物理磁场对电流的作用教案.docx

物理磁场对电流的作用教案 (一)教学目的 1.知道磁场对通电导体有作用力。 2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关，转变电流方向或转变磁感线方向，导体的受力方向随着转变。 3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 5.培育学生观看力量和推理、归纳、概括物理学问的力量。 (二)教具 小型直流电动机一台，学生用电源一台，大蹄形磁铁一块，干电池一节，用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多)，两根铝箔条(用透亮胶与铝箔筒的两端相连接)，支架(吊铝箔筒用)，如课本图12-10的挂图，线圈(参见图12-2)，抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。 (三)教学过程 1.引入新课 本章主要讨论电能；第一节和其次节我们讨论了获得电能的原理和方法，第三节我们讨论了电能的输送。电能输送到用电单位，要使用电能，这就涉及到用电器，以前我们讨论了电灯、电炉、电话等用电器，今日我们要讨论另一种用电器-电动机。 出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。 提问：电动机是依据什么原理工作的呢？ 叙述：要答复这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特试验的发觉-电流四周存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使四周小磁针受力而转动)。依据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应当对电流有力的作用。下面我们通过试验来讨论这个推断。 2.进展新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题：第四节 磁场对电流的作用 介绍试验装置，将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上，使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图12-9)。用铝箔筒作通电导体是由于铝箔筒轻，受力后简单运动，以便我们观看。 演示试验1：用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路)，让学生观看铝箔筒的运动状况，并答复小黑板上的题1：给静止在磁场中的铝箔筒通电时，铝箔筒会_，这说明_。 板书：1.通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关 教师说明：下面我们进一步讨论通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关。 演示试验2：先使电流方向相反，再使磁感线方向相反，让学生观看铝箔筒运动后答复小黑板上的题2：保持磁感线方向不变，交换电池两极以转变铝箔筒中电流方向，铝箔筒运动方向会_，这说明_。保持铝箔筒中电流方向不变，交换磁极以转变磁感线方向，铝箔筒运动方向会_，这说明_。 归纳试验2的结论并板书：2.通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。 (3)磁场对通电线圈的作用 提问：应用上面的试验结论，我们来分析一个问题：假如把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力状况是怎样的呢？ 出示方框线圈在磁场中的直观模型(磁极用两堆书代替)，并出示如课本上图12-10的挂图(此时，图中还没有标出受力方向)。 引导学生分析：通电时，图甲中ab边和cd边都在磁场中，都要受力，由于电流方向相反，所以受力方向也确定相反。提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？ 演示试验3：将电动机上的电刷、换向器拆下(实质是线圈)后通过，让学生观看线圈的运动状况。 教师指明：线圈转动正是由于两条边受力方向相反，边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。 提问：线圈为什么会停下来呢？ 利用模型和挂图分析：在甲图位置时，两边受力方向相反，但不在一条直线上，所以线圈会转动。当转动到乙图位置时，两边受力方向相反，且在同始终线上，线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。 板书结论：3.通电线圈在磁场中受力转动，到平衡位置时静止。 (4)争论 教材中的“想想议议“。 小黑板上的题3：通电导体在磁场中受力而运动是消耗了_能，得到了_能。 3.小结：板书的四条结论。 4.作业(思索题)：电动机就是依据通电线圈在磁场中受力而转动的道理工作的。但实际制成电动机时，还有些问题需要我们解决，比方：通电线圈不能连续转动，而实际电动机要能连续转动，这个问题同学们先思索，下节我们讨论。 (四)说明 1.受力方向与电流方向和磁感线方向垂直，这一点不能从试验直接得到(由于运动方向并不肯定是受力方向)，且与后面学习联系不大，本教案没讲这一点。 2.教案最终的思索题是为下节学习作预备。 物理磁场对电流的作用教案2 课前预习 一、安培力 1磁场对通电导线的作用力叫做_1_ 2.大小：（1）当导线与匀强磁场方向_2_时，安培力最大为F=_3_. （2）当导线与匀强磁场方向_4_时，安培力最小为F=_5_. (3) 当导线与匀强磁场方向斜交时，所受安培力介于_6_和_7_之间。 3方向：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指_8_，并且都跟手掌在_9_，把手放入磁场中，让磁感线_10_，并使伸开的四指指向 _11_的方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的_12_方向 二、磁电式电流表 1.