高中物理第5章磁場與回旋加速器教案（打包7套）滬科版.zip

高中物理第5章磁場與回旋加速器教案（打包7套）滬科版.zip,高中物理,磁場,回旋加速器,教案,打包,滬科版 5.1磁與人類文明教材分析磁現象和磁場是新教材中磁場章節(jié)的第一節(jié)課，從整個章節(jié)的知識安排來看，本節(jié)是此章的知識預備階段，是本章后期學習的基礎，是讓學生建立學習磁知識興趣的第一課，也是讓學生建立電磁相互聯(lián)系這一觀點很重要的一節(jié)課，為以后學習電磁感應等知識提供鋪墊。整節(jié)課主要側重要學生對生活中的一些磁現象的了解如我國古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁場和其他天體的磁場（太陽、月亮等），故本節(jié)課首先應通過學生自己總結生活中與磁有關的現象。電流磁效應現象和磁場對通電導線作用的教育是學生樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系觀點的重要教學點，是學生在以后學習物理、研究物理問題中應有的一種思想和觀點。學生分析磁場的基本知識在初習中已經有所接觸，學生在生活中對磁現象的了解也有一定的基礎。但磁之間的相互作用畢竟是抽象的，并且大部分學生可能知道電與磁的聯(lián)系，但沒有用一種普遍聯(lián)系的觀點去看電與磁的關系，也沒有一種自主的能力去用物理的思想推理實驗現象和理論的聯(lián)系。學生對磁場在現實生活中的應用是比較感興趣的，故通過多媒體手段讓學生能了解地磁場、太陽的磁場和自然界的一些現象的聯(lián)系（如黑子、極光等），滿足學生渴望獲取新知識的需求。教學目標一、知識與技能1、讓學生自己總結生活中與磁有關的現象，了解現實生活中的各種磁現象和應用，培養(yǎng)學生的總結、歸納能力。2、通過實驗了解磁與磁、磁與電的相互作用，掌握電流磁效應現象。使學生具有普遍聯(lián)系事物的能力，培養(yǎng)觀察實驗能力和分析、推理等思維能力。3、通過直觀的多媒體手段讓學生熟悉了解地磁場和其他天體的磁場及與之有關的自然現象。二、過程與方法1、讓學生參與課前的準備工作，收集課外的各種磁有關的現象和應用。2、在電流磁效應現象的教育中，本節(jié)課采用類似科學研究的方式，還原物理規(guī)律的發(fā)現過程，強調學生自主參與。3、學生對物理現象進行分析、比較、歸納，采用老師與學生雙向交流感知現象下的物理規(guī)律的普遍聯(lián)系。三、情感態(tài)度價值觀1、對奧斯特的電流磁效應現象的教育中，要讓學生知道奧斯特的偉大在于揭示電和磁的聯(lián)系，打開了科學中一個黑暗領域的大門。也讓學生懂得看似簡單的物理現象在它發(fā)現的最初過程中是如何的艱難。2、通過知識的學習，培養(yǎng)學生學科學、愛科學、用科學的精神，樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點。通過學習中國古代對磁的應用，加強愛國主義教育。3、強調學生通過自主參與類似科學研究的學習活動，獲得親身體驗，產生積極情感。重點難點電流磁效應的研究是本節(jié)課的重點，也是難點教學設計思想1、這是磁場章節(jié)的第一節(jié)課，教學過程應重在顯示學生對磁這一知識的了解和對磁知識的生活的體驗。為此，本節(jié)課采用以問題為主線、實驗為基礎的教學策略。問題情景的創(chuàng)設，是思維的啟動點和切入口，而實驗是物理研究的理論支持。2、電流磁效應的研究是本節(jié)課的重點，在設計中可讓學生自己討論研究的思想，在這基礎上再提出奧斯特的實驗及其研究過程中出現的困難。然后自然得過渡到磁場對電流的作用上來。3、在天體磁場的教學中，本設計注意用多媒體手段，將大量的圖片、影象資料傳遞給學生，讓學生了解中國古代對地磁的應用及其它天體磁場的認識，提高課堂的趣味性和教學效果。教學過程設計一、課前調查、準備教師提出問題：1、你對生活中有關磁的現象和應用了解多少，能否舉出你所熟悉的一些現象和應用呢？任務：在課前請同學通過網絡去獲知磁有關的知識二、實驗演示，引入新課1、利用磁鋼堆硬幣積木。實施過程：在木凳的下方可事先藏一小塊磁鋼，在木凳的上方在磁鋼的磁化作用下可堆起四層高的硬幣積木。2、演示“磁懸浮”小實驗師：以上兩實驗的現象是如何出現的呢？具體的奧妙在那里呢？學生非常新奇，對實驗中出現的現象猜測各種原因，激起學生學習磁知識的興趣三、實驗探索、新課教學師：在初中我們已接觸了一些磁有關的知識，生活中有哪些與磁有關的現象和應用？同學之間可互相討論。（因課前有準備，學生相對比較活躍，要充分把學生所知道的知識表述出來）師：對磁的認識和應用，早在我國古代就開始了多媒體投影補充說明磁有關的現象和應用：1、天然磁石（成分：Fe3O4）2、司南的照片東漢王充在論衡中寫道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”3、磁懸浮列車上海磁懸浮列車專線西起上海地鐵龍陽路站，東至上海浦東國際機場,列車加速到平穩(wěn)運行之后，速度是430公里/小時。