高二物理人教版選修31 3.4通電導(dǎo)線在磁場中受到的力

1、.通電導(dǎo)線在磁場中受到的力重/難點重點：安培力的方向確定和大小的計算。難點：左手定那么的運用尤其是當(dāng)電流和磁場不垂直時，左手定那么如何變通使用。重/難點分析 重點分析：人們通過大量的實驗研究，總結(jié)出通電導(dǎo)線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律一一左手定那么。通電導(dǎo)線電流為I、導(dǎo)線長為L和磁場B方向垂直時，通電導(dǎo)線所受的安培力的大?。篎 = BIL最大。難點分析：左手定那么是一個難點，涉及三個物理量的方向，涉及三維空間，而學(xué)生的空間想像力還不強(qiáng)，所以老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生如何將三維圖形用二維圖形表達(dá)側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖等等，還要引導(dǎo)學(xué)生如何將二維圖形想象成三維圖形。打破策略1安培力的方向通過

2、實驗老師引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論1、安培力的方向和磁場方向、電流方向有關(guān)系。2、安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說，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。如何判斷安培力的方向呢？人們通過大量的實驗研究，總結(jié)出通電導(dǎo)線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律一一左手定那么。左手定那么：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放人磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向。如圖?！菊f明】左手定那么是一個難點，涉及三個物理量的方向，涉及三維空間，而學(xué)生的空間想像力還不強(qiáng)

3、，所以老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生如何將三維圖形用二維圖形表達(dá)側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖等等，還要引導(dǎo)學(xué)生如何將二維圖形想像成三維圖形。-可將右圖從側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖一一引導(dǎo)學(xué)生展示。*一般情形的安培力方向法那么介紹結(jié)論：電流和磁場可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場方向垂直，用左手定那么時，磁場不一定垂直穿過手心，只要不從手背傳過就行。*至于大小法那么，假如電流和磁場不垂直，那么將磁場進(jìn)展分解，取垂直分量代入公式即可；從這個角度不難理解假如電流和磁場平行，那么安培力是多少？學(xué)生為零。【演示】平行通電直導(dǎo)線之間的的互相作用。引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別安培定那么和左手定那么，并且用這兩個定那么去解釋“平行通電導(dǎo)

4、線之間的相互作用這一演示實驗，解釋時應(yīng)明白左邊的通電導(dǎo)線受到的安培力是右邊的通電導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場施加的，反之亦然。2、安培力的大小通電導(dǎo)線電流為I、導(dǎo)線長為L和磁場B方向垂直時，通電導(dǎo)線所受的安培力的大?。篎 = BIL最大。 兩種特例：即F = ILBIB和F = 0IB。一般情況：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線成角時，有F = ILBsin?！咀⒁狻吭谕茖?dǎo)公式時，要讓學(xué)生明確兩點：一是矢量的正交分解表達(dá)兩個分量與原來的矢量是等效替代的關(guān)系，二是從特殊到一般的歸納的思維方法。 還應(yīng)該注意的是：盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得的，但兩者的物理意義卻有不同。公式B=F/IL是根據(jù)放置于

5、給定磁場中的給定點上的檢驗電流電流元受力情況，來確定這一位置的磁場的性質(zhì)，它對任何磁場中的任何點都是適用的。公式F=ILB那么是在已知磁場性質(zhì)的根底上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導(dǎo)線的受力情況，在中學(xué)階段，它只適用于勻強(qiáng)磁場。老師應(yīng)該給學(xué)生指出：物理公式在作數(shù)學(xué)的等價變形時，其物理意義和適用范圍將會發(fā)生變化。這是應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題時所要引起注意的問題，但卻往往被人們所無視。應(yīng)該提醒學(xué)生注意安培力與庫侖力的區(qū)別。電荷在電場中某一點受到的庫侖力是一定的，方向與該點的電場方向要么一樣，要么相反。而電流在磁場中某處受到的磁場力，與電流在磁場中放置的方向有關(guān)，電流方向與磁場方向平行時，電流

6、受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL，一般情況下的安培力大于零，小于BIL，方向與磁場方向垂直。3、磁電式電流表1電流表的組成及磁場分布請同學(xué)們閱讀課文，讓學(xué)生先看清楚磁鐵、鋁框、線圈、螺旋彈簧、極靴、指針、鐵質(zhì)圓柱等構(gòu)件，理解它們之中哪些是固定的，哪些是可動的。然后答復(fù).：電流表主要由哪幾部分組成的？數(shù)分鐘后，老師出示實物投影并課件演示-圖1學(xué)生答電流表由永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤等六部分組成。電流表的組成：永久磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧、指針、刻度盤。最根本的是磁鐵和線圈老師提示注意：a、鐵芯、線圈和指針是一個整體；b、蹄形磁鐵

7、內(nèi)置軟鐵是為了和鐵芯一起造就輻向磁場；c、觀察鐵芯轉(zhuǎn)動時螺旋彈簧會形變。問題電流表中磁場分布有何特點呢？老師講解電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的。問題什么是均勻輻向分布呢？老師進(jìn)一步講解所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，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。該磁場并非勻強(qiáng)磁場，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的。2電流表的工作原理-引導(dǎo)學(xué)生弄清楚以下幾點：線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? 線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強(qiáng)弱?如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向?使用時要特別注意什么?例1在一根長為0.2 m的直導(dǎo)線中通入2 A的電流，將導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，那么導(dǎo)線受到的安培力的大小可能是A0.4 NB0.2 NC0.1 ND0解析：由FIBLsin可知，導(dǎo)線所受最大安培力為FIBL2×0.2×0.5 N0.2 N，因此小于或等于這個范圍的力都是可能的，故B、C、D正確。打破反思左手定那么是判斷電流或運動電荷在磁場中受力方向的有用手段，要求學(xué)生掌握左手定那么，所以，本課教學(xué)時給學(xué)生提供足夠的練習(xí)時機(jī)，讓學(xué)生通過反復(fù)的練習(xí)予以掌握。安培力的大小計算也常出現(xiàn)在力電平衡中，安培力的應(yīng)用以磁電式電流表為典型應(yīng)用