2019-2020年高二物理安培力 磁感應強度 人教版(I).doc

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2019-2020年高二物理安培力 磁感應強度 人教版(I) 教學目標： 一、知識目標 1、理解磁感應強度B的定義，知道B的單位是特斯拉. 2、會用磁感應強度的定義式進行有關計算. 3、知道用磁感線的疏密程度可以形象地表示磁感應強度的大小. 4、知道什么叫勻強磁場，知道勻強磁場的磁感線是分布均勻的平行直線. 5、知道什么是安培力，知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL. 6、會用公式F=BIL解答有關問題. 7、知道左手定則的內(nèi)容，會用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會用它解答有關問題. 二、能力目標 1、通過演示磁場對電流的作用的實驗，培養(yǎng)學生利用控制變量法總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力． 2、通過學習左手定則，理解磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的關系，培養(yǎng)學生空間想像能力． 三、德育目標 使學生學會由個別事物的個性來認識一般事物的共性的認識事物的一種重要的科學方法. 教學重點 1、理解磁場對電流的作用力大小的決定因素，掌握電流與磁場垂直時，安培力的大小為F ＝ BIL 2、理解和掌握左手定則 教學難點 1、磁感應強度概念的建立 2、當電流和磁場不垂直時，左手定則如何變通使用 教 學 過 程 教學設計 設計意圖 復習提問、引入新課 磁場不僅具有方向，而且也具有強弱，為表征磁場的強弱和方向就要引入一個物理量.怎樣的物理量能夠起到這樣的作用呢？ （緊接著教師提問以下問題.） 1.用哪個物理量來描述電場的強弱和方向？ ［學生答］用電場強度來描述電場的強弱和方向. 2.電場強度是如何定義的？其定義式是什么？ ［學生答］電場強度是通過將一檢驗電荷放在電場中分析電荷所受的電場力與檢驗電荷量的比值來定義的，其定義式為E=. 過渡語： 今天我們用相類似的方法來學習描述磁場強弱和方向的物理量——磁感應強度. 復習提問、引入新課 15--2 安培力 磁感應強度 一、安培力 初中我們曾學過，磁場對通電導線能產(chǎn)生力的作用，我們把這種力叫安培力. 1、磁場對電流的作用力通常稱為安培力. 安培力是以安培的名字命名的，因為他研究磁場對電流的作用力有突出的貢獻. 2、影響安培力的因素 安培力與什么因素有關呢？ 利用教材P174演示實驗裝置，研究安培力大小與哪些因素有關 （1）與電流的大小有關． 保持導線在磁鐵中所處的位置及與磁場方向不變這兩個條件下，通過移動滑動變阻器觸頭改變導線中電流的大?。? 請學生觀察實驗現(xiàn)象．導線擺動的角度大小隨電流的改變而改變，電流大，擺角大；電流小，擺角?。? 實驗結(jié)論：垂直于磁場方向的通電直導線，受到磁場的作用力的大小跟導線中電流的大小有關，電流大，作用力大；電流小，作用力也小． （2）與通電導線在磁場中的長度有關． 保持導線在磁鐵中所處的位置及方向不變，電流大小也不變，改變通電電流部分的長度． 學生觀察實驗現(xiàn)象．導線擺動的角度大小隨通電導線長度而改變，導線長、擺角大；導線短，擺角小． 實驗結(jié)論：垂直于磁場方向的通電直導線，受到的磁場的作用力的大小跟通電導線在磁場中的長度有關，導線長、作用力大；導線短，作用力?。? （3）與導線在磁場中的放置方向有關． 保持電流的大小及通電導線的長度不變，改變導線與磁場方向的夾角，當夾角為0時，導線不動，即電流與磁場方向平行時不受安培力作用；當夾角增大到90的過程中，導線擺角不斷增大，即電流與磁場方向垂直時，所受安培力最大；不平行也不垂直時，安培力大小介于0和最大值之間． 用L表示通電導線長度，I表示電流，保持電流和磁場方向垂直，精確實驗表明： （A）通電導線所受的安培力大小。 （B）通電導線垂直置于磁場同一位置，不管I、L如何改變，比值不變。I、L不變，但在不同的磁場中，比值是不同的。 分析影響安培力大小的因素 講解精確實驗結(jié)論 這表明值的大小是由磁場本身的位置決定為．對于電流和長度相同的導線，放置在值大的位置受的安培力F也大，表明磁場強．放在值小的位置受的安培力F也小，表明磁場弱．因而我們可以用比值來表示磁場的強弱．把它叫做磁感應強度。 二、磁感應強度 1、定義 在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的安培力F跟電流I和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度。符號：B 說明：如果導線很短很短，B就是導線所在處的磁感應強度. 2、定義式： 3、單位：在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯特，簡稱特，國際符號是T. 4、方向 磁感應強度是矢量，把某點的磁場方向定義為該點的磁感應強度的方向. 5、物理意義：磁感應強度B是表示磁場強弱的物理量. 