高中電流的教案
發(fā)表時(shí)間：2020-11-02探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。
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第1節(jié)探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課前預(yù)習(xí)
一、安培力
1．磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力叫做___○1____．
2.大小：（1）當(dāng)導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向________○2_____時(shí)，安培力最大為F=_____○3_____.
（2）當(dāng)導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向_____○4________時(shí)，安培力最小為F=____○5______.
(3)當(dāng)導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向斜交時(shí)，所受安培力介于___○6___和__○7______之間。
3．方向：左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指__○8____，并且都跟手掌在___○9___，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線___○10____，并使伸開的四指指向_○11___的方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的__○12___方向．
二、磁電式電流表
1.磁電式電流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____構(gòu)成.
2．蹄形磁鐵的磁場(chǎng)的方向總是沿著徑向均勻地分布的，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等的，這樣不管線圈轉(zhuǎn)到什么位置，線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行，I與指針偏角θ成正比，I越大指針偏角越大，因而電流表可以量出電流I的大小，且刻度是均勻的，當(dāng)線圈中的電流方向改變時(shí)，安培力的方向隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)方向也隨著改變，又可知道被測(cè)電流的方向。
3、磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)是____○18________,可以測(cè)很弱的電流，缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱。
課前預(yù)習(xí)答案
○1安培力○2垂直○3BIL○4平行○50○60○7BIL○8垂直○9同一個(gè)平面內(nèi)○10垂直穿入手心○11電流○12受力○13蹄形磁鐵○14鐵芯○15繞在線框上的線圈○16螺旋彈簧○17指針○18靈敏度高
重難點(diǎn)解讀
一、對(duì)安培力的認(rèn)識(shí)
1、安培力的性質(zhì)：
安培力是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力，是一種性質(zhì)力。
2、安培力的作用點(diǎn)：
安培力是導(dǎo)體中通有電流而受到的力，與導(dǎo)體的中心位置無(wú)關(guān)，因此安培力的作用點(diǎn)在導(dǎo)體的幾何中心上，這是因?yàn)殡娏魇冀K流過導(dǎo)體的所有部分。
3、安培力的方向：
（1）安培力方向用左手定則判定：伸開左手，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向。
（2）F、B、I三者間方向關(guān)系：已知B、I的方向（B、I不平行時(shí)），可用左手定則確定F的唯一方向：F⊥B，F(xiàn)⊥I，則F垂直于B和I所構(gòu)成的平面（如圖所示），但已知F和B的方向，不能唯一確定I的方向。由于I可在圖中平面α內(nèi)與B成任意不為零的夾角。同理，已知F和I的方向也不能唯一確定B的方向。
（3）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）。只要兩導(dǎo)線不是互相垂直的，都可以用“同向電流相吸，反向電流相斥”判定相互作用的磁場(chǎng)力的方向；當(dāng)兩導(dǎo)線互相垂直時(shí)，用左手定則判定。
4、安培力的大?。?br> （1）安培力的計(jì)算公式：F＝BILsinθ，θ為磁場(chǎng)B與直導(dǎo)體L之間的夾角。
（2）當(dāng)θ＝90°時(shí)，導(dǎo)體與磁場(chǎng)垂直，安培力最大Fm＝BIL；當(dāng)θ＝0°時(shí)，導(dǎo)體與磁場(chǎng)平行，安培力為零。
（3）F＝BILsinθ要求L上各點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，故該公式一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。
（4）安培力大小的特點(diǎn)：①不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式θ有關(guān)。②L是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長(zhǎng)度L=0
二、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)判斷方法
（1）電流元分析法：把整段電流等效為多段很小的直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向.
（2）特殊位置分析法：把通電導(dǎo)體轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后判斷其安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向.
（3）等效法：環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來(lái)等效也成立。
（4）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣，定性分析磁體在力的作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題，可先分析電流在磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，再確定磁體所受作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向.
