高中物理一轮复习 34《磁场对通电导线的作用力》教学案 新人教版选修31Word格式.docx
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实验观察法、逻辑推理法、讲解法
六、课前准备
1、学生的准备:
认真预习课本及学案内容
2、教师的准备:
多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案
演示实验:
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
七、课时安排:
1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标通过第二节的学习,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。
(三)合作探究、精讲点播
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。
(1)改变电流的方向现象:
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。
左手定则
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。
通电平行直导线间的作用力方向如何呢?
(1)电流的方向相同时现象:
两平行导线相互靠近。
(2)电流的方向相反时现象:
两平行导线相互远离。
引导学生利用已有的知识进行分析
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?
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。
例题2:
下列四幅图中通电导体受力方向表示正确的是()
2、安培力的大小
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
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,故安培力计算的一般公式为:
3、磁电式电流表
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。
(1)电流表主要由哪几部分组成的?
投影图3.4-5。
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。
(2)什么电流表可测出电流的强弱和方向?
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。
(3)电流表中磁场分布有何特点呢?
为何要如此分布?
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。
如图。
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。
这样的磁场,可使线圈转动时,它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同,从而使表盘的刻度均匀。
(4)磁电式仪表的优缺点是什么?
磁电式仪表的优点是灵敏度高,可以测出很弱的电流;
缺点是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)。
如果通过的电流超过允许值,很容易把它烧坏。
(四)反思总结、当堂检测
(五)发导学案、布置作业
课堂训练
作业
1、课下阅读课本第98页,做一做《用小磁针估测磁感应强度》或《旋转的液体》小实验。
2、完成P99“问题与练习”第1、2、4题。
书面完成第3题。
九、板书设计
1、安培力的方向左手定则
2、安培力的的大小:
十、教学反思
空间想象能力对本
节学习至关重要、要使学生能够看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图,需要一定的巩固训练。
临清三中—物理—朱广明—盛淑贞
课前预习学案
一、预习目标
1、知道什么是安培力,写出安培力公式
2、知道左手定则的内容
二、预习内容
1.磁场对的作用力通常称为安培力。
2.磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关,导线长作用力;
导线短,作用力。
用公式表示为。
3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时,安培力的大小,方向仍可用定则判定。
4.左手定则:
让磁感线垂直穿入,四指指向方向,拇指所指的方向。
5.在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是 的。
三、提出疑惑
课内探究学案
一、学习目标
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向,理解洛伦兹力对电荷不做功。
2、掌握洛伦兹力大小的推理过程。
3、掌握垂直进入磁场方
向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。
4、了解电视机显像管的工作原理。
二、学习过程
例1.如图2所示,把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,当通以图示方向的电流时,导线的运动情况是
(从上往下看)()
A.顺时针方向转动,同时下降
B.顺时针方向转动,同时上升
C.逆时针方向转动,同时下降
D.逆时针方向转动,同时上升
解答:
两个磁极对电流的安培力方向不同,把电流分为两部分,左半部分受力方向向外,右半部分受力向里。
从上往下看,通电导线将沿着逆时针方向转动。
当导线转到垂直于纸面的方向时,电流受力向下,导线将向下运动。
所以C选项正确。
例2.如图4所示,长L、质量为m的金属杆ab,被两根竖直的金属丝静止吊起,金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。
当金属杆中通有方向a→b的电流I时,每根金属丝的拉力大小为T。
当金属杆通有方向b→a的电流I时,每根金属丝的拉力大小为2T。
求磁场的磁感应强度B的大小。
导体ab受重力、磁场力弹簧的的拉力而平衡。
当ab中的电流方向由a到b时,磁场力向上。
2T+BIL=mg①
当ab中的电流由b到a时,磁场力向下。
4T=BIL+mg②
解方程组得
例3.如图5两个同样的导线环同轴平行悬挂,相隔一
小段距离,当同时给两导线环通以同向电流时,两导线环将()
A.吸引
B.排斥
C.保持静止
D.边吸引边转动
解答:
两个线圈内的电流产生的磁场方向相同,互相吸引。
也可以由一个电流受另一个的磁场力判断得相同的结论。
三、反思总结
四、当堂检测
1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
2.关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的矩形线圈与该磁场的关系,下列说法中正确的有()
A.通电线圈旋转的角度不同,它所在位置的磁感应强度大小也不同
B.不管通电线圈转到什么位置,它所在位置的磁感应强度大小都相等
C.通电线圈旋转的角度不同,它的平面与磁感线的夹角也不同
D.不管通电线圈
转到什么位置,它的平面都与磁感线相平行
3.正在通电的条形电磁铁的铁心突然断成两截,则两截铁心将(
)
A.互相吸引
B.互相排斥
C.不发生相互作用
D.无法判断
4.如图,一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时,磁针的S极向纸内偏转,这一束带电粒子可能是(
)
A.向右飞行的正离子
B.向左飞行的正离子
C.向右飞行的负离子
D.向左飞行的负离子
5.如图所示,两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同方向相反的电流,a受到的磁场力大小为F1,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力大小变为F2,则此时b受到的磁场力大小变为()
A.F2B.