這個速度超過了F1賽事的最高時速，車廂里上下顛簸很小，左右搖擺得相對還大一些。4、飛鴿依靠地磁場識路等從學生最熟悉的磁知識著手，引出磁的一些概念：磁鐵吸引鐵質物質5、實物投影指南針的指向磁性：磁體能吸引鐵質物體的性質磁極：磁體中磁性最強的區(qū)域。從中引出N、S極的定義。讓學生從磁鐵使鐵質物體磁化聯(lián)系到電能使鐵質物體磁化，從而來說明電與磁的關系，引出奧斯特電流磁效應現象。師：磁鐵能吸引鐵釘，鐵釘是磁鐵嗎？為什么磁鐵可以吸引鐵釘？學生回答：鐵釘被磁化師問：那么在自然界中還有沒有什么其他的東西能使鐵質物體磁化的呢？（請同學互相幫助想一想，然后回答）學生：電流可以使鐵質物體磁化可以向學生說明：1731年，英國商人發(fā)現雷電后，刀叉具有磁性。1751年，富蘭克林發(fā)現萊頓瓶放電可以使縫衣針磁化。另師：自然界中磁鐵的相互作用早已被人所知，同名磁極排斥，異名磁極吸引，這與我們學過的什么力的作用很相似？學生：電荷之間的作用力相似。師：那么會不會說明兩者存在聯(lián)系呢？如果讓你去研究電與磁的關系，你會如何去設計？學生由于已受初中磁知識學習的影響，大部分都提出讓通電導線對小磁針作用。投影介紹奧斯特的生平實驗演示奧斯特的電流磁效應：師說明：在奧斯特研究的最初，他受到力總是沿著物體連線方向這個觀念的影響，總是在沿電流的方向放置磁針，使磁針在導線的延長線上，均以失敗告終。1820年4月，在一次講課中，他偶然把導線沿南北放置在一個帶玻璃罩的指南針的上方，通電時磁針轉動了老師在此說明奧斯特的生平和發(fā)現電流磁效應的歷程，讓學生知道每一次科學新發(fā)現是艱難的，需要付出的是前期不斷的努力和對科學的執(zhí)著、自信。實驗說明：通電導線會產生磁場，對磁針產生力的作用。提問：既然電流對磁鐵有力的作用，那么磁鐵是否也應該對通電導線有力的作用呢？學生回答：應該有。但可能有部分學生因沒有普遍聯(lián)系的觀點而不知如何進行邏輯推理。演示實驗：安培在此三個月后發(fā)現磁場對電流的作用提問：綜上所述，磁鐵與磁鐵的力，磁鐵和電流的力，它們是如何產生的呢？是通過什么去實現這力的作用呢？學生：磁場因磁場是一種抽象的物質，學生對其了解較少，故可能有一些疑問。多媒體演示磁場是力發(fā)生的媒介，讓學生對磁場的作用有更形象的理解。師問：司南、信鴿傳書等都是利用了地磁場對它們的受力作用，那么地磁場是如何產生，又是如何分布的呢？同學們對此的了解有多少？（先請學生說說自己對此的認識，可分組討論，最后由代表發(fā)言）師：總結學生的觀點，后通過視頻說明：地磁場的分布及與地磁南北極與地理南北極的方向關系視頻介紹：地磁場形成的一種原因。投影介紹地磁場的衰減及其可能的原因介紹磁偏角的概念及其發(fā)現的實際意義指南針所指的南北（磁場的南北極）與地理上的南北極并不完全一致，兩者之間存在著偏角，即磁偏角。師指出：沈括在夢溪筆談中指出：“常微偏東，不全南也”。這是世界上最早的關于磁偏角的記載。師問：除了地球有磁場外，其他天體是否也有磁場呢？有些學生的課外知識較廣，可請個別學生把自己對其他天體的磁場的認識闡述一下。師投影介紹：地球的磁場不是獨立的，太陽、月亮等天體都有磁場，并且太陽光、太陽黑子、極光形成都與太陽磁場有關。視頻介紹：太陽黑子的形成視頻介紹：太陽風、極光的形成原因板書設計磁現象和磁場磁現象磁性：磁體能吸引鐵質物體的性質磁極：磁體中磁性最強的區(qū)域電流的磁效應奧斯特生平介紹電流磁效應實驗磁場磁場對通電導線的作用磁場的作用地球和其他天體的磁場教學后記本教案設計保留了傳統(tǒng)教案的一些優(yōu)點，采用了問題討論式探究的模式，通過精心創(chuàng)設情景，一路與學生一起摸索，相互討論，得出結論，再引發(fā)新的問題，從而加深學生對磁場這一知識的理解和掌握。另外，這節(jié)課通過大量的圖片介紹古代和現代對磁的應用，了解我國古代在磁方面所取得的成就。并通過直觀的多媒體手段讓學生熟悉地磁場分布，使學生從中了解磁偏角的概念、讓學生能了解太陽的磁場和自然界的一些現象的聯(lián)系，如黑子、極光等，這不僅提高了學生知識面，還可以激發(fā)學生學習物理的興趣。在整節(jié)課中，充分尊重學生的思維發(fā)現，讓他們自主尋找問題的根源，注重情感教育和德育滲透。