磁电式电流表主要由_13_、_14_、_15_、_16_、_17_构成. 2蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向匀称地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角成正比，I越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是匀称的，当线圈中的电流方向转变时，安培力的方向随着转变，指针偏转方向也随着转变，又可知道被测电流的方向。 3、磁电式仪表的优点是_18_,可以测很弱的电流，缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。 课前预习答案 1安培力2垂直3BIL4平行50607BIL8垂直9同一个平面内10垂直穿入手心11电流12受力13蹄形磁铁 14 铁芯15绕在线框上的线圈16螺旋弹簧17指针18灵敏度高 重难点解读 一、 对安培力的熟悉 1、 安培力的性质： 安培力是磁场对电流的作用力，是一种性质力。 2、 安培力的作用点： 安培力是导体中通有电流而受到的力，与导体的中心位置无关，因此安培力的作用点在导体的几何中心上，这是由于电流始终流过导体的全部局部。 3、安培力的方向： （1）安培力方向用左手定则判定：伸开左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。 （2）F、B、I三者间方向关系：已知B、I的方向（B、I不平行时），可用左手定则确定F的唯一方向：FB，FI，则F垂直于B和I所构成的平面（如下图），但已知F和B的方向，不能唯一确定I的方向。由于I可在图中平面内与B成任意不为零的夹角。同理，已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。只要两导线不是相互垂直的，都可以用“同向电流相吸，反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向；当两导线相互垂直时，用左手定则判定。 4、安培力的大小： （1）安培力的计算公式：FBILsin，为磁场B与直导体L之间的夹角。 （2）当90时，导体与磁场垂直，安培力最大FmBIL；当0时，导体与磁场平行，安培力为零。 （3）FBILsin要求L上各点处磁感应强度相等，故该公式一般只适用于匀强磁场。 （4）安培力大小的特点：不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关。L是有效长度，不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0 二、通电导线或线圈在安培力作用下的运动推断方法 （1）电流元分析法：把整段电流等效为多段很小的直线电流元，先用左手定则推断出每小段电流元所受安培力的方向，从而推断出整段电流所受合力方向，最终确定运动方向. （2）特别位置分析法：把通电导体转到一个便于分析的特别位置后推断其安培力方向，从而确定运动方向. （3）等效法：环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。 （4）转换讨论对象法：由于电流之间，电流与磁体之间相互作用满意牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向. 典题精讲 题型一、安培力的方向 例1、电视机显象管的偏转线圈示意图如右，即时电流方向如下图。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转？ 解：画出偏转线圈内侧的电流，是左半线圈靠电子流的一侧为向里，右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的，依据“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”，可判定电子流向左偏转。（此题用其它方法推断也行，但不如这个方法简洁）。 答案：向左偏转 规律总结：安培力方向的判定方法： （1）用左手定则。 （2）用“同性相斥，异性相吸”（只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时）。 （3）用“同向电流相吸，反向电流相斥”（反映了磁现象的电本质）。可以把条形磁铁等效为长直螺线管（不要把长直螺线管等效为条形磁铁）。 题型二、安培力的大小 例2、如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面对里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且 。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 A. 方向沿纸面对上，大小为 B. 方向沿纸面对上，大小为 C. 方向沿纸面对下，大小为 D. 方向沿纸面对下，大小为 解析：该导线可以用a和d之间的直导线长为 来等效代替,依据 ,可知大小为 ,方向依据左手定则.A正确。 答案：A 规律总结：应用F=BILsin来计算时，F不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关。L是有效长度，不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度，所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0 题型三、通电导线或线圈在安培力作用下的运动 例3、如图11-2-4条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会(增大、减小还是不变？)水平面对磁铁的摩擦力大小为。 解析：此题有多种分析方法。