典題精講
題型一、安培力的方向
例1、電視機(jī)顯象管的偏轉(zhuǎn)線圈示意圖如右，即時(shí)電流方向如圖所示。該時(shí)刻由里向外射出的電子流將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？
解：畫出偏轉(zhuǎn)線圈內(nèi)側(cè)的電流，是左半線圈靠電子流的一側(cè)為向里，右半線圈靠電子流的一側(cè)為向外。電子流的等效電流方向是向里的，根據(jù)“同向電流互相吸引，反向電流互相排斥”，可判定電子流向左偏轉(zhuǎn)。（本題用其它方法判斷也行，但不如這個(gè)方法簡(jiǎn)潔）。
答案：向左偏轉(zhuǎn)
規(guī)律總結(jié)：安培力方向的判定方法：
（1）用左手定則。
（2）用“同性相斥，異性相吸”（只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時(shí)）。
（3）用“同向電流相吸，反向電流相斥”（反映了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)）。可以把條形磁鐵等效為長(zhǎng)直螺線管（不要把長(zhǎng)直螺線管等效為條形磁鐵）。
題型二、安培力的大小
例2、如圖，一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，且與磁場(chǎng)方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，且。流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力
A.方向沿紙面向上，大小為
B.方向沿紙面向上，大小為
C.方向沿紙面向下，大小為
D.方向沿紙面向下，大小為
解析：該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長(zhǎng)為來(lái)等效代替,根據(jù),可知大小為,方向根據(jù)左手定則.A正確。
答案：A
規(guī)律總結(jié)：應(yīng)用F=BILsinθ來(lái)計(jì)算時(shí)，F(xiàn)不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式θ有關(guān)。L是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度。彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，所以任意形狀的閉合線圈的有效長(zhǎng)度L=0
題型三、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)
例3、如圖11-2-4條形磁鐵放在粗糙水平面上，正中的正上方有一導(dǎo)線，通有圖示方向的電流后，磁鐵對(duì)水平面的壓力將會(huì)＿＿(增大、減小還是不變？)水平面對(duì)磁鐵的摩擦力大小為＿＿。
解析：本題有多種分析方法。⑴畫出通電導(dǎo)線中電流的磁場(chǎng)中通過兩極的那條磁感線（如圖中粗虛線所示），可看出兩極受的磁場(chǎng)力的合力豎直向上。磁鐵對(duì)水平面的壓力減小，但不受摩擦力。⑵畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導(dǎo)線的那一條（如圖中細(xì)虛線所示），可看出導(dǎo)線受到的安培力豎直向下，因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。⑶把條形磁鐵等效為通電螺線管，上方的電流是向里的，與通電導(dǎo)線中的電流是同向電流，所以互相吸引。
答案：減小零
規(guī)律總結(jié)：分析通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)常用方法：（1）電流元分析法，（2）特殊位置分析法，（3）等效法，（4）轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法
題型四、安培力作用下的導(dǎo)體的平衡問題
例4、水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌擱一根質(zhì)量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如圖8－1－32所示，問：
(1)當(dāng)ab棒靜止時(shí)，受到的支持力和摩擦力各為多少？
(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時(shí)B的方向如何？
解析：從b向a看側(cè)視圖如圖所示．
(1)水平方向：F＝FAsinθ①
豎直方向：FN＋FAcosθ＝mg②
又FA＝BIL＝BERL③
聯(lián)立①②③得：FN＝mg－BLEcosθR，F(xiàn)＝BLEsinθR.
(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場(chǎng)最小，可知安培力豎直向上．則有FA＝mg
Bmin＝mgREL，根據(jù)左手定則判定磁場(chǎng)方向水平向右．
答案：(1)mg－BLEcosθRBLEsinθR(2)mgREL方向水平向右
規(guī)律總結(jié)：對(duì)于這類問題的求解思路：
（1）若是立體圖，則必須先將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖
（2）對(duì)物體受力分析，要注意安培力方向的確定
（3）根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程
（4）解方程求解并驗(yàn)證結(jié)果
鞏固拓展
1.如圖，長(zhǎng)為的直導(dǎo)線拆成邊長(zhǎng)相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為的電流時(shí)，該形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為
（A）0（B）0.5（C）（D）
答案：C
解析：導(dǎo)線有效長(zhǎng)度為2lsin30°=l，所以該V形通電導(dǎo)線收到的安培力大小為。選C。
本題考查安培力大小的計(jì)算。
2．．一段長(zhǎng)0.2m，通過2.5A電流的直導(dǎo)線，關(guān)于在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力F的情況，正確的是()
A．如果B＝2T，F(xiàn)一定是1N
B．如果F＝0，B也一定為零
C．如果B＝4T，F(xiàn)有可能是1N
D．如果F有最大值時(shí)，通電導(dǎo)線一定與B平行
答案：C
解析：當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直放置時(shí)，F(xiàn)＝BIL，力最大，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行放置時(shí)，F(xiàn)＝0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成任意其他角度放置時(shí)，0FBIL，A、D兩項(xiàng)不正確，C項(xiàng)正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)，與受力F無(wú)關(guān)，B不正確．
3.首先對(duì)電磁作用力進(jìn)行研究的是法國(guó)科學(xué)家安培．如圖所示的裝置，可以探究影響安培力大小的因素，實(shí)驗(yàn)中如果想增大導(dǎo)體棒AB擺動(dòng)的幅度，可能的操作是()
A．把磁鐵的N極和S極換過來(lái)
B．減小通過導(dǎo)體棒的電流強(qiáng)度I
C．把接入電路的導(dǎo)線從②、③兩條換成①、④兩條
D．更換磁性較小的磁鐵
答案：C
解析：安培力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱成正比，與電流強(qiáng)度成正比，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比，C正確．
4.一條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠S極一側(cè)吊掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，圖中只畫出此棒的截面圖，并標(biāo)出此棒中的電流是流向紙內(nèi)的，在通電的一瞬間可能產(chǎn)生的情況是()
A．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小
B．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大
C．磁鐵受到向右的摩擦力
D．磁鐵受到向左的摩擦力
答案：AD
解析：如右圖所示．對(duì)導(dǎo)體棒，通電后，由左手定則，導(dǎo)體棒受到斜向左下方的安培力，由牛頓第三定律可得，磁鐵受到導(dǎo)體棒的作用力應(yīng)斜向右上方，所以在通電的一瞬時(shí)，磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力，因此A、D正確．
5．.質(zhì)量為m的通電細(xì)桿ab置于傾角為θ的平行導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為d，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.有電流時(shí)ab恰好在導(dǎo)軌上靜止，如圖右所示.，下圖是沿b→a方向觀察時(shí)的四個(gè)平面圖，標(biāo)出了四種不同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向，其中桿與導(dǎo)軌間摩擦力可能為零的是
A.①②B.③④C.①③D.②④?
