高中物理人教版选修3-1磁场对通电导线的作用力.doc

磁场对通电导线的作用力
★新课标要求
（一）知识与技能
1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法
通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观
1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BILsinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
★教学重点
安培力的大小计算和方向的判定。
★教学难点
用左手定则判定安培力的方向。
★教学方法
实验观察法、逻辑推理法、讲解法
★教学用具：
蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线、投影片，多媒体辅助教学设备
★教学过程
（一）引入新课
教师：通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（二）进行新课
1、安培力的方向
教师：安培力的方向与什么因素有关呢？
演示：如图所示，连接好电路。

实验（1）改变电流的方向，观察发生的现象。
［现象］导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。
［现象］导体又向相反的方向运动。
［教师引导学生分析得出结论］
（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
教师：如何判断安培力的方向呢？
［出示投影片］
通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，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的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
例：判断下图中导线A所受磁场力的方向。

解答：

（垂直于纸面向里）
教师：通电平行直导线间的作用力方向如何呢？
演示：如图所示，连接好电路。

实验（1）电流的方向相同时，观察发生的现象。
［现象］两平行导线相互靠近。
实验（2）电流的方向相反时，观察发生的现象。
［现象］两平行导线相互远离。
教师：为什么会这样呢？请大家用所学知识加以分析。
如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?

解析：两根导线的电流间的相互作用力是通过电流产生的磁场而作用的，要分析AB受力，必须先画出CD产生的磁场方向（如图），由左手定则可判知AB受到的磁场力指向CD；用同样方法先画出AB产生的磁场方向，可判知CD受到的磁场力指向AB，因而两同向电流是互相吸引。
请大家不妨根据上述分析方法，确定一下当AB和CD两根导线中通过反向电流时，它们间相互作用力的方向如何?
说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。
2、安培力的大小
教师：通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到的安培力
F=BIL
教师：当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为零。
［问题］当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，导线受的安培力多大呢？
教师投影图3.4-4，引导学生推导：

将磁感应强度B分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则，

因不产生安培力，导线所受安培力是产生的，故

此即为一般情况下的安培力公式。
3、磁电式电流表
教师：中学实验室里使用的电流表是磁电式电流表，下面我们来学习磁电式电流表的工作原理。
请同学们阅读课文，然后回答，电流表主要由哪几部分组成的？
投影图3.4-5。

［学生答］电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。
请同学们阅读课文，然后回答，为什么电流表可测出电流的强弱和方向？
［学生答］磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？
［教师讲解］电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。如图。

［教师进一步讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上