【高中物理】高中物理新课标版人教版选修3-1：3.4-通电导线在磁场中受到的力.doc

教学设计教学目标(一)知识与技能1知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断左手定则。知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题。2会用安培力公式FBIL解答有关问题知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL。3了解磁电式电流表的内部构造的原理。(二)过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的空间想象能力。(三)情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。教学重点难点重点：安培力的方向确定和大小的计算。难点：左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用)。教学用具磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。导入新课让学生回忆在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。过渡：本节我们将对安培力作进一步的讨论。推进新课安培力：磁场对电流的作用力。安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。1安培力的方向【演示】 按照P85图3.13所示进行演示。(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。(图3.41)如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律左手定则。左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把左手放入磁场中，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，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。(如图)【说明】 左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想象力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。可将下图从侧视图、俯视图和剖面图一一向学生展示。*一般情形的安培力方向法则介绍结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？学生为零。引导学生分析判断P94第一题补充练习：判断下图中导线A所受磁场力的方向。答案：【演示】 平行通电直导线之间的相互作用(图3.43)。引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。2安培力的大小通电导线(电流为I、导线长为L)和磁场(B)方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：FBIL(最大)。两种特例：即FILB(IB)和F0(IB)。一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成角时，有FILBsin。【注意】 在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。还应该注意的是：尽管公式FILB是从公式BF/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。公式BF/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。公式FILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。3磁电式电流表(1)电流表的组成及磁场分布请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。然后回答：电流表主要由哪几部分组成？数分钟后，教师出示实物投影并课件演示如下图。 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。电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘(最基本的是磁铁和线圈)教师提示注意：a.铁芯、线圈和指针是一个整体；b.蹄形磁铁内置软铁是为了(和铁芯一起)造就辐向磁场；c.观察铁芯转动时螺旋弹簧会形变。实物投影课本如图问题电流表中磁场分布有何特点呢？教师讲解电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。问题什么是均匀辐向分布呢？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，各点的磁感应强度B的大小是相等的。(2)电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点：线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？使用时要特别注意什么？4课堂巩固与练习(1)将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1 T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。解析：由左手定则和安培力的计算公式得：(1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零；(2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小FBIL1×0.1×0.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小FBIL0.02 N。答案：(1)0；导线与磁感线平行。(2)0.02 N；安培力方向垂直导线水平向右。(3)0.02 N；安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上。