答案：A?
解析：①中通電導(dǎo)體桿受到水平向右的安培力，細(xì)桿所受的摩擦力可能為零.②中導(dǎo)電細(xì)桿受到豎直向上的安培力，摩擦力可能為零.③中導(dǎo)電細(xì)桿受到豎直向下的安培力，摩擦力不可能為零.④中導(dǎo)電細(xì)桿受到水平向左的安培力，摩擦力不可能為零.故①②正確，選A.
6．如圖所示，兩根無(wú)限長(zhǎng)的平行導(dǎo)線a和b水平放置，兩導(dǎo)線中通以方向相反、大小不等的恒定電流，且IaIb.當(dāng)加一個(gè)垂直于a、b所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí)；導(dǎo)線a恰好不再受安培力的作用．則與加磁場(chǎng)B以前相比較()
A．b也恰好不再受安培力的作用
B．b受的安培力小于原來(lái)安培力的2倍，方向豎直向上
C．b受的安培力等于原來(lái)安培力的2倍，方向豎直向下
D．b受的安培力小于原來(lái)安培力的大小，方向豎直向下
答案：D
解析：當(dāng)a不受安培力時(shí)，Ib產(chǎn)生的磁場(chǎng)與所加磁場(chǎng)在a處疊加后的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，此時(shí)判斷所加磁場(chǎng)垂直紙面向外，因IaIb，所以在b處疊加后的磁場(chǎng)垂直紙面向里，b受安培力向下，且比原來(lái)小．故選項(xiàng)D正確．
7．如圖所示，在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導(dǎo)線a、b和c，各導(dǎo)線中的電流大小相同，其中a、c導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外，b導(dǎo)線電流方向垂直紙面向內(nèi)．每根導(dǎo)線都受到另外兩根導(dǎo)線對(duì)它的安培力作用，則關(guān)于每根導(dǎo)線所受安培力的合力，以下說法中正確的是()
A．導(dǎo)線a所受合力方向水平向右
B．導(dǎo)線c所受合力方向水平向右
C．導(dǎo)線c所受合力方向水平向左
D．導(dǎo)線b所受合力方向水平向左
答案：B
解析：首先用安培定則判定導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)方向，要注意是合磁場(chǎng)的方向，然后用左手定則判定導(dǎo)線的受力方向．可以確定B是正確的．
8．如圖所示，在空間有三根相同的導(dǎo)線，相互間的距離相等，各通以大小和方向都相同的電流.除了相互作用的磁場(chǎng)力外，其他作用力都可忽略，則它們的運(yùn)動(dòng)情況是______.?
答案：兩兩相互吸引,相聚到三角形的中心
解析：根據(jù)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的特點(diǎn)，由安培定則可判斷出，它們之間存在吸引力.
9．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的兩導(dǎo)體棒a、b,a被置在光滑斜面上，b固定在距a為x距離的同一水平面處，且a、b水平平行，設(shè)θ＝45°，ａ、b均通以大小為I的同向平行電流時(shí)，a恰能在斜面上保持靜止.則b的電流在a處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為.?
答案：
解析：由安培定則和左手定則可判知導(dǎo)體棒a的受力如圖，由力的平衡得方程：?
mgsin45°=Fcos45°，即?
mg=F=BIL可得B＝.?
