《安培力的应用》教学设计 云浮市云安区云安中学 蒋贤才 教学目标： 1. 进一步学习安培力在生活、生产和科研中的广泛应用； 2. 经历学习电流天平、磁电式电表及直流电动机结构的过程，探索这些科技产品背后 的物理规律； 3. 通过对安培力应用案例的学习，培养尊重科学、实事求是的科学态度，体会科学理 论催化技术发明的作用。 教学重点： 1. 电流天平的原理； 2. 磁电式电表的原理； 3. 直流电动机的原理。 教学难点： 建构力学模型，利用规律解决实际问题 教学方法： 演示实验，阅读，问题探究式教学，讲授。 课时安排：1 课时 新课教学： 一、电流天平 设计方法：等效替代法 情境：如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂一矩形线圈，设线圈匝数 为 n ，底边 cd 长 L ，放在待测匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于 纸面向里。 （1）设磁感应强度为 B ，当线圈中通入如图所示方向的电流 I 时，在天平左、 右两边加上质量分别为 m1 、 m2 的砝码使天平平衡； 问题 1：线圈所受安培力的方向是怎样的？大小怎样表示？ 问题 2：根据共点力平衡知识，天平平衡时，应满足什么样的关系？ （2）保持线圈中电流的大小不变，使电流方向反向，通过在天平左盘加上质量为 m 的砝码使天平再次平衡。 问题 1：此时，线圈所受安培力的方向又是怎样的？大小怎样表示？ 问题 2：根据共点力平衡知识，此时，又应满足什么样的关系？ 【讨论与交流】如果把上述情境中的线圈换成如图所示的四种不同形状的线圈，其中通电 线圈匝数相同，变成 MN 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的 电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，哪一种天平最容易失去平衡？由此说明 了什么？ 二、磁电式电表 【观察与思考】如图所示是磁电式电表内部结构示意图。 蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看做是均匀辐射分布的，无论通电线圈转到什么位置，线圈 的平面总与磁场方向平行。 【思考问题】（1）线圈的转动是怎样产生的？ （2）线圈为什么不能一直转动下去？ （3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？ （4）能否通过电表指针的偏转方向判断通过电表电流的方向？ （5）磁电式电流电流刻度为什么是均匀的？ （6）磁电式电表的优点有哪些？ （7）磁电式电表的缺点有哪些？ （8）使用磁电式电表来测量较大的电流时，应当怎样做？ 练习：磁电式电表的灵敏度较高，如果仅通过较小的电流就能使磁电式电表指针有显著的 偏转，我们就认为该电表有较高的灵敏度。试根据磁电式电表的设计原理，简要列举提高 磁电式电表灵敏度的办法，并说明相应的理由。 三、直流电动机 生活中不少设备装配了直流电动机，举例： 【讨论与交流】如图所示是直流电动机的内部结构示意图。 （1）当线圈位于如图所示的四种状态时，所受安培力的情况如何？ （2）直流电动机的线圈是如何实现连续不停地朝一个方向转动的？ 换向器的作用：改变线圈中电流流入的方向，保证线圈沿同一方向持续转动下去。 （3）直流电动机的优点是什么？ 课堂小结： 掌握电流天平、磁电式电表、直流电动机等的工作原理及其应用。 课后作业： 第1题