55.2怎樣描述磁場1磁體吸引鐵質物體的性質叫磁性，具有磁性的物體叫磁體，磁體的各部分磁性強弱不同，磁性最強的區(qū)域叫磁極2奧斯特實驗是將導線沿南北方向放置在磁針的上方，通電時磁針發(fā)生了轉動此實驗說明電流周圍存在磁場3磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間、通電導體與通電導體之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的4(1)地球本身是一個大磁體，它的N極位于地理南極附近，S極位于地理北極附近(2)地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，磁針的指向與南北方向有一個夾角，這個夾角稱做磁偏角5發(fā)現電流周圍存在磁場的物理學家是()A奧斯特 B焦耳 C張衡 D安培答案A6下列關于磁場的說法正確的是()A磁場最基本的性質是對處于其中的磁體和電流有力的作用B磁場是看不見、摸不著、實際不存在的，是人們假想出來的一種物質C磁場是客觀存在的一種特殊的物質形態(tài)D磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無答案AC解析磁場雖看不見、摸不著，但其是客觀存在的，不隨人的意志而轉移，它是一種特殊的物質形態(tài)，最基本的性質是對處于其中的磁體和電流有力的作用7磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的相互作用的示意圖，以下正確的是()A磁體磁場磁體B磁體磁場電流C電流電場電流D電流磁場電流答案ABD解析磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間的相互作用都是通過磁場來傳遞的【概念規(guī)律練】知識點一磁場1以下說法中正確的是()A磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產生的B電流與電流間的相互作用是通過電場產生的C磁體與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產生的D磁場和電場是同一種物質答案A解析電流能產生磁場，在電流的周圍就有磁場存在，不論是磁極與磁極間還是電流與電流間、磁體與電流間，都有相互作用的磁場力磁場是磁現象中的一種特殊物質，它的基本性質是對放入磁場中的磁體、電流有磁場力的作用；而電場是電荷周圍存在的一種特殊物質，其最基本的性質是對放入電場中的電荷有電場力的作用，它不會對放入靜電場中的磁體產生力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質，各自具有其自身的特點所以只有A正確點評一切磁現象都是通過磁場產生的，由于電流周圍存在磁場，所以電流與電流之間、電流與磁體之間的作用也是磁現象2下列說法中正確的是()A只有磁鐵周圍才有磁場B電荷的周圍一定有電場和磁場C永久磁鐵的磁場與電流周圍的磁場是兩種不同的磁場D電流能產生磁場說明電和磁是有聯(lián)系的答案D解析磁鐵和電流周圍都有磁場且性質相同，而電流是電荷定向移動形成的所以，運動電荷周圍既有電場又有磁場，靜止電荷周圍只有電場，A、B、C不對，電流產生磁場就是電和磁有關的證明，所以D對知識點二奧斯特實驗3在做“奧斯特實驗”時，下列操作中現象最明顯的是()A沿電流方向放置磁針，使磁針在導線的延長線上B沿電流方向放置磁針，使磁針在導線的正下方C導線沿南北方向放置在磁針的正上方D導線沿東西方向放置在磁針的正上方答案C解析把導線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止狀態(tài)的磁針的正上方通電時磁針發(fā)生明顯的偏轉，是由于南北方向放置的通電導線的正下方的磁場恰好是東西方向正確選項為C.點評(1)注意“奧斯特實驗”的細節(jié)問題，導線東西放置或將磁針放在導線的延長線上都不一定能觀察到磁針的偏轉(2)觀察小磁針是否發(fā)生偏轉時，應避免與地磁場引起的磁針偏轉相重合4奧斯特實驗說明了()A磁場的存在 B磁場的方向性C電流可以產生磁場 D磁場間有相互作用答案C解析奧斯特實驗中電流能使靜止的小磁針發(fā)生偏轉，說明電流周圍能產生磁場故正確答案為C.知識點三地磁場5關于地磁場，下列敘述正確的是()A地球的地磁兩極與地理的兩極重合B我們用指南針確定方向，指南的一極是指南針的南極C地磁的北極與地理南極重合D地磁的北極在地理南極附近答案BD解析地球是一個大磁體，其磁北極(N極)在地理南極附近，磁南極(S極)在地理北極附近，并不重合指南針指南的一端應該是磁針的南極(S極)選項B、D正確6地球是一個大磁體：在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的以上關于地磁場的描述正確的是()A BC D答案D【方法技巧】一、磁體與導體間相互作用力問題的分析方法7鐵棒A能吸引小磁針，鐵棒B能排斥小磁針，當將鐵棒A靠近鐵棒B時，下述說法中正確的是()AA、B一定相互吸引BA、B一定相互排斥CA、B間可能無磁場力作用DA、B可能相互吸引，也可能相互排斥答案D解析小磁針本身有磁性，能夠吸引沒有磁性的鐵棒，故鐵棒A可能有磁性，也可能沒有磁性，只是在小磁針的磁場作用下暫時被磁化的結果，鐵棒B能排斥小磁針，說明鐵棒B一定有磁性，若A無磁性，當A靠近B時，在B的磁場作用下也會被磁化而發(fā)生相互的吸引作用；若A有磁性，則A、B兩磁體都分別有N極和S極，當它們的同名磁極互相靠近時，互相排斥；當異名磁極互相靠近時，互相吸引這說明不論A有無磁性，它們之間總有磁場力的