通电导线在磁场中受到的力

安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容，这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到，在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力，电流，磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流，磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度，当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时，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等，另外，空间想象能力对本节的学习至关重要。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，需要一定的训练巩固。

二、教学目标

（一）知识与技能
1、会推导磁场中安培力的表达式，会计算磁场中安培力的大小。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法
通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观
1、通过推导一般情况下安培力的公式F=ILBsinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。

三、教学的重点和难点

安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力，电流，磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。

四、教学方法：实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。

五、学情分析

学生通过前面的学习已经掌握了电流、磁感应强度的相关知识，已经知道通电导线在磁场中会受到的力的作用，通过本节学习进一步知道这个力是安培力，会判断方向，会计算大小。本节需要学生有一定的空间想象能力，通过一定的训练巩固。

六、教学用具：
蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、视频展台，白板等多媒体辅助教学设备

七、教学过

    通过本章的第一节学习，我们知道通电导线在磁场中会受到的力的作用，这节课我们来具体研究一下这个力。

【授新课】

【演示实验】引出课题

准备蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈等用具。把线圈通过两根比较柔软的导线先挂在铁架台上，线圈底边穿过蹄形磁铁。这时让同学观察，线圈的情况。

提起同学注意观察：现在给线圈通电，线圈情况又会怎样呢？

线圈动了，实验效果很明显。通电导线在磁场中受到的力称为什么力，同学们自己阅读教材第一段，找出答案。

【一、安培力】明确知识、突出重点、解决难点

1、安培力的方向：

猜想：由F = B I L 猜想，F的方向可能和谁有关？

学生答：可能与B和I 的方向有关

教师：如何设计实验去证明F的方向与B和I的方向有关？

教师引导学生用“控制变量法”设计实验

在原有实验的基础上进行探究，学生思考讨论。

演示实验：                         

（1）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向

现象：导体向相反的方向运动。

（2）改变电流的方向

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，可以用的方向就是：伸开左手，是大拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，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。（要求每一个同学都伸手）

特别提醒：

无论通电导线与磁感线的夹角如何，安培力的方向一定可以用左手定则来判断，当导线和磁感线不垂直时，把导线所在处的磁感应强度B分解为跟导线平行的分量B∥和跟导线垂直的分量B⊥，让B⊥垂直穿过掌心，不管怎样，安培力一定垂直于导线与磁感线所决定的平面．

2、F、B、I三者关系：（用正方体演示，演示时用的线条要醒目，让同学看的视角要合适。）

⑴、F、B、I三者关系为两两垂直时，F、B、I三者关系示意图：

   Ｆ＝ILB

⑵、当B与I不垂直时F、B、I的关系示意图：

  Ｆ＝ILBsinθ

总结：不管B与I是否垂直，F都垂直与B和I所决定的平面。

【二、磁电式电流表】多媒体演示

1、磁电式电流表的构造

（多媒体打开图一和图二，展示磁电式电流表的构造。一边展示，一边讲解。）

如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。

2、磁电式电流表的工作原理

⑴让同学们打开课本，根据课本分小组讨论研究磁电式电流表的工作原理。

可以参照以下几个问题：

线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不能一直转下去？

为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？

如何根据指针的偏转方向来确定电路上电流的方向？

⑵多媒体展示磁电式电流表的工作原理。

⑶小组代表根据图片讲解磁电式电流表的工作原理。

⑴.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。

⑵.磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。

⑶.当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。

【作业】 课后作业2、4。

八、板书设计

3.4通电导线在磁场中受到的力

一、安培力

1、安培力的方向（左手定则）

2、安培力的大小

Ｆ＝ILBsinθ

二、磁电式电流表

1、磁电式电流表的构造

2、磁电式电流表的工作原理

九、教学反思：

对于这节课教材课标有三个目标，一个是安培力的方向，会用左手定则判断安培力的方向；二个推导匀强磁场中安培力表达式，计算匀强磁场中安培力的大小；三是知道磁电式电表的基本结构以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。  本节设计能够突出新课程中重过程、重方法、重体验的理念，始终以情景问题为依托，引导学生去思考、总结、归纳，凸现了学生分析能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的结合。教学中尽可能多地让学生参与课堂教学活动，加深课堂教学的实效，体现了以学生为主体的教学理念。从课后作业等情况来看，取得了一定的效果。

但仍有几点反思： 

1、知识层次方面：本节内容含量稍多，需把握演示实验的时间，完成本节至少要用一课时，要求全体学生参与思考讨论，学习体会安培力方向的判断方法。左手定则是比较抽象的内容，学生不易理解，设计时采用演示实验的方法，用事实说话，易于帮助学生理解。 

2、学生方面：个人认为学生对实验的能力欠缺，加强引导是关键。设计应把重点放在学生物理思维的养成上。为了提升学生分析思考物理问题的能力，设计中采用了演示实验和大屏幕相配合，把每步演示实验的结果及时记录下来，便于实验后进行思考讨论，得出实验结论。