10．一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧，下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abcd.bc邊長(zhǎng)為l.線框的下半部處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與線框平面垂直.在下圖中，垂直于紙面向里，線框中通以電流I，方向如圖所示.開始時(shí)線框處于平衡狀態(tài)，令磁場(chǎng)反向，磁感強(qiáng)度的大小仍為B，線框達(dá)到新的平衡.在此過程中線框位移的大小Δx______，方向______.
答案：；位移的方向向下
解析：設(shè)線圈的質(zhì)量為m，當(dāng)通以圖示電流時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為x1，線框處于平衡狀態(tài)，所以kx1=mg-nBIl.當(dāng)電流反向時(shí)，線框達(dá)到新的平衡，彈簧的伸長(zhǎng)量為x2，由平衡條件可知
kx2=mg+nBIl.?
所以k(x2-x1)=kΔx=2nBIl?
所以Δx=
電流反向后，彈簧的伸長(zhǎng)是x2＞x1，位移的方向應(yīng)向下.?
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磁場(chǎng)對(duì)電流作用
第三課時(shí)：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用習(xí)題課
1、導(dǎo)線框放置在光滑水平面上，在其中放一個(gè)矩形線圈，通以順時(shí)針方向電流，線圈三個(gè)邊平行于線框的三個(gè)邊，且邊間距離相等，A端接電池的正極，B接負(fù)極，則矩形線圈的運(yùn)動(dòng)情況是：（）
A、靜止不動(dòng)B、向左平動(dòng)C、向右平動(dòng)D、轉(zhuǎn)動(dòng)
2、如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，把它們分別與電池的兩極相連，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，如鹽水．如果把玻璃皿放在磁場(chǎng)中，如圖所示，將會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是（）
A、沒有什么現(xiàn)象B、液體會(huì)向玻璃皿中間流動(dòng)
C、液體會(huì)順時(shí)針流動(dòng)D、液體會(huì)逆時(shí)針流動(dòng)
3、長(zhǎng)L的直導(dǎo)線ab放在相互平行的金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬為d，通過ab的電流強(qiáng)度為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，ab與導(dǎo)軌的夾角為θ，則ab所受的磁場(chǎng)力的大小為：（）
A、BILB、BIdC、D、
4、如圖所示,一位于XY平面內(nèi)的矩形通電線圈只能繞OX軸轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的四個(gè)邊分別與X、Y軸平行.線圈中電流方向如圖.當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場(chǎng)時(shí),線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)?（）
A、方向沿X軸的恒定磁場(chǎng)B、方向沿Y軸的恒定磁場(chǎng)
C、方向沿Z軸的恒定磁場(chǎng)D、方向沿Z軸的變化磁場(chǎng)
5、如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡．A為水平放置的導(dǎo)線的截面．導(dǎo)線中無(wú)電流時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為N1；當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時(shí)，磁鐵對(duì)斜面的壓力為N2，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量減小，則（）
A．N1＜N2A中電流方向向外
B．N1=N2A中電流方向向外
C．N1N2A中電流方向向內(nèi)
D．N1N2A中電流方向向外
6．如圖11.2-1所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以
A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極
B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極
C．將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極
D．將a、c端接交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端
7．條形磁鐵放在水平桌面上，它的上方靠近S極一側(cè)懸掛一根與它垂直的導(dǎo)電棒，如圖11.2-12所示(圖中只畫出棒的截面圖)．在棒中通以垂直紙面向里的電流的瞬間，可能產(chǎn)生的情況是
A．磁鐵對(duì)桌面的壓力減小B．磁鐵對(duì)桌面的壓力增大
C．磁鐵受到向左的摩擦力D．磁鐵受到向右的摩擦力
8．如圖11.2-13所示，把一重力不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流I時(shí)，導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是（從上往下看）（）
A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降B．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升
C．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)下降D．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)上升
9．一通電細(xì)桿置于傾斜的導(dǎo)軌上，桿與導(dǎo)軌間有摩擦，當(dāng)有電流時(shí)直桿恰好在導(dǎo)軌上靜止．圖11.2-16是它的四個(gè)側(cè)視圖，標(biāo)出了四種可能的磁場(chǎng)方向，其中直桿與導(dǎo)軌間的摩擦力可能為零的是()
10、如圖所示，原來(lái)靜止的圓形通電線圈通以逆時(shí)針方向的電流I，在其直徑AB上靠近B點(diǎn)放一根垂直于線圈平面的固定不動(dòng)的長(zhǎng)直導(dǎo)線，通過如圖所示的方向的電流I′，在磁場(chǎng)力作用下圓線圈將（）
A、向左運(yùn)動(dòng)B、向右運(yùn)動(dòng)C、以直徑AB為軸運(yùn)動(dòng)D、靜止不動(dòng)
13、在傾角為θ的光滑斜面上放置有一通有電流I，長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖，（1）欲使棒靜止在斜面上，外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為多大?沿什么方向?（2）欲使棒靜止在斜面上，且對(duì)斜面無(wú)壓力，應(yīng)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的值為多大?沿什么方向?（3）欲使棒能靜止在斜面上，外加磁場(chǎng)的方向應(yīng)在什么范圍內(nèi)?請(qǐng)?jiān)趫D中畫出。
11、在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)E=12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池．垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)為，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8T的垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（如圖11.2-５）．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，框架與棒的電阻不計(jì)，g＝10m/s2）
高考物理磁場(chǎng)對(duì)電流的作用基礎(chǔ)知識(shí)歸納
第2課時(shí)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
基礎(chǔ)知識(shí)歸納
1.安培力：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力
(1)安培力的大小F＝BILsinθ(θ為B與I的夾角).