作用，故只有D項正確8現有甲、乙兩根鋼棒，當把甲的一端靠近乙的中部時，沒有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部時，二者相互吸引，則()A甲有磁性，乙無磁性B甲無磁性，乙有磁性C甲、乙均無磁性D甲、乙均有磁性答案B解析對于磁鐵，磁性最強的區(qū)域是磁極，若鋼棒有磁性，其磁性最強的區(qū)域是兩端，中間幾乎沒有磁性，由于甲的一端與乙的中部不吸引，則說明甲棒無磁性，乙的一端能吸引甲的中部，則說明乙棒有磁性，故B項正確，A、C、D三項錯誤二、小磁針受磁場力作用轉動問題的分析9在地球赤道上空有一小磁針處于水平靜止狀態(tài)，突然發(fā)現小磁針N極向東偏轉，由此可知()A一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的N極靠近小磁針B一定是小磁針正東方向有一條形磁鐵的S極靠近小磁針C可能是小磁針正東方向有一條形磁鐵的S極靠近小磁針D可能是小磁針正西方向有一條形磁鐵的N極靠近小磁針答案CD解析根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引的原理，本題中可能是小磁針正東方向有一磁鐵的S極靠近小磁針；也可能是小磁針正西方向有一磁鐵的N極靠近小磁針1關于磁極間的相互作用，以下說法正確的是()A同名磁極相吸引B同名磁極相排斥C異名磁極相排斥D異名磁極相吸引答案BD2下列說法中正確的是()A任何磁體都具有N極和S極兩個磁極B奧斯特實驗說明了電流周圍存在著磁場C通電導體之間也存在著相互作用，它們是通過電場發(fā)生作用的D地磁場的N極與地理的南極重合，地磁場的S極與地理的北極重合答案AB解析磁體都有兩個磁極：N極、S極，A正確；奧斯特實驗說明電流周圍存在磁場，B正確；通電導體之間的相互作用是通過磁場產生的，C錯誤；地磁場的兩極與地理兩極并不重合，D錯誤，故選A、B.3下列關于磁場的說法中，正確的是()A磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質B磁場是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的C磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的D磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時才產生答案A解析磁場是一種客觀存在的物質，磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流間相互作用時都是通過磁場而發(fā)生，故B、C、D錯誤，A正確4下列說法中正確的是()A奧斯特實驗說明了通電導線對磁體有作用力B奧斯特實驗說明了磁體對通電導線有作用力C奧斯特實驗說明了任意兩條通電導線之間有作用力D奧斯特實驗說明了任意兩個磁體之間有作用力答案A解析奧斯特實驗說明了通電導線對磁體有作用力，所以正確選項為A.5下列說法中與實際情況相符的是()A地球的磁偏角是一個定值B地磁場的北極在地理位置的北極附近C除了地球外，到目前為止其他星球上還沒有發(fā)現磁現象D鄭和出海遠航比哥倫布的遠洋探險早答案D解析磁偏角隨地理位置變化而變化，A錯誤；地磁場的北極在地理南極附近，B錯誤；其他星球上也有磁場存在，C錯誤；我國是利用指南針航海最早的國家D正確6關于磁鐵的兩個磁極，下列說法中正確的是()A可以分開B不能分開C一定條件下可以分開D磁鐵很小時就只有一個磁極答案B7磁性水雷是用一個可以繞軸轉動的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場磁化后變成了一個浮動的磁體，當軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷的爆炸，其依據是()A磁體的吸鐵性B磁極間的相互作用規(guī)律C電荷間的相互作用規(guī)律D磁場對電流的作用原理答案B解析軍艦被地磁場磁化后變成了磁體，當軍艦靠近水雷時，對控制引爆電路的小磁針有力的作用，使小磁針轉動引爆水雷B項正確8金屬棒一端靠近小磁針的南極或北極時，都看到有吸引現象，可斷定這根金屬棒()A一定是永磁體B一定不是永磁體C一定是鐵、鈷、鎳類的物質制成的棒D可能是磁體，也可能不是磁體答案BC9以下說法正確的是()A只有兩個磁鐵相互接觸時，才能發(fā)生相互作用B把一根條形磁鐵從中間折斷，則被分開的兩部分只有N極或S極C極光現象與地球的磁場有關D人們代步的電動自行車中應存在磁體答案CD解析磁體的周圍存在一種特殊的物質磁場，磁鐵間不接觸時也可以通過磁場發(fā)生相互作用，故A錯無論將磁鐵分得多么小，它總有N極和S極，迄今為止，還沒有發(fā)現只有N極或S極的磁單極子存在(這一點與電荷不同)，故B錯極光現象是地磁場將射向地球的帶電粒子偏轉到地球的兩極，帶電粒子與大氣相互作用而發(fā)出的光，故C正確電動自行