C.
D.
课后练习与提高
1.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示
的匀强磁场中,此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力.使悬线中张力为零,可采用的方法有()
A.适当增大电流,方向不变
B.适当减小电流,方向反向
C.电流大小、方向不变
D.使原电流反向,并适当减弱磁场
2.一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中,如图所示导线上电流由左向右流过.当导线以左端点为轴在竖直平面内转过900的过程中,导线所受的安培力()
A.大小不变,方向也不变
B.大小由零渐增大,方向随时改变
C.大小由零渐增大,方向不变
D.大小由最大渐减小到零,方向不变
3.如图所示,有一根直导线上通以恒定电流I,方向垂直指向纸内,且和匀强磁场B垂直,则在图中圆周上,磁
感应强度数值最大的点是()
A.a点B.b点C.c点D.d点
4.关于通电导线在磁场中所受的安培力,下列说法正确的是()
A.安培力的方向就是该处的磁场方向
B.安培力的方向一定垂直于磁感线和通电导线所在的平面
C.若通电导线所受的安培力为零.则该处的磁感应强度为零
D.对给定的通电导线在磁场中某处各种取向中,以导线垂直于磁场时所受的安培力最大
5.一根用导线绕制的螺线管,水平放置,在通电的瞬间,可能发生的情况是()
A.伸长B.缩短C.弯曲D.转动
6.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为L,质量为m的通电直导线,电流方向垂直纸面向里,欲使导线静止于斜面上,则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是()
A.B=mgtanθ/IL,方向垂直斜面向下
B.B=mgtanθ/IL,方向竖直向下
C.B=mg/IL,方向水平向左
D.B=mgcosθ/IL,方向水平向右
7.如图所示,长直导线通电为I1,通过通以电流I2环的中心且垂直环平面,当通以图示方向的电流I1、I2时,环所受安培力()
A.沿半径方向向里B.沿半径方向向外C.等于零D.水平向左E.水平向右
8.条形磁铁放在水平面上,
在它的上方偏右处有一根固定的垂直纸面的直导线,如图所示,当直导线中通以图示方向的电流时,磁铁仍保持静止.下列结论正确的是()
B.磁铁对水平面的压力增大
C.磁铁对水平面施加向左的静摩擦力
D.磁铁所受的合外力增加
9.如图所示,边长为a的正方形线框通以恒定电流I,在匀强磁场中以OO′为轴按图示位置转动,则(设无外力作用)()
A.电流的方向是逆时针方向
B.图示位置,线框所受磁力矩为BIa2
C.当线框转过90°
角时,所受磁力矩为M=BIa2
D.线框必定匀速转动
10.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环
,则两环的
运动情况是()
A.都绕圆柱体转动
B.彼此相向运动,且具有大小相等的加速度
C.彼此相向运动,电流大的加速度大
D.彼此背向运动,电流大的加速度大
3.4磁场对通电导线的作用力答案
预习内容
1通电导线
2垂直于大小F=IBL
3F=BILsinθ左手
4手心电流受力
5辐向均匀分布
当堂检测
1.略2.BD3.A4.BC5.A
1.A2.C3.A4.BD5.B6.ABC7.C8.BC9.A
10.B