画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线（如图中粗虚线所示），可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小，但不受摩擦力。画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条（如图中细虚线所示），可看出导线受到的安培力竖直向下，因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。把条形磁铁等效为通电螺线管，上方的电流是向里的，与通电导线中的电流是同向电流，所以相互吸引。 答案：减小 零 规律总结：分析通电导线或线圈在安培力作用下的运动常用方法：（1）电流元分析法，（2）特别位置分析法， （3）等效法，（4）转换讨论对象法 题型四、安培力作用下的导体的平衡问题 例4、 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻)现垂直于导轨搁一根质量为m，电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为且指向右斜上方，如图8132所示，问： (1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？ (2)若B的大小和方向均能转变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 解析：从b向a看侧视图如下图 (1)水平方向：FFAsin 竖直方向：FNFAcos mg 又 FABILBERL 联立得：FNmgBLEcos R，FBLEsin R. (2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上则有FAmg BminmgREL，依据左手定则判定磁场方向水平向右 答案：(1)mgBLEcos R BLEsin R (2)mgREL 方向水平向右 规律总结：对于这类问题的求解思路： （1）若是立体图，则必需先将立体图转化为平面图 （2）对物体受力分析，要留意安培力方向确实定 （3）依据平衡条件或物体的运动状态列出方程 （4）解方程求解并验证结果 稳固拓展 1. 如图，长为 的直导线拆成边长相等，夹角为 的 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 ，当在该导线中通以电流强度为 的电流时，该 形通电导线受到的安培力大小为 （A）0 （B）0.5 （C） （D） 答案：C 解析：导线有效长度为2lsin30=l，所以该V形通电导线收到的安培力大小为 。选C。 此题考察安培力大小的计算。 2一段长0.2 m，通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的状况，正确的选项是( ) A假如B2 T，F肯定是1 N B假如F0，B也肯定为零 C假如B4 T，F有可能是1 N D假如F有最大值时，通电导线肯定与B平行 答案：C 解析：当导线与磁场方向垂直放置时，FBIL，力最大，当导线与磁场方向平行放置时，F0，当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0Ib.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时；导线a恰好不再受安培力的作用则与加磁场B以前相比拟( ) Ab也恰好不再受安培力的作用 Bb受的安培力小于原来安培力的2倍，方向竖直向上 Cb受的安培力等于原来安培力的2倍，方向竖直向下 Db受的安培力小于原来安培力的大小，方向竖直向下 答案：D 解析：当a不受安培力时，Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零，此时推断所加磁场垂直纸面对外，因IaIb，所以在b处叠加后的磁场垂直纸面对里，b受安培力向下，且比原来小应选项D正确 7 如下图，在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c，各导线中的电流大小一样，其中a、c导线中的电流方向垂直纸面对外，b导线电流方向垂直纸面对内每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的选项是( ) A导线a所受合力方向水平向右 B导线c所受合力方向水平向右 C导线c所受合力方向水平向左 D导线b所受合力方向水平向左 答案：B 解析：首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向，要留意是合磁场的方向，然后用左手定则判定导线的受力方向可以确定B是正确的 8如下图，在空间有三根一样的导线，相互间的距离相等，各通以大小和方向都一样的电流.除了相互作用的磁场力外，其他作用力都可忽视，则它们的运动状况是_. 答案： 两两相互吸引,相聚到三角形的中心 解析：依据通电直导线四周磁场的特点，由安培定则可推断出，它们之间存在吸引力. 9如下图，长为L、质量为m的两导体棒a、b,a被置在光滑斜面上，b固定在距a为x距离的同一水平面处，且a、b水平平行，设45，、b均通以大小为I的同向平行电流时，a恰能在斜面上保持静止.则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为 . 答案： 解析： 由安培定则和左手定则可判知导体棒a的受力如图，由力的平衡得方程： mgsin45=Fcos45，即 mg=F=BIL 可得B . 10一劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为l.线框的下半部处在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与线框平面垂直.在下列图中，垂直于纸面对里，线框中通以电流I，方向如下图.开头时线框处于平衡状态，令磁场反向，磁感强度的大小仍为B，线框到达新的平衡.在此过程中线框位移的大小x_，方向_. 