車的電機中一定有磁體存在，故D正確10為了判斷一根鋼鋸條是否有磁性，某同學用它的一端靠近一個能自由轉動的小磁針，下面給出了幾種可能產生的現象及相應的結論，其中正確的是()A若小磁針的一端被推開，則鋸條一定有磁性B若小磁針的一端被吸引過來，則鋸條一定有磁性C若小磁針的一端被吸引過來，不能確定鋸條是否有磁性D若小磁針的一端被推開，不能確定鋸條是否有磁性答案AC解析若發(fā)生排斥現象，只有一種可能，小磁針靠近鋸條的同名磁極若發(fā)生吸引現象，則鋸條可能有磁性，也可能無磁性，故選A、C.11力是物體與物體間的相互作用，對于磁鐵與附近的鐵釘，下列說法中正確的是()A施力物體只有磁鐵，受力物體只有鐵釘B只有當磁鐵和鐵釘接觸時，才會產生力的作用C磁鐵和鐵釘雖然沒有接觸，但也會產生力的作用D磁鐵對鐵釘有吸引作用，而鐵釘不會吸引磁鐵答案C解析磁場力是通過磁場作用的，所以磁鐵和鐵釘不一定要接觸才會產生力的作用，故B錯既然磁場力也是力，則其作用應是相互的，因此，磁鐵和鐵釘互為施力物體和受力物體，故A錯由于鐵釘被磁化而具有磁性，鐵釘也會吸引磁鐵，故D錯，所以應選C.12在重復奧斯特的電流磁效應實驗時，為使實驗方便且效果明顯，通電直導線應()A平行于南北方向，位于小磁針上方B平行于東西方向，位于小磁針上方C平行于東南方向，位于小磁針下方D平行于西南方向，位于小磁針下方答案A解析考慮地磁場的作用，放置通電導線一定要南北方向，開始時和磁針平行把導線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止狀態(tài)的磁針的正上方，通電時磁針發(fā)生明顯的偏轉，是由于南北方向放置的電流的正下方的磁場恰好是東西方向13超導是當今高科技的熱點之一，當一塊磁體靠近超導體時，超導體中會產生強大的電流，對磁體有排斥作用，這種排斥力可使磁體懸浮在空中，磁懸浮列車就采用了這項技術，磁體懸浮的原理是()超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相同超導體電流的磁場方向與磁體的磁場方向相反超導體使磁體處于失重狀態(tài)超導體對磁體的磁力與磁體的重力相平衡A B C D答案D解析同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以電流的磁場方向和磁體的磁場方向相反磁體懸浮在空中，重力和磁力平衡6第一節(jié) 探究電流周圍的磁場【教學目的】通過實驗，認識到通電導線在磁場中受到力的作用，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算公式；用左手定則判斷安培力的方向，能計算在勻強磁場中，當通電導線所受安培力的大小。通過安培力了解磁感應強度的比值定義法?！窘虒W重點】使學生掌握電流在勻強磁場中所受安培力大小的決定因素、計算公式以及安培力方向的判定；使學生熟練的利用三視圖來分析磁場、電流以及安培力之間的關系。并能擴展到線框受力。【教學難點】在掌握磁感應強度定義的基礎上，掌握磁場對電流作用的計算方法，并能熟練地運用左手定則判斷通電導線受到的磁場力的方向【教學媒體】實驗： 馬蹄形磁鐵、干電池、導線、通電直導線研究儀等。課件：磁電式多用電表的內部結構FLASH，電動機的原理FLASH?！窘虒W安排】第1課時【新課導入】（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（磁體磁場磁體）（2）我們上一章學過的奧斯特的實驗我們看到了什么現象呢？為什么？生：看到了小磁針發(fā)生了偏轉。因為通電導線產生的磁場對它施的力 （電流磁場磁體）師：我們同樣也知道運動的電荷也會產生磁場同樣也會讓小磁針發(fā)生偏轉。（運動電荷磁場磁體）（3）既然通電導線周圍存在的磁場對小磁針有力的作用，那么小磁針也會產生磁場，小磁針的磁場對通電導線是否也有力的作用呢？（磁體磁場電流？）【新課內容】1、安培力的定義及力的作用點：講述：“上面的這個問題來自一位我們不得不提到的偉大的物理學家安培。他出身于一個富裕的家庭，不過在他身上歷了各種不幸：父親在法國大革命中被殺害，妻子過早的就離開了他，他一度沉浸在悲痛中，后來是盧梭關于植物學的著作燃起了他對科學的熱情，他開始潛心研究學問。他主要的貢獻集中在電磁學方面：發(fā)現了電流產生磁場的規(guī)律-安培定律；提出了著名的分子環(huán)流假說，闡述了磁現象的電本質；第一個把研究動電的理論稱為“電動力學”為了紀念安培，我們以其名字來命名電流的單位。符號為A。這是物理7個基本單位之一。講述：在上個世紀，許多物理學家就提出通電導體在磁場里是否受力的問題，并著手研究其中安培也在進行這方面的研究，并且他提出了兩個思考： 磁場對通電導線是否有力的作用。 通電導線之間是否有力的作用。在這節(jié)課，我們就用老師帶來的這套儀器來親自動手研究，看看能發(fā)現什么規(guī)律。展示器材，介紹各個部分，并在黑板上畫出實物圖。師：發(fā)現什么現象？說明了什么？