通电导线在磁场中受到的力

教学目标：

1、了解安培力的概念；

2、观察安培力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。知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直；

3、会用左手定则判断安培力的方向；

4、推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小

重难点：

重点：安培力的大小和方向

难点：安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系、二维图与三维图之间的转化。

教学设计

引入：

回忆：我们已经知道，通电导线在磁场中会受到力的作用（原因：电流会产生磁场），且在第二节磁感应强度一节“探究影响通电导线受力的因素”演示实验中，我们还知道当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受力的大小既与导线长度成正比，也与电流I成正比，即。

（上述引入内容，可以设置成问题由学生回答，如：通电导线在磁场中受力是怎样产生的？当通电导线与磁场方向垂直时，力与什么因素有关？）

安培在研究磁场与电流的作用作出杰出的贡献，我们把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。本节我们将对安培力做进一步的学习。

一、安培力的方向

演示实验或学生分组实验（器材：学生电源、滑动变阻器、开关、导体棒、细铜丝、蹄形磁铁、铁架台等）

具体实验操作见教材91页

注：每次实验记下电流、磁场、安培力方向的示意图

（上图中力的方向的得出是难点，由运动方向得出力的方向是有问题的）

通过实验解决以下两个问题：

1、安培力的方向与什么因素有关？

2、安培力方向与磁场方向、电流方向的关系？

观察、讨论、分析得出结论：

安培力方向与磁场、电流方向都有关系，且安培力方向与磁场和电流方向都垂直。

 （ 学生活动：利用三色笔芯和萝卜块表示出三者的空间关系，进行旋转，发现是一样的，说明三者之间的方向是有规律的。）         

       左手定则：伸开左手，使拇指（F）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（B）从掌心进入，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线受安培力的方向。

三维空间转化为二维平面：

用“.”表示磁感线垂直于纸面向外,“x”表示磁感线垂直于纸面向里,“”表示电流垂直于纸面向外,“⊗”表示电流垂直于纸面向里.

例题：图中的磁场中有一条通电导线,其方向与磁场方向垂直

设计目的：教师示范

学生练习（1）：

                                              （通过实验求证，后再次回到左手定

则，对磁感线穿过掌心的理解）

从上述习题中，再次思考F、B、 三者方向上的关系。

设计目的：一是左手定则的应用，二是强化F、B、三者空间关系的认识，三是从二维图到三维图或从三维图到二维图的训练。

学生练习（2）:

            F                                             

设计目的：已知B、、F三者中任意两者的方向，利用左手定则判断出第三者的方向。

二、安培力的大小

在第2节的学习中我们已经知道：

（1）通电导线与磁场方向垂直时，通电导线受力的大小既与导线长度成正比，也与电流I成正比，即。

（2）通电导线与磁场方向平行时：F=0

例题：学生练习（1）中，导线长度20cm，电流大小0.1A，磁感应强度1T，求以下安培力的大小。

学生活动：完成学生练习（1）中剩余安培力的大小计算，并思考：当B与不垂直时，安培力的大小又如何计算？

结论：当磁感应强度B的方向与导线成角度时，可以讲B分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则

小结：

（1）安培力的方向：左手定则，B、F、三者之间的关系

（2）安培力的大小：B与垂直时，；平行时，F=0；成角度时，

布置作业：