答案： ；位移的方向向下 解析：设线圈的质量为m，当通以图示电流时，弹簧的伸长量为x1，线框处于平衡状态，所以kx1=mg-nBIl.当电流反向时，线框到达新的平衡，弹簧的伸长量为x2，由平衡条件可知 kx2=mg+nBIl. 所以k(x2-x1)=kx=2nBIl 所以x= 电流反向后，弹簧的伸长是x2x1，位移的方向应向下. 物理磁场对电流的作用教案3 目标： 1通过演示试验，确认磁场对电流有力的作用。 2了解通电导体在磁场中受到力的方向跟哪些因素有关。 3通过演示试验，知道矩形线圈在磁场中的转动状况。 4知道直流电动机的构造及工作原理，了解换向器的作用。 5通过观看演示试验，培育学生的观看力量和分析问题力量。激发学生探究自然规律的兴趣。 教学重点：磁场对电流的作用；通电导体在磁场中的受力方向与什么有关 教学难点：磁场对通电线圈的作用分析；直流电动机换向器的作用分析 教学过程： 一、预习沟通： 1磁场对电流有 的作用。力的方向与 和 有关。 2直流电动机的构造：磁极、线圈、换向器、电刷。 3直流电动机通电转动时， 工作原理：_。 能量转化：_。 平衡位置是指_。 转向跟_和_有关。 转速跟_和_有关。 二、互动突破： 活动一：观看磁场对通电直导线的作用 （1）如下图组装试验器材。 （2）给直导线通电，会发觉直导线 。 （3）磁场方向不变，转变直导线中的电流方向，会发觉直导线 。 （4）电流方向不变，转变磁场方向，会发觉直导线 。 试验说明：磁场对电流 ，力的方向与 和 有关。 活动二：观看磁场对通电线圈的作用 观看与思索：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如下图。闭合开关，观看到的现象是： 通电线圈 （能/不能）在磁场中转动； 通电线圈 （能/不能）在磁场中持续转动下去。 活动三：怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动？ （1）信息快递： 通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到磁场的作用力是一对 ，这个位置称为 。 （2）分析：当线圈刚转过平衡位置时，假如马上转变_，那么通电线圈就能在磁场力的作用下连续转动下去。完成这一任务的装置就是_。它的作用是_。 （3）直流电动机的工作原理是 ，它工作时将 能转化为 能。 三、当堂评价： 完成“” 四、总结提高： 五、当堂训练： 1通电导体在磁场中受到力的作用，受力的方向跟 和 有关假如这两者其中之一的方向转变，则力的方向 ；假如这两者的方向同时转变，则力的方向_。 2电动机是利用_的原理制成的电动机工作时主要是把_能转化为_能直流电动机是用 定期转变线圈中的电流方向，从而使电动机能够连续不停地转动 3以下设备中没有使用电动机的是（ ） A电风扇、收录机 B空调器、计算机 C电冰箱、微波炉 D电话机、电视机 4通电导体在磁场里所受力的方向（ ） A跟电流方向和磁感线方向有关 B只跟电流方向有关，跟磁感线方向无关 C只跟磁感线方向有关，跟电流方向无关 D跟电流方向和磁感线方向都无关 5电动机的作用是： 物理磁场对电流的作用教案4 教学要求： 1、知道磁场对电流存在力的作用，知道通电导体在磁场中受力方向与电流方向，以及磁感线方向有关系。转变电流方向，或转变磁感线方向，导体的受力方向随着转变。能说明通电线圈在磁场中转动的道理。 2、知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。 3、培育、训练学生观看力量和从试验事实中，归纳、概括物理概念与规律的力量。 教学过程 一、引人新课 首先做直流电动机通电转动的演示试验，接着提出问题： 电动机为什么会转动？ 要答复这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特试验的发觉电流四周存在着磁场，并通过磁场对磁体发生作用，即电流对磁体有力的作用，再让我们逆向思考，磁体对电流有无力的作用呢？即磁体通过其磁场对电流有无力的作用呢？ 现在就让我们共同沿着这一逆向思考所形成的猜测，设计试验，进展探究性的讨论。 板书：四、讨论磁场对电流的作用 二、演示试验 板书： 1、试验讨论： 1、介绍试验装置的同时说明为什么选择这些试验器材，渗透试验的设计思想。 2、用小黑板或幻灯出示观看演示试验的记录表格，如下： 3、根据试验过程，把课本1、2两个试验，用边演示，边指导观看，边提出问题的方式，连续完成。要求学生完成观看演示试验的记录和思索答复表中的问题： “通电铜棒在磁场中，运动的缘由是什么？” 这样做，一是引导学生发觉磁场对电流也存在力的作用，二是进一步稳固、深化力的概念。 4、对学生通过观看，归纳概括出的结果，要做小结：（板书小结如下） 通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁感线方向是相互垂直的、不管是转变电流方向，还是转变磁场方向，都会转变力的方向 三、应用 板书： 2、试验结论的应用： 1、出示线圈在磁场中的演示试验装置，并提出问题让学生思索： 应用上面试验讨论的结论，分析推断通电的线圈在磁场中会发生什么现象？ 2、出示方框线圈在磁场中的直观模型，并用小黑板或幻灯片把模型的平面图展现出来，以助学生思索。 3、在学生作出推断的根底上，演示通电线圈在磁场中所发生的现象，来证验学生的分析，推断是否正确。（关于这个试验装置见前面的“试验”） 4、在试验验证的根底上过渡到教材中的“想想议议”上来，无论学生解释得完整，或者不完整都没有关系，可以留下来课后争论，为下一节课连续分析埋下伏笔、 四、争论 板书：问题争论 怎样旧能的转比与守恒的观点，来说明通电导体和通电线圈在磁场中发生运动的现象？启发争论的子问题：l、通电导体和通电线圈发生运动时，消耗了什么能？得到了什么能？2、你所说的消耗的能和你所说的得到的能守恒吗？为什么？ 五、小结 板书：课堂小结 学生小结，或师生共同小结，本节课学到了什么？ 板书设计 四、讨论磁场对电流的作用 1、试验讨论2、试验结论的应用3、问题争论 结论：_问题：_ _ _想想议议_4、课堂小结 _ _