6、形象表示方法 在磁場中用磁感線可以表示磁感應強度的大小和方向. ［教師講解］正像在電場中可以用電場線的疏密程度大致表示電場強度的大小一樣，在磁場中也可以用磁感線的疏密程度大致表示磁感應強度的大小，這樣，從磁感線的分布就可以形象地表示磁場的強弱和方向. ［實物投影］課本15-5、15-6、15-7、15-8、15-9圖. ［學生分析得］離磁體或電流越遠的地方，磁感應強度就越小. ［投影例題］ 有人根據(jù)B=F/IL提出：磁場中某點的磁感應強度B跟磁場力F成正比，跟電流強度I和導線長度L的乘積IL成反比，這種提法有什么問題？錯在哪里？ 學生思考討論后教師作出解答： 這種提法不對.因為實驗證明，F(xiàn)和IL的乘積成正比，故比值（F/IL）在磁場中某處是一個恒量，反映了磁場本身的特性，不隨F及IL的變化而變化 常見的地磁場磁感應強度大約是－， 永磁鐵磁極附近的磁感應強度大約是10－， 變壓器、電動機的軟鐵芯內(nèi)的磁感應強度大約是0.8T—1.4T。 前面我們學過勻強電場，現(xiàn)在大家回憶一下以下問題： 1.什么是勻強電場？ 2.勻強電場的產(chǎn)生條件是什么？ 3.勻強電場的電場線有何特點 引入磁感應強度 介紹常見磁場的磁感應強度 類比學習 ［學生答］ 1.在電場的某一區(qū)域，如果場強的大小和方向都相同，這個區(qū)域的電場叫做勻強電場. 2.兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶有等量的正負電荷，它們之間的電場除邊緣附近外就是勻強電場. 3.勻強電場的電場線是距離相等的平行直線. 在同學回答完問題后，教師緊接著提問. 什么是勻強磁場？它的產(chǎn)生條件是什么？勻強磁場的磁感線又有什么特點？ ［實物投影課本圖15-16］ ［教師引導學生得出結(jié)論］ 7、勻強磁場 （1）定義：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強磁場. （2）產(chǎn)生方法 距離很近的兩個異名磁極之間的磁場，通電螺線管內(nèi)部的磁場（除邊緣部分外）都可認為是勻強磁場. （3）磁感線的特點 勻強磁場的磁感線是間距相等的平行直線。 三、安培力的大小 由磁感應強度的定義式B=F/IL，可得安培力的計算公式F=BIL. 1、計算公式：F=BIL 2、適用條件： ①通電導線與磁場方向垂直 ②勻強磁場或非勻強磁場中，很短的通電導線. ［投影片出示練習題］ 1.磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它的電流強度是2.5 A，導線長1 cm，它受到的安培力為510-2 N，則這個位置的磁感應強度是多大？ 2.接上題，如果把通電導線中的電流強度增大到5 A時，這一點的磁感應強度應是多大？ 3.如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，是否肯定這里沒有磁場. 解答： 1. 2.磁感應強度B是由磁場和空間位置（點）決定的，和導線的長度L、電流I的大小無關，所以該點的磁感應強度是2 T. 3.如果通電導線在磁場中某處不受磁場力，則可能有兩種可能： ①該處沒有磁場，②該處有磁場，只不過通電導線與磁場方向平行. 四、安培力的方向 安培力的方向與什么因素有關呢？ 演示課本圖15-2實驗 1、改變電流的方向，觀察發(fā)生的現(xiàn)象. ［現(xiàn)象］導體向相反的方向運動. ` 鞏固練習 2、調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向，觀察發(fā)生的現(xiàn)象. ［現(xiàn)象］導體又向相反的方向運動 .［教師引導學生分析得出結(jié)論］ 1.安培力的方向和磁場方向、電流方向有關系. 2.安培力的方向既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，也就是說，安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導線所在的平面. 如何判斷安培力的方向呢？ 人們通過大量的實驗研究，總結(jié)出通電導線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律一一左手定則． 左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放人磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導線在磁場中的受力方向．（見圖2）。 值得注意的是，左手定則僅僅展示一種電流方向和磁場方向垂直的特殊情形下安培力方向法則，而在實際情形中，電流方向和磁場方向顯然不一定是垂直的，在這種一般的情況下，怎樣理解“左手定則”呢？ *一般情形的安培力方向法則介紹… 結(jié)論：電流和磁場可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場方向垂直，用左手定則時，磁場不一定垂直穿過手心，只要不從手背傳過就行。 *至于大小法則，如果電流和磁場不垂直，則將磁場進行分解，取垂直分量代入公式即可；從這個角度不難理解——如果電流和磁場平行，那么安培力是多少？ [學生]為零。 練習：判斷下圖中導線A所受磁場力的方向. 解答： （垂直于紙面向外） 小結(jié) 本節(jié)課我們學習了磁場對電流的作用——安培力，通過研究安培力的大小，我們定義了反映磁場強弱的物理量——磁感應強度，同時，我們可以據(jù)此求解安培力的大小，安培力的方向用左手定則來確定． 如果磁場方向不與電流方向垂直，安培力的大小怎么求，只要我略作了解就行，方向法則的變通倒是一個難點，我們會在后面的應用逐步鞏固它。 鞏固練習