（變換磁鐵的方向再做一次，使學生看到導體向相反的方向運動這一現象）生：導體動起來了導體從靜止變成運動，運動狀態(tài)改變，說明通電導體受到力的作用師：是誰給通電導體施加了力呢？這個力的受力物體是電流還是導體？（學生思考）演示：（1）切斷電流，導體雖在磁場中，卻不動（2）去掉磁場再通電流，導體也不動（啟發(fā)學生認識到是磁體周圍的磁場給了電流以力的作用）師：我們把磁場對電流的這一作用力稱為安培力。因此，我們知道了磁場不僅能對放入磁場中的磁體有力的作用，對放入其中的電流也有力的作用。大家說一說，力有哪三個要索？生：大小、方向、作用點。師：現在我們已經知道受力體是導線中的電流，也就是說畫安培力的示意圖時，力的作用點要畫在電流上（導線的中心上），接下來我們再來研究一下力的方向2、安培力的方向：剛才我們觀察到作用力方向不完全相同，說明作用力的方向與某些因素有關系，如何去研究這一問題呢？若學生不能回答，可出示蹄形磁鐵（內置導體）在黑板上畫出其平面圖（圖2）啟發(fā)學生：磁鐵口向右有幾種放法？（兩種）導體中的電流方向有幾種？（兩種）使學生知道共有四種情況需要研究 由此圖我們可以看出，磁場中通電導線所受安培力的方向與磁場方向和電流方向都有關。師：那么現在請同學們看課本122頁，閱讀課本中關于左手定則的描述。（等學生閱讀完后再用來判斷圖2中各圖，看看是否符合。） 練習導體受力方向，完成手冊P124/2所示的四種情況。3、安培力的大?。褐v述：通過實驗我們發(fā)現，當放入磁性強弱不同的磁鐵，或者使用數目不同的電池，或者改變磁場中導線的長度時，導線偏轉的角度不同，這樣我們可以得到什么結論呢？生：電流所受的安培力大小跟磁感應強度、電流大小以及磁場中垂直磁場方向導線的長度有關。師：該怎么設計實驗來探索他們之間的關系呢？引導學生討論出：1、安培力的測量需要用導線在磁場中的偏離豎直方向的角度大小來體現類似于庫侖定律的定性實驗。教師指出這樣把不易測量的物理量轉化成易測量的量來進行的方法稱為替代法。2、磁場要勻強磁場，可用馬蹄形磁鐵的N、S極之間來進行實驗。3、導線不能太長，電流又要大，需要用較粗的導體棒（細銅棍）和能通過大電流的電源（否則電源易燒壞）。4、可用滑動變阻器調節(jié)電流，用安培表測量電流的大小。5、可改變導體棒接入的長度。但由于實驗條件限制，我們只能進行定性的實驗。教師演示并歸納實驗現象的出：進一步的實驗表明，在勻強磁場中，當通電導線與磁場方向垂直時，安培力的大小等于電流、磁感應強度和導線長度的乘積： F=BIL 在式中，F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）。為什么要加一個垂直于磁場放置的限制呢？如果導線與磁場不垂直會怎樣？定性實驗發(fā)現不垂直時導線受力比較小。因此影響安培力大小的因素不僅有電流大小I，磁場強弱B和導線長度L，還有電流與磁場的夾角。當=90時，即電流與磁場垂直時，安培力最大，為F=BIL；當=0時，即電流與磁場平行時，安培力最小，為F=0；當090時，即電流與磁場互成角度時，安培力介于零與最大之間，為0FBIL。請大家思考一下，怎樣計算這時的安培力的大小呢？（學生討論）可運用分解的方法，將磁感應強度分解到電流方向和與電流垂直的方向上。或將導線射影到與磁場垂直的方向上。得到為F=BILsin。例1：書P124/例題強調地磁場中東南西北和上下的方向表示。要求學生用赤道上空的俯視圖來描述本題情境。例2：手冊P123/例1強調磁場中物體的受力平衡同樣依照以前的受力分析步驟進行，先場力，再接觸力。鞏固練習：將長度為20cm、通有O.1A電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示.已知磁感應強度為1T，試求下列各圖中導線所受安培力的大小并在圖中標明方向.4、電流對電流的作用力：師：現在我們已經得到安培的第一個問題的答案了。磁體對電流會產生安培力的作用，也知道了它的大小和方向規(guī)律。下面來看第二個問題，電流對電流會不會有力的作用？大家對此有什么看法？（學生討論，可能有的從磁場對電流產生作用，電流也會產生磁場，會對磁場中的其他電流產生作用的角度分析；也可能說要通過實驗來進行檢驗。教師暫不給出結論）師：來看一下這個實驗裝置通電直導線研究儀（介紹一下基本裝置，并在黑板上畫出大致的形狀）按照這個裝置，當接通電源后會出現什么現象的呢？生：（有此學生說互相吸引，另一部分學生說會互相排斥）師：好了，那我們一起來親手做一下，看到底會出現什么現象。演示：首先接同向的電流師：我們看到什么現象呢？生：兩根導線互相吸引師：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象呢？ 生：兩根導線互相排斥。在黑板上畫出圖示,引導學生分析兩根通電直導線相吸或相斥現象的原因。結論：同向電流相吸引，反向電流相排斥?？梢婋娏鲿艿酱艌龅淖饔昧Γ@磁場可能是磁體形成的，也可能是另一段電流形成的。同理，我們可以確定運動電荷產生的磁場也會對場中的其他電流產生安培力的作用。