入 ，四指指向 方向，拇指所指 的方向。 5． 在磁電式電流表中，蹄形磁鐵和鐵心間的磁場(chǎng)是　　　　　　的。 三、提出疑惑 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、利用左手定則會(huì)判斷洛倫茲力的方向，理解洛倫茲力對(duì)電荷不做功。 2、掌握洛倫茲力大小的推理過(guò)程。 3、掌握垂直進(jìn)入磁場(chǎng)方向的帶電粒子，受到洛倫茲力大小的計(jì)算。 4、了解電視機(jī)顯像管的工作原理。 二、學(xué)習(xí)過(guò)程 例1． 如圖2所示，把一重力不計(jì)可自由運(yùn)動(dòng)的通電直導(dǎo)線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，當(dāng)通以圖示方向的電流時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看） （ ） 圖2 A. 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 B. 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 C. 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降 D. 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升 解答：兩個(gè)磁極對(duì)電流的安培力方向不同，把電流分為兩部分，左半部分受力方向向外，右半部分受力向里。從上往下看，通電導(dǎo)線將沿著逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)到垂直于紙面的方向時(shí)，電流受力向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)。所以C選項(xiàng)正確。 例2．如圖4所示，長(zhǎng)L、質(zhì)量為m的金屬桿ab，被兩根豎直的金屬絲靜止吊起，金屬桿ab處在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)金屬桿中通有方向a→b的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為T。當(dāng)金屬桿通有方向b→a的電流I時(shí)，每根金屬絲的拉力大小為2T。求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。 圖4 解答：導(dǎo)體ab受重力、磁場(chǎng)力彈簧的的拉力而平衡。 當(dāng)ab中的電流方向由a到b時(shí)，磁場(chǎng)力向上。 2T+BIL=mg ① 當(dāng)ab中的電流由b到a時(shí)，磁場(chǎng)力向下。 4T=BIL+mg ② 解方程組得 例3．如圖5兩個(gè)同樣的導(dǎo)線環(huán)同軸平行懸掛，相隔一小段距離，當(dāng)同時(shí)給兩導(dǎo)線環(huán)通以同向電流時(shí)，兩導(dǎo)線環(huán)將（ ） A． 吸引 B． 排斥 C． 保持靜止 D． 邊吸引邊轉(zhuǎn)動(dòng) 解答：兩個(gè)線圈內(nèi)的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，互相吸引。也可以由一個(gè)電流受另一個(gè)的磁場(chǎng)力判斷得相同的結(jié)論。 三、反思總結(jié) 四、當(dāng)堂檢測(cè) 1． 畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向 θ B Ｂ θ B Ｃ θ B Ａ θ B Ｄ E 第1題 F G H 2.關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁鐵和鐵芯間的矩形線圈與該磁場(chǎng)的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的有 ( ) A.通電線圈旋轉(zhuǎn)的角度不同，它所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也不同 B.不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等 C.通電線圈旋轉(zhuǎn)的角度不同，它的平面與磁感線的夾角也不同 D.不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都與磁感線相平行 3．正在通電的條形電磁鐵的鐵心突然斷成兩截，則兩截鐵心將 （　 ） A． 互相吸引 　　B．互相排斥 C．不發(fā)生相互作用 　　 D．無(wú)法判斷 4． 如圖，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí)，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束帶電粒子可能是 （ 　 ） A． 向右飛行的正離子 B． 向左飛行的正離子 第5題 C． 向右飛行的負(fù)離子 D. 向左飛行的負(fù)離子 第4題 5． 如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線a和b載有大小相同方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)? （ ） A. F2 B. C. D. 課后練習(xí)與提高 C B D 第1題 1. 