①此公式適用于任何磁場(chǎng)，但只有勻強(qiáng)磁場(chǎng)才能直接相乘.
②L應(yīng)為有效長(zhǎng)度，即曲線的兩端點(diǎn)連線在垂直于磁場(chǎng)方向的投影長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L(有效長(zhǎng)度)由始端流向終端.任何形狀的閉合線圈，其有效長(zhǎng)度為零，所以通電后，閉合線圈受到的安培力的矢量和為零.
③當(dāng)θ＝90°時(shí)，即B、I、L兩兩相互垂直，F(xiàn)＝BIL；
當(dāng)θ＝0°時(shí)，即B與I平行，F(xiàn)＝0；
當(dāng)B與I成θ角時(shí)，F(xiàn)＝BILsinθ.
(2)安培力的方向：用左手定則來(lái)判定(左手定則見課本).
安培力(F)的方向既與磁場(chǎng)(B)方向垂直，又與電流I的方向垂直，安培力F垂直于B與I決定的平面，但B與I可不垂直.
2.磁電式儀表的原理
(1)電流表的構(gòu)造主要包括：蹄形磁鐵、圓柱形鐵芯、線圈、螺旋彈簧和指針.蹄形磁鐵和鐵芯之間的磁場(chǎng)是均勻的輻向分布的，如圖所示.無(wú)論通電導(dǎo)線處于什么位置，線圈平面均與磁感線平行.給線圈通電，線圈在安培力的力矩的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋彈簧變形，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，當(dāng)兩者平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng).電流越大，線圈和指針的偏轉(zhuǎn)角度也就越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)的角度就可以判斷通過電流的大小.線圈的電流方向改變時(shí)，安培力的方向也就隨著改變，指針偏轉(zhuǎn)的方向也就改變，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，就可以判斷被測(cè)電流的方向.
(2)磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很小.
重點(diǎn)難點(diǎn)突破
一、判斷通電導(dǎo)體(或磁體)在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)的常用方法
1.電流元受力分析法
即把整段電流等效為很多直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向.
2.特殊位置分析法
把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置(如轉(zhuǎn)過90°)后再判斷所受安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向.
3.等效分析法
環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流，通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流.
4.推論分析法
(1)兩直線電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，方向相同時(shí)相互吸引，方向相反時(shí)相互排斥；
(2)兩直線電流不平行時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且方向相同的趨勢(shì).
5.轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法：因?yàn)殡娏髦g，電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律，這樣定性分析磁體在電流磁場(chǎng)作用下如何運(yùn)動(dòng)的問題，可先分析電流在磁體磁場(chǎng)中所受的安培力，然后由牛頓第三定律來(lái)確定磁體所受的電流作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動(dòng)方向.
二、安培力與力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用
1.通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中的平衡與加速運(yùn)動(dòng)問題的處理方法和純力學(xué)問題一樣，無(wú)非是多了一個(gè)安培力.
2.解決這類問題的關(guān)鍵
(1)受力分析時(shí)安培力的方向千萬(wàn)不可跟著感覺走，牢記安培力方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直又和電流方向垂直.
(2)畫出導(dǎo)體受力的平面圖.
做好這兩點(diǎn)，剩下的問題就是純力學(xué)問題了.
典例精析
1.通電導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)
【例1】如圖所示，原來(lái)靜止的圓形線圈通以逆時(shí)針方向的電流，當(dāng)在其直徑AB上靠近B點(diǎn)處放一根垂直于線圈平面的固定不動(dòng)的長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)(電流方向如圖所示)，在磁場(chǎng)作用下線圈如何運(yùn)動(dòng)？
【解析】用電流元分析法：如圖(a)直導(dǎo)線周圍的磁感線是一簇順時(shí)針的同心圓，
我們分別在線圈上找四段電流元A、B、C、D，電流元A、B段的電流與直導(dǎo)線產(chǎn)生的圓形磁場(chǎng)相切，不受安培力，電流元C和D用左手定則分析判斷其受安培力方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶锖痛怪奔埫嫦蛲?由此可以判斷線圈將以AB為轉(zhuǎn)軸從左向右看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).