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定，而磁體則不行。因此我們也利用電流受到的安培力來定義磁感應強度的大小。我們說：如果同樣的長度的導線，通以同樣的電流，都垂直放置在勻強磁場中，則誰受的安培力越大，就說明誰所在處的磁場越強。因此用B=F/IL（F為電流垂直于磁場放置時受的安培力）來定義B。這類似于電場強度E=F/q。也是一個比值定義式。要注意的是這也是一個計算式，而非決定式。所以1T=1N/Am。（參手冊P114/4、6）第2課時【新課導入】1. 復習上節(jié)課所講內容(能夠產生磁場的物質，安培力的大小、方向)SNIaIb2. 引入新課：如右圖將通電導線a入磁場中它會受到安培力，這個力方向用左手定則判斷（垂直黑板向內）；將通電導線b磁場中它會受到安培力，這個力方向用左手定則判斷（垂直黑板向外）【新課內容】 3. 引出矩形通電線圈在磁場中的運動NN NS將通電導線放磁場中會受到安培力的作用，如果現在將一根通電長導線拗成一個矩形線圈，將這個線圈放入磁場中那么哪些邊會受到安培力？如右圖（學生討論得出結論線圈在磁場中，線圈將繞OO/ 軸轉動。（可配合線圈實物說明）正是因為線圈的兩邊是反向電流，使它們在同一磁場中所受磁場力方向相反。使得線圈轉了起來。大家可以想一想，利用線圈的這個特性，我們可以做什么用途？4. 磁電式電流表的工作原理：（flash）在前面我們學習過電壓表電流表的改裝和多用電表的內部結構，知道它們有一個共同的部件表頭，也就是電流計。我們來看看表頭的內部結構（播放FLASH），這里面在圓弧狀的磁極之間有個圓柱體鐵心。通過磁化，形成了一個軸向輻射磁場，以鐵心為中心，有個矩形線圈。線圈平面與磁場方向平行。當線圈中有電流流過的時候。線圈中與磁場垂直的兩條邊會受反向力而使線圈旋轉。其動力矩M=2IBLL/2；因為是軸向輻射磁場，所以線圈轉動中受到的動力矩不變。但轉的越多，旋轉力矩M/（阻力矩與旋轉角度成正比M/=K）就越大，到指針不動時，即M=M/。IBLL/=K，由于對給定的表頭來說B、K、L、L/都是定值。旋轉角度與電流大小成正比。所以通過線圈的電流越大，線圈兩條邊受到的安培力也就越大，指針轉過的角度也就越大。5. 電動機旋轉的奧秘（事物展示）其實，不僅是電表，我們在生活中也離不開安培力。當我們夏天開風扇，洗完頭開電吹風，洗衣服用洗衣機時都要用到安培力，這就是電動機。也就是常說的電機。誰能說說電動機的原理？學生討論，分析。估計學生會套用磁電式電流表的結構原理。教師可以提出進一步的分析？電表要穩(wěn)定時才能測量，所以加入了產生扭轉力矩的游絲。電機則要持續(xù)運轉，所以不會加游絲。沒有了阻力，電機會不會就一直這么順著安培力轉動下去呢？分析表明，當線圈在磁場中在安培力作用下轉過半圈后受力方向相反，線圈將減速旋轉到停止，然后反轉。如圖。這顯然不符合電機的要求。 提問：該如何克服這個難題，讓一個線圈沿一個方向一直轉動下去？ 如上圖，如果我們能在線圈轉過與磁場方向垂直的位置后，如果改變線圈電流方向，線圈就可以沿一個方向一直運動下去。介紹電刷與換向器的作用要注意的是，電機運動的機械能不是憑空產生的，而是要靠消耗電能為前提的。即電動機是將電能轉化為機械能的用電器。通電導線，通電線圈在磁場中的運動都是由電能轉化為動能。6. 鞏固提升借助下列例題達到讓學生體會有效長度的意義、能熟練判斷電流磁場是否垂直的問題、能夠運用所學知識將實際問題數學化解題。例1：手冊P124/例2。例2：手冊P126/6例3：手冊P139/4【課后作業(yè)】教科書P127/1、2 教科書P127/3 【課后反思】55.3 探究電流周圍的磁場【知識要點】一 安培力1、磁場對電流的作用力叫做安培力。（1）大小計算：當LB時，F= 。當LB時，F= 。（此時安培力最大）L是有效長度：彎曲導線的有效長度等于兩端點所連直線的長度；相應的電流方向，沿L 由始端流向未端 因為任意形狀的閉合線圈，其有效長度L0，所以通電后在勻強磁場中，受到的安培力的矢量和一定為零公式的適用條件：一般只適用于勻強磁場若B不是勻強磁場，則L應足夠短以至可將L所在處的磁場視為勻強磁場（2）安培力的方向: 方向判定：左手定則。安培力的方向一定垂直于B和I，即總是垂直于B、I所決定的平面。（注意：B和I間可以有任意夾角）【學法指導】一 右手螺旋定則（安培定則）與左手定則的區(qū)別右手螺旋定則（安培定則）左手定則作用判斷電流的磁場方向判斷電流在磁場中的受力方向內容具體情況直線電流環(huán)形電流或通電螺線管電流在磁場中原因大拇指指向電流的方向四根手指彎曲方向指向電流的環(huán)繞方向磁感線穿過手掌心四指指向電流方向結果四根手指彎曲方向表示磁感線的方向大拇指指向軸線上的磁感線方向大拇指指向電流受到的磁場力的方向二、判定安培力作用下導體運動方向 常用方法有以下四種：1電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向從而判斷出整段電流所受作用力方向，最后確定運動方向例1如圖所示，一個閉合線圈套在條形磁鐵靠近N極的一端，當線圈內通以圖示方向的電流I時，下列說法中正確的是（ B ）線圈圓面將有被拉大的傾向 線圈將向S極一端平移 線圈圓面將有被壓小的傾向 線圈將向N極一端平移 A B C D 例2如圖，把一重力不計的通電直導線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導線可以自由轉動，當導線通入圖示方向電流時，從上往下看，導線的運動情況是（ C ）A順時針方向轉動，同時下降 B順時針方向轉動，同時上升C逆時針方向轉動，同時下降 D逆時針方向轉動，同時上升2特殊位置法：把電流或磁鐵轉到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運動方向3等效法：環(huán)形電流可以等效小磁針，通電螺線管可以等效為條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管 通電螺線管可以等效成多匝的環(huán)形電流例3用彎曲的導線把一銅片和一鋅片相連裝在一絕緣的浮標上，然后把浮標放在含有稀硫酸的容器中設開始放置時，環(huán)面的軸線為東西向，放手后，由于地磁場的作用，環(huán)面的軸線將會靜止在向上整個裝置如圖所示例4如圖所示，水平放置的條形磁鐵N極的附近懸掛著一個能自由運動的圓形導線線圈，線圈與條形磁鐵處在同一豎直平面內，當線圈中通以圖示方向的電流時，從上向下看，線圈將（）例5實驗表明電流和電流之間也會通過磁場發(fā)生相互作用：兩條平行的直導線當通以相同方向的電流時，它們相互吸引；當通以相反方向的電流時，它們相互推斥試解釋之例6兩條通電的直導線互相垂直，但兩導線相隔一小段距離，其中導線AB是固定的，另一條CD能自由轉動通以圖示方向的直流電后，CD導線將( B)A逆時針方向轉動，同時靠近導線ABB順時針方向轉動，同時靠近導線ABC逆時針方向轉動，同時遠離導線ABD順時針方向轉動，同時遠離導線AB4利用結論法：（1）兩電流相互平行時無轉動趨勢，同向電流相互吸引，反向電流相互排斥（2）兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向相同的趨勢利用這些結論分析，可以事半功倍例7如圖所示，在通電長導線的旁邊放一個可以自由移動和轉動的矩形通電線圈，線圈和導線在同一平面上，它的a、c兩邊和導線平行試討論一下線圈各邊的受力情況線圈在磁場中將怎樣運動？（遠離I方向運動） 【典型例析】例8如圖1所示，垂直折線abc中通入I的電流。ab=bc=L，折線所在平面與勻強磁感強度B垂直.abc受安培力等效于ac（通有ac的電流I）所受安培力，即F1= ，方向同樣由等效電流ac判定為在紙面內垂直于ac斜向上，同理可以推知：i 如圖2所示，半圓形通電導線受安培力F2= 圖1圖3圖2ii 如圖3所示，閉合的通電導線框受安培力F3= （ ；F=BI2R；F=0。）例9、如圖所示為一通電直導線，該導線中每米長度內有n個自由電荷，每個自由電荷的電量均為q，它們的定向移動速率均為v，現加一勻強磁場，磁場方向與導線垂直，磁感強度為B，則磁場對這條導線上長度為l一段的安培力大小應是（ A ）AnqvBl BnqBl/v CqBl/nv DqvBl/n【基礎訓練】 1指出如圖所示六種情況中通電導體棒ab所受的各個力的方向與大小設棒長為l，通電電流為I，磁感強度為B，導體棒光滑 2質量為m的通電細桿ab置于傾角為的導軌上，導軌寬度為d，桿ab與導軌間的動摩擦因數為有電流時，ab恰好在導軌上靜止，如圖所示；下圖是它的四個側視圖，圖中已標出四種可能的勻強磁場方向，其中桿ab與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是（ ）abcdMN3通電矩形導線框abcd與無限長通電導線MN在同一平面內，電流方向如圖所示，ab邊與MN平行，關于 MN的磁場對線框的作用，下列敘述正確的是（ BC ）A、線框有兩條邊所受的安培力方向相同；B、有兩條邊所受的安培力大小相同；C、線框所受安培力的合力向左；D、線框將以ab邊為軸向外轉動；4如圖所示。一個位于xy平面內的矩形通電線圈只能繞ox軸轉動，線圈的四個邊分別與x、y軸平行，線圈中的電流方向如圖，當空間加上如下所述的哪種磁場時，線圈會轉動起來。（B）A方向沿x軸正向的恒定磁場B方向沿y軸的正向恒定磁場C方向沿z軸的正向恒定磁場D方向沿z軸的正向變化磁場5、如圖所示，接通電鍵K的瞬間，用絲線懸掛于一點，可自由轉動的通電直導線AB 將( )A.A端向上，B端向下，懸線張力不變； B.A端向下，B端向上，懸線張力不變；C.A端向紙外，B端向紙內，懸線張力變?。?D.A端向紙內，B端向紙外，懸線張力變大。6如圖，在XOY平面中有一通電導線與OX、OY軸相交，導線中電流方向如圖所示， 該區(qū)域有勻強磁場，通電直導線所受磁場力的方向與OZ軸的正方向相同。該磁 場的方向可能是（ BD ）A、沿X釉正方向；B、沿X軸負方向；C、沿Z軸正方向；D、沿Y軸負方向。4