高中物理選修安培力 磁感應(yīng)強(qiáng)度 教案

PAGE§15－2安培力磁感應(yīng)強(qiáng)度【教學(xué)目的】1、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義、單位、矢量性2、知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，知道什么是勻強(qiáng)磁場及其磁感線的分布情況3、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＝BIL4、會用左手定則熟練地判定安培力的方向【教學(xué)重點(diǎn)】理解磁場對電流的作用力大小的決定因素，掌握電流與磁場垂直時，安培力的大小為F＝BIL理解和掌握左手定則【教學(xué)難點(diǎn)】當(dāng)電流和磁場不垂直時，左手定則如何變通使用【教具】蹄形磁鐵三個、導(dǎo)線和開關(guān)、電源、鐵架臺、滑動變阻器【教學(xué)過程】○、復(fù)習(xí)&引入一、安培力的大小與方向師：以前學(xué)過磁場對電流的作用力嗎？生：初中學(xué)過．師：初中我們研究過磁場對電流作用力的方向．這個方向用什么辦法判斷？生：用左手定則．板書：1．磁場對電流作用力方向：左手定則．（結(jié)合投影復(fù)習(xí)左手定則內(nèi)容）【買驗(yàn)一】利用圖l裝置演示電流垂直磁場時受力并驗(yàn)證左手定則：給滾動導(dǎo)體ab通電后，ab從靜止?fàn)顟B(tài)開始滾動，說明ab在滾動方向上受力，其方向符合左手定則，改變電流方向，再驗(yàn)證一次．師：磁場對電流作用力的大小我們沒研究過，今天我們來研究．板書：2．磁場對電流作用力的大?。畮煟捍艌鰧﹄娏髯饔昧Υ笮∨c什么因素有關(guān)？猜猜看（允許學(xué)生大膽猜測，不僅可以調(diào)動全體學(xué)生積極參與，活躍課堂氣氛，還鍛煉了學(xué)生獨(dú)立分析問題的能力）！生甲：和電流強(qiáng)度I有關(guān)．生乙：和導(dǎo)線長度L有關(guān)．生丙：和磁場強(qiáng)弱有關(guān)．副板書：F安與I、L、場的強(qiáng)弱有關(guān)．師：還與什么有關(guān)？我們做實(shí)驗(yàn)看看．【實(shí)驗(yàn)二】演示電流與磁場方向平行時不受力，（這個實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)一對比，目的是讓學(xué)生悟出：“F安”還與導(dǎo)線放置的方位有關(guān)）結(jié)論1：磁場對電流作用力的大小與導(dǎo)線方位有關(guān)．（補(bǔ)充副板書）師：由于磁場對電流作用力的大小和磁場與通電導(dǎo)線的位置有關(guān)，所以我們就只研究當(dāng)磁場和電流垂直情況下，作用力的大小和什么因素有關(guān)．О、下面我們用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證同學(xué)們的三個猜想正確與否．師：物理學(xué)上要研究一個物理量與幾個相關(guān)物理量的關(guān)系，常采用什么方法？生：控制實(shí)驗(yàn)條件保持其它量不變，分別研究與其中一個量的關(guān)系．師：我們就研究電流垂直磁場時，在磁場中某處受到的力F⊥，F(xiàn)⊥與什么因素有關(guān)？生：因電流在磁場中位置確定，即磁場強(qiáng)弱一定；又因電流垂直磁場，即電流放置的方位確定；F⊥應(yīng)該與I和L有關(guān)．（控制變量法是物理學(xué)中常用方法，教師適時啟發(fā)，學(xué)生可領(lǐng)悟后邊實(shí)驗(yàn)原理與研究方法的內(nèi)在聯(lián)系，從而培養(yǎng)學(xué)生在理論指導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力．）板書：3．用實(shí)驗(yàn)方法研究電流垂直于磁場時，F(xiàn)⊥與I、L的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)三】用電流天平研究F⊥．與I、L的關(guān)系．（1）介紹電流天平的構(gòu)造、原理和有關(guān)電路（出示實(shí)物并配合投影片詳細(xì)講解，實(shí)物圖及電路圖如圖3所示）．提出以下問題邊討論邊講解．A．螺線管中磁場的方向如何？大小有什么特點(diǎn)？磁場強(qiáng)弱與什么有關(guān)？怎么使螺線管內(nèi)部磁場保持不變？B．E型導(dǎo)線中通入電流后各邊是否都受力？受力方向如何？怎么改變受力部分的長度？怎么改變導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度？如何測出受力大?。浚ń處熣f明：E型通電導(dǎo)線中因AC、BD兩段通電導(dǎo)線和磁感線平行所以不受力；AB段和磁感線垂直只有它受力，因此這個實(shí)驗(yàn)?zāi)芎芎醚芯縁⊥隨I和L的變化情況．通過教師講解、學(xué)生討論可使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)裝置的原理獲得透徹理解）（2）實(shí)驗(yàn)研究F⊥與I的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表一所示．板書：結(jié)論2：L一定時，F(xiàn)⊥∝I（3）實(shí)驗(yàn)研究F⊥與L的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表二所示（說明：表二第二組數(shù)據(jù)是從表一第二行來）．板書：結(jié)論3：I一定時，F(xiàn)⊥∝L?？