用等效法分析：把通電線圈等效成放在O點(diǎn)N極指向紙外的小磁針；而通電直導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是垂直于直徑AB向上，所以小磁針指向紙外的N極向上轉(zhuǎn)動(dòng)，即從左向右看線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).
用特殊位置分析法：設(shè)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)90°到與直導(dǎo)線重合的位置(如圖b)，直線電流左邊的磁場(chǎng)向紙外，右邊的磁場(chǎng)向紙里，再用左手定則分別判斷線圈的左邊和右邊所受安培力方向均向左，即線圈將向左靠近直導(dǎo)線.
用推論分析法：在線圈轉(zhuǎn)到圖(b)位置時(shí)，直導(dǎo)線左邊的線圈電流向下，與直導(dǎo)線電流方向相反，則兩者相互排斥，線圈左邊受直導(dǎo)線作用方向向左.線圈在直導(dǎo)線右邊部分的電流向上，與直導(dǎo)線電流方向相同，兩者相互吸引，即直導(dǎo)線右邊部分線圈受安培力方向也是向左的.所以可以判斷整個(gè)線圈將向左運(yùn)動(dòng).
綜上所述，線圈整個(gè)過程的運(yùn)動(dòng)情況是：在以直徑AB為軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)向左平動(dòng).
【思維提升】(1)在判斷通電導(dǎo)體(磁體)在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常采用“等效法”、“推論分析法”要比“電流元法”簡(jiǎn)單，根據(jù)需要可用“轉(zhuǎn)換研究對(duì)象法”.
(2)導(dǎo)體(磁體)受安培力作用下的運(yùn)動(dòng)，先要判定是參與“平動(dòng)”還是“轉(zhuǎn)動(dòng)”，或者“轉(zhuǎn)動(dòng)”的同時(shí)還參與“平動(dòng)”，再選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼?
【拓展1】如圖所示，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心，且垂直于線圈平面，當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動(dòng).
【解析】解法一：電流元法
首先將圓形線圈分成很多小段，每小段可看做一直線電流，取其中上、下兩小段分析，其截面圖和受安培力情況如圖甲所示.根據(jù)對(duì)稱性可知，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運(yùn)動(dòng).
解法二：等效法
將環(huán)形電流等效成一條形磁鐵，如圖乙所示，據(jù)異名磁極相吸引知，線圈將向左運(yùn)動(dòng).同時(shí)，也可將左側(cè)條形磁鐵等效成一環(huán)形電流，根據(jù)結(jié)論“同向電流相吸引，異向電流相排斥”，亦可得到相同的答案.
2.安培力與力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用
【例2】在傾角為α的光滑斜面上置一通有電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖所示.
(1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值和方向；
(2)欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無(wú)壓力，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向；
(3)若使棒靜止在斜面上且要求B垂直于L，可外加磁場(chǎng)的方向范圍.
【解析】此題屬于電磁學(xué)和靜力學(xué)的綜合題，研究對(duì)象為通電導(dǎo)體棒，所受的力有重力mg、彈力FN、安培力F，屬于三個(gè)共點(diǎn)力平衡問題.
棒受到的重力mg，方向豎直向下，彈力垂直于斜面，大小隨安培力的變化而變化；安培力始終與磁場(chǎng)方向及電流方向垂直，大小隨磁場(chǎng)方向不同而變.
(1)由平衡條件可知：斜面的彈力和安培力的合力必與重力mg等大、反向，故當(dāng)安培力與彈力方向垂直即沿斜面向上時(shí)，安培力大小最小，由平衡條件知B＝，所以，由左手定則可知B的方向應(yīng)垂直于斜面向上.
(2)棒靜止在斜面上，且對(duì)斜面無(wú)壓力，則棒只受兩個(gè)力作用，即豎直向下的重力mg和安培力F作用，由平衡條件可知F＝mg，且安培力F豎直向上，故B＝，由左手定則可知B的方向水平向左.
(3)此問的討論只是問題的可能性，并沒有具體研究滿足平衡的定量關(guān)系，為了討論問題的方便，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系.欲使棒有可能平衡，安培力F的方向需限定在mg和FN的反向延長(zhǎng)線F2和F1之間.由圖不難看出，F(xiàn)的方向應(yīng)包括F2的方向，但不能包括F1的方向，根據(jù)左手定則，B與＋x的夾角θ應(yīng)滿足α＜θ≤π
【思維提升】本題屬于共點(diǎn)力平衡的問題，所以處理的思路基本上和以往受力平衡處理思路相同，難度主要是在引入了安培力，最終要分析的是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向問題，但只要準(zhǔn)確分析了力的方向，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度的問題也就容易了.