一根通有電流的直銅棒用軟導(dǎo)線掛在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,此時(shí)懸線的張力大于零而小于銅棒的重力.使懸線中張力為零,可采用的方法有 ( ) A．適當(dāng)增大電流,方向不變 B．適當(dāng)減小電流,方向反向 C．電流大小、方向不變 D．使原電流反向，并適當(dāng)減弱磁場(chǎng) 第2題 2. 一段通電的直導(dǎo)線平行于勻強(qiáng)磁場(chǎng)放入磁場(chǎng)中，如圖所示導(dǎo)線上電流由左向右流過(guò)．當(dāng)導(dǎo)線以左端點(diǎn)為軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)90０的過(guò)程中，導(dǎo)線所受的安培力 （ ） A．大小不變，方向也不變 B．大小由零漸增大，方向隨時(shí)改變 C．大小由零漸增大，方向不變 D．大小由最大漸減小到零，方向不變 3.如圖所示，有一根直導(dǎo)線上通以恒定電流I，方向垂直指向紙內(nèi)，且和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直，則在圖中圓周上，磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值最大的點(diǎn)是 ( ) A.a點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) 第3題 第6題 4.關(guān)于通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A.安培力的方向就是該處的磁場(chǎng)方向 B.安培力的方向一定垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面 C.若通電導(dǎo)線所受的安培力為零.則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 D.對(duì)給定的通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處各種取向中，以導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)時(shí)所受的安培力最大 5.一根用導(dǎo)線繞制的螺線管，水平放置，在通電的瞬間，可能發(fā)生的情況是 ( ) A.伸長(zhǎng) B.縮短 C.彎曲 D.轉(zhuǎn)動(dòng) 6.如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止于斜面上，則外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是 （ ） A.B=mgtanθ/IL，方向垂直斜面向下 B.B=mgtanθ／IL，方向豎直向下 C.B=mg／IL，方向水平向左 D.B=mgcosθ/IL，方向水平向右 7．如圖所示，長(zhǎng)直導(dǎo)線通電為I1，通過(guò)通以電流I2環(huán)的中心且垂直環(huán)平面，當(dāng)通以圖示方向的電流I1、I2時(shí)，環(huán)所受安培力 （ ） 第8題 A.沿半徑方向向里 B.沿半徑方向向外 C.等于零 D.水平向左 E.水平向右 第7題 [ 8.條形磁鐵放在水平面上，在它的上方偏右處有一根固定的垂直紙面的直導(dǎo)線，如圖所示，當(dāng)直導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)，磁鐵仍保持靜止.下列結(jié)論正確的是 （ ） B.磁鐵對(duì)水平面的壓力增大 C.磁鐵對(duì)水平面施加向左的靜摩擦力 D.磁鐵所受的合外力增加 9．如圖所示，邊長(zhǎng)為a的正方形線框通以恒定電流I，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以O(shè)O′為軸按圖示位置轉(zhuǎn)動(dòng)，則（設(shè)無(wú)外力作用） （ ） A．電流的方向是逆時(shí)針?lè)较? B．圖示位置，線框所受磁力矩為BIa2 C．當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90角時(shí)，所受磁力矩為M＝BIa2 D．線框必定勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 第9題 第10題 10.兩個(gè)相同的輕質(zhì)鋁環(huán)能在一個(gè)光滑的絕緣圓柱體上自由移動(dòng)，設(shè)大小不同的電流按如圖所示的方向通入兩鋁環(huán)，則兩環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是 （ ） A.都繞圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng) B.彼此相向運(yùn)動(dòng)，且具有大小相等的加速度 C.彼此相向運(yùn)動(dòng)，電流大的加速度大 D.彼此背向運(yùn)動(dòng)，電流大的加速度大 選修3-1第三章 3.4 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力答案 預(yù)習(xí)內(nèi)容 １通電導(dǎo)線 ２垂直于 大 小 F=IBL ３F＝BILsinθ 左手 ４手心 電流 受力 ５輻向均勻分布 當(dāng)堂檢測(cè) 1．略 2． BD 3． A 4 ．BC 5 ．A 課后練習(xí)與提高 1． A 2． C 3 ．A 4 ．BD 5 ．B 6 ．ABC 7 ． C 8 ． BC 9 ．A 10． B