偨Y(jié)兩次結(jié)論板書：F⊥＝kIL（實(shí)驗(yàn)結(jié)果對“F安”有了具體的感性認(rèn)識，也為B的引入奠定了基礎(chǔ)）二、磁感應(yīng)強(qiáng)度師：k表示什么呢？k的物理意義是什么？師：要了解公式F⊥=kIL中k的物理意義，先將公式變?yōu)閗=F⊥/IL，從表一、表二中數(shù)據(jù)分析能得到什么結(jié)論？師：F⊥/IL是一個恒量，和IL的大小無關(guān)，它一定表示磁場的一種特性．表示磁場什么特性呢（停頓一會兒再分析）？它反映磁場對通電導(dǎo)體作用力大小的特性：F⊥／IL比值大，表示磁場對相同的IL的通電導(dǎo)線作用力大；F⊥／IL比值小，表示磁場對相同的IL的通電導(dǎo)線作用力小．它反映磁場強(qiáng)弱的特性．這里有三點(diǎn)需要特別強(qiáng)調(diào)的：第一，我們的兩次實(shí)驗(yàn)，都是在磁場的同一個地方，所以上述F⊥／IL比值不變，應(yīng)有一個條件即對磁場中同一地方，F(xiàn)⊥／IL比值不變．第二，和電場強(qiáng)度相似，對于磁場中同一地方，即使IL等于零時，F(xiàn)⊥也等于零，其比值不為零，也非無限大，仍等于原來的比值．這才說明F⊥／IL表示磁場對電流作用力的特性和IL值的大小、有無都無關(guān)．第三，對磁場中不同地方，F(xiàn)⊥／IL比值一樣嗎？【實(shí)驗(yàn)四】如圖4所示，同一通電導(dǎo)線在磁場中不同位置時，因受力而擺起的角度不同．師：擺角大小說明什么問題？生:擺角越大，受力越大，說明相同的IL在磁場中不同位置受力不同，且受力大的比值k就大，所以k反映的是磁場對電流作用力的特性．師：要在磁場中不同位置使F⊥都相同，I越大k如何？說明什么？生：I越大，k越小，說明磁場越弱；反之，I越小，k越大，磁場越強(qiáng)；k反映的是磁場的強(qiáng)弱．師：既然k能定量反映磁場強(qiáng)弱，它與電場中哪個物理量類似？怎么給它命名最合適？生：k與電場強(qiáng)度E類似，它應(yīng)叫磁場強(qiáng)度．師：由于歷史的原因，在它之前已有一個物理量叫磁場強(qiáng)度了，所以它叫另一名字：磁感應(yīng)強(qiáng)度B．板書：1、磁感應(yīng)強(qiáng)度：在磁場中垂直磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積的比值，叫~在教師啟發(fā)引導(dǎo)之下總結(jié)出B的物理意義、定義式、方向規(guī)定、單位，并通過例題鞏固．三、安培力的的定量表達(dá)式師：有了B之后，如何定量表達(dá)F安呢？生：可由B的定義式導(dǎo)出F⊥=BIL師：這個表達(dá)式適用于什么情況？生：磁場強(qiáng)弱（B）一定且電流I垂直于B師：當(dāng)I、L一定時，F(xiàn)⊥與B是什么關(guān)系？生：F⊥正比于B師：總結(jié)：在通電導(dǎo)線與磁場垂直的情況下，磁場對電流的作用力大小決定于I、L、B三個因素且與它們成正比，這證明了同學(xué)們的猜想是正確的．我們不僅找到了F⊥與I、L、B間的精確關(guān)系，更為重要的是初步嘗試了如何探索物理規(guī)律．它的基本方法即：提出假設(shè)（猜想）→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)是否正確→分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭露本質(zhì)特性→用數(shù)學(xué)方法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出精確描述．我們所分析的決定“F安”大小的四個因素在公式F⊥=BIL中是如何體現(xiàn)的？若電流與磁場既不平行也不垂直是否受力？若受力，力的大小如何？以上問題我們將在課外活動討論．（引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行更深入的思考，為好學(xué)生的學(xué)習(xí)留下懸念）教學(xué)說明1標(biāo)題的變動：“先講F安、再講B”，還是“先講B，后講F安”表面看似乎是小事，實(shí)則不然，我們“先講F安，再講B”目的是使標(biāo)題順序更符合學(xué)生認(rèn)知心理，讓第一個標(biāo)題的出現(xiàn)是學(xué)生熟知的，可使學(xué)生很快在舊的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中找到與新知識的連結(jié)點(diǎn)，創(chuàng)造良好的課堂心理氣氛，使舊知識更自然、順利的與新知識接軌而形成為更豐富、更高級的認(rèn)知結(jié)構(gòu)．2我們的思路：在初中基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生猜想F安大小和什么因素有關(guān)，再仔細(xì)用定量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想是否正確，同時得出F⊥∝IL的關(guān)系，使這兩節(jié)課充分展示研究物理問題的方法，教學(xué)目的中滲透研究方法的目的才能真正達(dá)到．3由于充分研究磁場對電流作用力的大小與什么因素有關(guān)，加之仔細(xì)定量的實(shí)驗(yàn)，在客觀上為“B”的引入做了充分鋪墊，到了“水到渠成”的地步，既不增加課時，又降低了引入“B”的突然性和臺階．只要課后不讓學(xué)生解“難題”，這種教學(xué)安排不僅對今后學(xué)理科的學(xué)生有益，同樣，對今后學(xué)文科的學(xué)生在發(fā)展思維能力、培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力方