高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力1 磁场对通电导线的作用力精品教案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第一章 安培力与洛伦兹力1 磁场对通电导线的作用力精品教案，共9页。教案主要包含了安培力的方向，安培力的大小，安培力的实际应用等内容，欢迎下载使用。

备课人
学科
物理
课题
1.1 磁场对通电导线的作用力
教学内容分析
安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力、电流和磁感应强度(磁场)三者方向的空间关系是本节的难点。教学中要关注学生已有的基础知识，把新知识与学生已有的知识结合起来。从物理观念这个角度讲，安培力这个概念属于物质观和相互作用观的内容。前面学习过库仑力，知道库仑力的大小和方向。安培力与库仑力有相似之处，它们都是场力。电场对电荷的作用力是库仑力，磁场对电流的作用力是安培力。教学中要抓住这两个概念相似的地方适时帮助学生建立场的物质观。另外，库仑力与安培力也有不同的地方。库仑力的方向为：正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，负电荷的受力方向与电场强度的方向相反；而安培力的方向不仅与磁感应强度的方向不同，而且与磁场和电流不在同一个平面内，这是本节课的难点。教学中通过实验，让学生直观地认识到安培力的方向与磁感应强度和电流的方向有关，同时在实验中，用三维坐标图呈现它们的关系，通过实验分析得出安培力的方向与磁场和电流所决定的平面垂直。安培力的方向一定与电流和磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度方向垂直时，安培力最大。对此，学生常常混淆，例如，在解决实际问题时误以为安培力、电流、磁感应强度一定是两两垂直的。另外，空间想象力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂三维图，认识简单物体的三视图，需要一定量的训练巩固。通过本节课的学习有助于学生加深对磁场的物质观、磁场对电流的相互作用观的认识。
学情分析
磁场对通电导线的作用力是电磁学中的一个重要概念。对于学生来说，这既是重点也是难点。由于磁场和电流都是无形的物质，因此学生可能很难直观理解它们之间的相互作用。此外，磁场对通电导线的力是一个涉及到方向和大小的问题，需要学生有较高的空间想象力和数学分析能力。在学习过程中，一些学生可能会对“安培力”的方向和大小计算感到困惑，需要更多的练习和指导。
教学目标
1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。
2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。
3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。
教学重难点
1、教学重点：安培力的方向和大小
2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？
磁场强弱如何描述？
在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。
安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèrefrce），把电流的单位定为安培。
安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？
根据所学知识回答是通电导线在磁场中受到力的作用。
、
回顾磁场强弱的描述方式。
根据预习回答问题
巩固前面所学的知识，为后面学习打下基础。
为后面学习打下基础。
引出学习主题
新课教学
一、安培力的方向
（一）研究安培力的方向与哪些因素有关
请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？
猜想：磁感应强度方向、电流方向.实验方案：
1.实验方法：控制变量法
2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。
（1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。
（2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。
.. ...
在学生提出实验的基础上让学生观看实验视频，规范实验操作。
实验结论：
众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
左手定则
你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？
左手定则：
伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时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。
立体图转平面图
研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”
当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？
当电流与磁场方向夹角为θ时:
F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I 不一定垂直.
现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？
如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
用学过的知识加以分析
学生提出自己猜想
然后提出实验方案
设计实验步骤
观看实验视频，然后进行实验。
提出自己的判断方法，然后跟其他同学交流。
回答电流方向与磁场方向的左手定则处理方法。
学生解答通电导线的相互作用规律。
锻炼学生实验设计能力
实际动手，提升实验能力
培养学生实验总结归纳能力
学以致用，综合使用能力
提升学生分析问题能力
二、安培力的大小
安培力大小
在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？
然后总结：
（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:
思路：变不垂直成垂直
法一：分解磁感应强度B
F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
法二.投影导线
F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角)
综上所述，F=BIL中L有什么要求？
（4）对安培力大小计算公式的深刻理解
①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”． 当B与I垂直时，F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0.
②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．
（二）安培力大小的计算
然后展示下面的例题：
（三）技巧点拨
应用安培力公式F＝IlBsin θ解题的技巧
应用公式F＝IlBsin θ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsin θ理解为有效磁感应强度或将lsin θ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。
学生回答出前两种情况的，然后思考并尝试回答问题。
回答L 的要求。
解答例题并展示答案
总结做题技巧
学生提升思考分析问题能力。
理解公式的应用
学以致用
提升学生对公式的应用能力
三、安培力的实际应用
（一）磁电式电流表
现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？
再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？
观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？
电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，
你知道这是如何实现的吗？
极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？
电动机
播放视频
扬声器
播放视频
电磁炮
播放视频
回答磁电式电流表偏转的原因。
学生回答问题
学生回答问题
回答分析电动机、扬声器、电磁炮的原理
提升学生分析问题能力
对安培力有更深的理解
加深对安培力的应用分析
学会分析问题
课堂总结
板书设计
第1节 磁场对通电导线的作用
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中动量的概念和实验思路进行检测，一是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
教学方法：为了帮助学生更好地理解磁场对通电导线的作用，可以采用多种教学方法。例如，可以使用直观的实验来展示磁场对通电导线的力，帮助学生建立感性认识。还可以通过制作动态模型或动画来模拟磁场和电流的相互作用，帮助学生理解力的方向和大小。
习题练习：针对学生容易出错的地方，可以设计一些有针对性的习题，让学生反复练习，加深对安培力方向和大小计算的理解。同时，可以引导学生自己尝试总结解题思路和方法，培养他们的自主学习能力。
实验教学：实验是帮助学生理解磁场对通电导线作用的有效途径。通过实验，学生可以观察到磁场和电流的相互作用，加深对安培力的理解。在教学过程中，应尽可能地安排实验环节，让学生亲自动手实验，体验科学的乐趣。
评价与反馈：在教学过程中，教师应及时评价学生的学习情况，发现问题并及时反馈给学生。评价可以采用多种形式，如课堂小测验、作业、观察学生的实验操作等。通过评价和反馈，可以帮助学生及时纠正错误，提高学习效果。
综上所述，磁场对通电导线的作用是一个较为复杂的概念，需要教师在教学过程中根据学生的实际情况采取相应的教学方法、习题练习、实验指导和评价与反馈，帮助学生全面理解这一概念。同时，也需要学生积极思考、勇于实践、勤于练习，才能够真正掌握这一知识。