【拓展2】有兩個(gè)相同的電阻都為9Ω的均勻光滑圓環(huán)，固定于一個(gè)絕緣的水平臺(tái)面上，兩環(huán)分別在兩個(gè)互相平行的、相距為20cm的豎直平面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)面間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.87T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩環(huán)的最高點(diǎn)A和C間接有一內(nèi)阻為0.5Ω的電源，連接導(dǎo)線的電阻不計(jì).今有一根質(zhì)量為10g、電阻為1.5Ω的棒置于兩環(huán)內(nèi)側(cè)且可順環(huán)滑動(dòng)，而棒恰好靜止于如圖所示的水平位置，它與圓弧的兩接觸點(diǎn)P、Q和圓弧最低點(diǎn)間所夾的弧對(duì)應(yīng)的圓心角均為θ＝60°，取重力加速度g＝10m/s2，試求此電源電動(dòng)勢(shì)E的大小.
【解析】在題圖中，從左向右看，棒的受力如圖所示，棒所受的重力和安培力FB的合力與環(huán)對(duì)棒的彈力FN是一對(duì)平衡力，且有
FB＝mgtanθ＝mg
而FB＝IBL，故
I＝A＝1A
在題圖所示的電路中兩個(gè)圓環(huán)分別連入電路中的電阻為R，則
R＝Ω＝2Ω
由閉合電路歐姆定律得
E＝I(r＋2R＋R棒)＝1×(0.5＋2×2＋1.5)V＝6V
3.安培力的實(shí)際應(yīng)用
【例3】如圖所示是一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的裝置，一長(zhǎng)方體絕緣容器內(nèi)部高為L(zhǎng)，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開口向上的管子a、b，上、下兩側(cè)裝有電極C(正極)和D(負(fù)極)，并經(jīng)開關(guān)S與電源連接.容器中注滿能導(dǎo)電的液體，液體密度為ρ.將容器置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，豎直管子a、b中的液面高度相同；開關(guān)S閉合后，a、b管中液面出現(xiàn)高度差.若閉合開關(guān)S后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差為h，電路中電流表的讀數(shù)為I，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.
【解析】開關(guān)S閉合后，導(dǎo)電液體中有電流由C流向D，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)電液體要受到向右的安培力F的作用，在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p，這樣a、b管中液面將出現(xiàn)高度差.設(shè)液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)為p，則
p＝①
F＝BIL②
S＝Ld③
所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為B＝④
【思維提升】由于習(xí)慣于理想的物理模型，學(xué)生往往迷惑于新穎陌生的實(shí)際問題.解題的關(guān)鍵要利用原型啟發(fā)、類比、聯(lián)想等思維方法，通過對(duì)題給情景的分析來(lái)獲知其原理，建立起熟悉的物理模型.
高三物理教案：《磁場(chǎng)對(duì)電流的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)
俗話說，磨刀不誤砍柴工。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來(lái)，讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢？小編收集并整理了“高三物理教案：《磁場(chǎng)對(duì)電流的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)”，大家不妨來(lái)參考。希望您能喜歡！
本文題目：高三物理教案：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用教案
第二課時(shí)：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用
上課時(shí)間：
考點(diǎn)要求與解讀：
1. 安培力 安培力的方向 Ⅰ
2. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力 Ⅱ
基礎(chǔ)知識(shí)梳理：
一、磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用——安培力
1、大?。涸趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí)F安= ;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)，F(xiàn)安= 。
2、方向：用“ 定則”判定。
3、注意：F安=BIL的適用條件：①一般只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng);②L⊥B;③如果是彎曲的通電導(dǎo)線，則L是指有效長(zhǎng)度，它等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.
二、安培力的應(yīng)用
(一)、安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向的判斷
1、電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向。
2、特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。
3、等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析。
4、利用結(jié)論法：①兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互 ;，反向電流相互 ;②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)。利用這些結(jié)論分析，可以事半功倍.
(二).處理相關(guān)安培力問題時(shí)要注意圖形的變換
安培力的方向總是垂直于電流方向和磁場(chǎng)方向決定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直.有關(guān)安培力的力、電綜合題往往涉及到三維立體空間問題，如果我們變?nèi)S為二維便可變難為易，迅速解題。
典型例題：
1、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用小的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)問
[例1](1) 如圖，把輕質(zhì)線圈用細(xì)線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面，當(dāng)線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時(shí)，線圈將怎樣運(yùn)動(dòng)?_________________
(2)如圖所示，有一根豎直長(zhǎng)直通電導(dǎo)線和一個(gè)通電三角形金屬框處在同一平面，直導(dǎo)線和ab平行，當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線內(nèi)通以向上的電流時(shí)，若不計(jì)重力，則三角形金屬框架將會(huì)( )
A、水平向左運(yùn)動(dòng) B、水平向上運(yùn)動(dòng) C、處于靜止?fàn)顟B(tài) D、會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
[例2] 、一矩形通電線框abcd,可繞其中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),它處在與OO′垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(如圖).在磁場(chǎng)作用下線框開始轉(zhuǎn)動(dòng),最后靜止在平衡位置.則平衡后：( )
A.線框四邊都不受磁場(chǎng)的作用力.
