《安培力》教学设计 云浮市云安区云安中学 蒋贤才 教学目标： 1. 通过观察安培力大小及方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论， 提高学生的科学探究能力； 2. 经历推导安培力大小的表达式的过程，认识科学探究活动在物理学研究中的重要意 义； 3. 经历用左手定则来判断安培力方向，体验把三维空间模型转化为平面模型的过程； 4. 通过对安培力规律的探究活动，培养学生尊重科学，实事求是的科学态度。 教学重点： 安培力的大小和方向 教学难点： 安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系 教学方法： 演示实验，问题探究式教学。 课时安排：1 课时 实验引入： 在右图所示的装置进行实验，合上开关，当导体棒中有电流流过时，你会看到什么现 象？导体棒就会因受力而发生运动。 这个力的方向该如何判断？ 它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？ 新课教学： 一、安培力的方向 1、概念：人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力。 2、安培力是一个矢量，既有大小又有方向。 【实验与探究】利用如图所示装置进行实验，探究影响安培力方向的因素。 【思考问题】（1）根据磁感应强度的定义式 B= F IL ，请思考安培力的方向可能与哪些 因素有关？ （2）本实验用什么研究方法？ （3）如何用一个截面图来表示电流的方向？ （4）电流方向与磁场方向垂直时，安培力的方向与电流方向及磁场方向有怎样的关系？ 它们之间存在怎样的规律？ 3、左手定则：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内。让磁感线 垂直穿过手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所 受安培力的方向。 理解：（1）安培力的方向既与电流的方向垂直，也与磁场方向垂直，即安培 力的方向垂直于电流方向与磁场方向所决定的平面，但电流方向不一定与磁场 方向垂直； （2）已知电流方向和磁场方向可以确定安培力的方向； （3）当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向与磁场方向所 决定的平面，仍可以用左手定则判断安培力的方向。 【讨论与交流】在必修第三册中我们知道，两根通电直导线之间（如图所示）存在相互作 用力。请根据安培定则和左手定则，分析在什么情况下这两根平行直导线会相互吸引，什 么情况下这两根平行直导线会相互排斥。 练习：请在图中画出通电导体棒 ab 所受的安培力的方向。 磁场垂直水平面 磁场与水平面成 θ 角 磁场垂直斜面 二、安培力的大小 情境 1：当通电导线与磁场方向平行时，如图（a），通电导线所受安培力的大小 F=0 ; 情境 2：当通电直导线与磁场方向垂直时，如图（b），通电导线所受安培力的大小 F=BIL ; 【思考问题】当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，如图（c），我 们应该如何计算安培力呢？ 一般情况下安培力的表达式： F=BIL sin θ 理解：（1）长度为 L 的导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式 F=BIL sin θ 仅适用于电流元； （2）公式中 L 为通电导线的有效长度。（举例说明） （3）当通电导线受到几个安培力时，导线所受的安培力为这几个安培力的矢量和。 例题：在如图所示实验中，两根固定的金属导轨间距离为 L ，处于蹄形磁铁两极中间的 磁场可近似看成是匀强磁场，磁感应强度为 l ¿ L¿ ¿ ），测得电路中电流大小为 I B 且垂直导轨平面，金属棒长度为 l （ 。金属棒由于受到安培力作用而沿轨道向前滚动， 忽略金属棒与导轨之间的摩擦。 （1）求此时金属棒受到的安培力。 （2）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，同学们提出以下不同的建议： 同学甲：适当增加两导轨间的距离。 同学乙：换一根横截面积相同但更长的金属棒。 同学丙：适当增大金属棒中的电流。 谁的建议可行？为什么？ 课堂小结： 1、知道安培力是磁场对通电导线的作用力，能运用左手定则来判断安培力的方向； 2、能根据安培定则和左手定则分析两根平行通电直导线间的相互作用； 3、能理解安培力的大小的表达式，并能进行简单的应用。 课后作业： 第 1 题，第 3 题