说明：求安培力的大小时，要注意公式FBIL中B与I要垂直；用左手定则判定安培力的方向时，要注意安培力既与导线垂直又与磁感线垂直，但B与I可以成任意夹角。 (2)如图所示，一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短y；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长y，则磁感应强度B为()Aky/ILB2ky/ILCkIL/y D2IL/ky解析：设不通电时，弹簧长为x，则通向右的电流时，有2k(xy)mgBIL通向左的电流时，有2k(xy)mgBIL解得B2ky/IL答案：B(3)完成课本“问题与练习”2、4题。5课堂小结：先由学生自主小结整理，分组展示，教师点评归纳。6作业布置：课本“问题与练习”第3题。“电学中的牛顿”安培物理学家安培，1775年生于法国里昂。他从小就具有惊人的记忆力，几乎可以过目不忘，尤其在数学方面具有非凡的天赋，13岁就发表第一篇数学论文，论述了螺旋线。可是，在法国大革命时期，他的父亲被斩首。这一打击不仅使年轻的安培精神痛苦，并导致家境贫穷，使他失学了在彷徨中，他读了哲学家卢梭的一本关于植物学的著作，它像火炬一样重新燃起了他对科学的热情，从此他更加刻苦地投入到自学中去。安培在学习和研究问题时，思想高度集中，专心致志，简直达到了那种忘我的痴迷程度。为了专心研究问题，怕别人来打扰他，安培就在自己的家门口贴上了一张“安培先生不在家”的字条。这样，来找他的人看到字条后就不会再敲门打扰他。有一天，他在家中思考一个问题，百思不得其解，便走出家门，一边散步一边思考这个问题。他在马路上走着走着，好像突然想起了什么便转回身向家走去。他一边走一边还在聚精会神地思考着问题。当他返回自己的家门口时，抬头看见门上贴着“安培先生不在家”的那张字条，自言自语地说：“噢！安培先生不在家，那我回去吧！”说完，回头走了。正是这种悉心钻研科学的精神使安培在物理学方面有着重要发现，如安培定律、安培定则和分子电流等。安培将他的研究综合在电动力学现象的数学理论一书中，成为电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位“安培”以他的姓氏命名。高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题。不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全面；作图题：对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）。（2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。（3）设计型实验重在考查实验的原理。要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理。在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。计算题的答题技巧（1）仔细审题，明确题意。每一道计算题，首先要认真读题，弄清题意。审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。在审题中，要特别重视题中的关键词和数据，如静止、匀速、 最大速度、一定、可能、刚好等。一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场。（2）敢于做题，贴近规律。解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式。（3）敢于解题，深于研究。遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程。要敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用。很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器。（4）答题要规范，得分有技巧简洁文字说明与方程式相结合尽量用常规方法，使用通用符号分步列式，不要用综合或连等式对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算。高中物理考试注意事项高三学习成绩不好怎么办？看高考蝶变掌握逆袭方法。淘宝搜索高考蝶变购买！1.计算大题绝对不能空着即便你做不上来，也要写该部分对应课本中的基本物理公式。需要注意的是，必须带入题中的符号。比如说题目中电荷量是e，你在答题纸上写q往往就不会给分了。阅卷中我们老师们都严格遵守采点给分原则，也就是说，你写对了几个物理公式（与答案一样），即便没有计算，我们也给对应的分值。这是阅卷的规则，谁都不能改变。2.重视画图解题过程中要受力分析、研究运动轨迹的，一定要画图，养成画图的好习惯。图像画出来虽然有时候是没分的，借助于图像来分析题意很方便。另外，物理题的答案并不是标准的，有的时候你写的与答案不一样，老师们怎么理解呢？看图是一个捷径。答题纸上的内容是给老师看的（是你和阅卷老师的对话），不要给老师们的阅卷制造困难，图一定要画。见到很多学生不画图，也没有个依据，就直接来个物理公式。我的第一感觉就是，莫非是抄别人的？相信判你卷子的老师也是一样的。3.物理试卷中几乎没有多选题四个选项都是对的物理多选题，基本上是不会有四个选项全对的，除非是非常老旧的题（90年代的高考题）。如果你物理成绩很差，我建议你把多选题都当成单选来做，这样更有利于得分，特别是多选题的最后一道题。4.不会的暂时跳过，合理分配考试时间同学们在考场上要注意解题时间的分配，没有思路的题先跳过去。建议多选题的最后一道先跳过，实验题的最后一个空，解答题的最后一问更是要留到最后再做。原因不解释了，大家都知道，不过王尚老师想说的是，真正的在考场上认真去执行的同学还是少数。小编推荐：高考物理答题技巧5.看不懂题意的，联系课本考点物理题联系实际的很多，比如天体联系宇航的，磁场联系粒子加速度器的，等等。这些应用问题很难理解，一个诀窍就是联系课本的考点。高中物理wuli.in题万变不离其宗，考点还是源于课本。在考场上监考的时候王尚老师就发现很多同学在那里天马行空般的思考，完全脱离了课本，这样怎么能做出来呢？6.联系课堂上老师讲过的典型题和上面的建议类似，遇到难题，无从下手，就回忆下课堂上老师讲过的一些典型题，总是有类似的地方的。物理题本身就是有规律的，很多思考方法和切入点都是类似的。另外，笔者提醒同学们可以到物理自诊断学习系统中去看我们总结的解题思路，帮助你梳理考点，搞明白定理定律、物理公式的使用。