14.5 磁場對通電導線的作用力【教學目標】一、知識與能力：1知道什么是安培力，知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力為零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受安培力的大小F=BIL；電流方向與磁場方向夾角為時，安培力F=BILsin。2會用左手定則熟練地判定安培力的方向。3知道電流表的基本構造，知道電流表測電流大小和方向的基本原理，了解電流表的基本特點。二、過程與方法：1通過學生自己探索磁場對電流作用的實驗，培養(yǎng)學生總結歸納物理規(guī)律的能力。通過左手定則的學習，理解磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的關系，培養(yǎng)學生空間想象能力。2通過學習電流表的原理，學會將所學的知識應用到實際問題中，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。三、情感與價值觀：1通過對安培定則的學習，使得學生了解科學的發(fā)現(xiàn)不僅需要勤奮的努力還需要嚴謹細致的科學態(tài)度。2通過演示實驗及電流表原理的學習，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。【教學重難點】1掌握左手定則。2理解磁場對電流的作用大小的決定因素，掌握電流與磁場夾角為時，安培力大小為F=BILsin。3對左手定則的理解及其實際應用。【課時安排】1課時【教學過程】一、師生互動活動設計1教師引導學生進行實驗，并引導學生分析、討論磁場方向、電流方向及安培力方向之間的關系，總結出左手定則，教師可借助墻角幫助學生建立三維坐標空間，理解掌握左手定則2引導學生思考討論B與L方向成角時，此時安培力的大小。3引導學生運用學過的知識分析電流表的工作原理。二、引入：1教師演示：大家觀看電動機模型，它主要由一個永久磁鐵和一個線圈組成，下面我給電動機通電，大家注意觀察。現(xiàn)象：電動機模型通電，線圈轉動2教師演示：下面改變電流方向，大家再認真觀察。現(xiàn)象：線圈轉動方向改變3教師提問：為什么電流方向發(fā)生變化線圈的轉動方向也會發(fā)生變化呢？學完這節(jié)課的內(nèi)容，大家就能解釋了。4教師：在前面的學習中我們已知道，磁場對通電導線有力的作用，這個力就是安培力。5教師提問：哪個同學能回答一下安培力的大小及其適用條件？6學生回答：F=BIL 適用條件：(1)勻強磁場 (2)導線與磁場垂直 三、安培力的大小：1教師提問：我們知道導線與磁場垂直時F=BIL，那么大家有沒有想過其他情況下導線所受安培力又如何呢？2教師歸納(1)當I B， F=BIL(2)當I / B， F=0(3)當I與B有夾角q時，F(xiàn)=BIL sinq，（此時可將B分解成與導線垂直的分量B和與導線平行的分量B ，其中BBsin，BBcos，而B不產(chǎn)生安培力，導線所受安培力只是B產(chǎn)生的，因此可得F=BILsin）3安培力的方向：安培力是矢量，不僅有大小，也有方向，其大小我們已經(jīng)認識了，下面我們來了解一下它的方向。4教師提問：你們認為導線所受安培力應該與何因素有關？5學生討論思考后回答：應該與磁場方向和電流方向有關。6教師：下面大家兩個人一組進行實驗，按照自己設計探究方案探究通電導線所受安培力的方向，并歸納總結其規(guī)律。7請兩位同學上來為其他同學演示其探究方案，并歸納總結演示實驗時，教師可提醒其應注意一下兩個問題： (1)改變磁場方向，觀察受力方向是否改變。(2)改變導線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。四、學生歸納總結：安培力的方向既跟磁場方向有關，又跟電流方向有關左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)。讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向。引入例子：以課室一墻角為例，形象說明磁場方向、電流方向和導線受力方向的關系。練習左手定則的應用：IIF1練習小結：從上面的練習中我們知道，電流方向、磁場方向和安培力方向三者只要任意知道其中兩個，第三個物理量的方向可用左手定則判斷出來。2思考討論：I下面大家解釋一下為什么電動機的電流方向發(fā)生變化，線圈運動方向也跟著發(fā)生變化？3學生回答：因為線圈在磁場中所受安培力的方向與電流方向有關，當磁場方向不變電流方向發(fā)生變化時，線圈受力方向隨之發(fā)生了變化。BLBL4磁電式電流表：中學實驗所使用的電流表是磁電式電流表，它所依據(jù)的物理學原理就是安培力與電流的關系。下面大家先看看這個電表的結構，它最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈。觀察的同時，大家思考下面幾個問題：（1）線圈的轉動是怎樣產(chǎn)生的？（2）線圈為什么不一直轉下去？（3）為什么指針偏轉角度的大小可以說明被測電流的強弱？（4）如何根據(jù)指針偏轉的方向來確定電路上電流的方向？（5）使用時要特別注意什么？ 5學生搶答：（1）線圈轉動是因為它受到安培力的作用。（2）當線圈受力平衡時，將不再轉動。（3）電流越大安培力越大，螺旋彈簧的形變也就越大，所以，從線圈偏轉的角度就能判斷通過電流的大小。（4）電流方向改變，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉方向也隨著改變，故根據(jù)指針的偏轉方向能判斷被測電流的方向。（5）所通電流不能太大5練習將長度為20cm、通有0.1A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。試求出下列圖中導線受安培力的大小和方向。6總結擴展： 通過本節(jié)課的學習，我們知道了一般情況下安培力大小的求法以及方向的判斷左手定則，并且簡單了解了磁電式電流表的結構和工作原理，知道在以后使用電流表時注意不要超過其量程。7小結：磁場對通電導線的作用力方法：左手定則安培力的方向：推論：安培力總是垂直于B和I決定的平面安培力的大小：F=BILsin(為B與I的夾角結構：磁鐵和放在磁鐵兩級間的線圈