B.線框四邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.
C.線框四邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.
D.線框的一對(duì)邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)作用力,另一對(duì)邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.
2、安培力參與的動(dòng)力學(xué)的問題
[例3] 、 如圖所示，通電導(dǎo)體棒AC靜止于水平軌道上，棒的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，方向和軌道平面成?角。求軌道受到AC棒的壓力和摩擦力各多大。
[例4]如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=2V，內(nèi)阻r=0.5 Ω，豎直導(dǎo)軌電阻可以忽略不計(jì)，金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg，R=0.5Ω，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，有效長(zhǎng)度為l=0.2m，靠在導(dǎo)軌的外面，為使金屬棒不滑動(dòng)，應(yīng)加一與紙面成30°與棒垂直且向里的磁場(chǎng)，問：
(1)此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下?
(2)B的范圍是多少?
[例5]如圖所示，一個(gè)密度ρ=9g/cm3、橫截面積S=10mm2的金屬環(huán)，處于徑向?qū)ΨQ方向發(fā)散的磁場(chǎng)中，環(huán)上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0. 35 T，若在環(huán)中通以順時(shí)針方向(俯視)電流I=10 A，并保持△t=0. 2 s，試分析：環(huán)將做什么運(yùn)動(dòng)?運(yùn)動(dòng)的距離是多少?(不計(jì)空氣阻力，g= 10 m/s2)
磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1．知道什么是洛侖茲力，知道電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受到的洛侖茲力最大。
2．會(huì)用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．
能力目標(biāo)
由通電電流所受安培力推導(dǎo)出帶電粒子受磁場(chǎng)作用的洛侖茲力的過程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力．
情感目標(biāo)
通過本節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的方法論思想：即“推理──假設(shè)──實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”．
教材分析
本節(jié)的重點(diǎn)是洛倫滋力的大小和它的方向，在引導(dǎo)學(xué)生由安培力的概念得出洛倫滋力的概念后，讓學(xué)生深入理解洛倫滋力，學(xué)習(xí)用左手定則判斷洛倫滋力的方向，注意強(qiáng)調(diào)：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷卻沒有作用力．
教法建議
在教學(xué)中需要注意教師與學(xué)生的互動(dòng)性，教師先復(fù)習(xí)導(dǎo)入，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛侖茲力的存在，然后啟發(fā)指導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)公式．理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)大小、方向的區(qū)別．具體的建議是：
1．教師通過演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問法導(dǎo)出公式，類比電場(chǎng)辦法掌握公式的應(yīng)用．
2．學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、思考原因，在教師指導(dǎo)下自己推導(dǎo)，類比理解掌握公式．
--方案磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用
一素質(zhì)教育目標(biāo)
（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)
1．知道什么是洛侖茲力，知道電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電荷受到的洛侖茲力等于零；電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受到的洛侖茲力最大，
2．會(huì)用左手定則熟練地判定洛侖茲力方向．
（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)
由通電電流所受安培力推導(dǎo)出帶電粒子受磁場(chǎng)作用的洛侖茲力的過程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力．
（三）德育滲透點(diǎn)
通過本節(jié)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行“推理──假設(shè)──實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)研究的方法論教育．
（四）美育滲透點(diǎn)
注意營(yíng)造師生感情平等交流的氛圍，用優(yōu)美的語(yǔ)音感染學(xué)生．在平等自由的審美情境中，使師生的感情達(dá)到共鳴，從而培養(yǎng)學(xué)生的審美情感．
二學(xué)法引導(dǎo)
1．教師通過演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問法導(dǎo)出公式，類比電場(chǎng)辦法掌握公式的應(yīng)用。
2．學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、思考原因，在教師指導(dǎo)下自己推導(dǎo)，類比理解掌握公式。
三重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法
1．重點(diǎn)
洛侖茲力的大小和它的方向。
2．難點(diǎn)
用左手定則判斷洛侖茲力的方向。
3．疑點(diǎn)
磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷卻沒有作用力。
4．解決辦法
引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生由安培力的概念得出洛侖茲力的概念，使學(xué)生深入理解洛侖茲力的大小和方向。
四課時(shí)安排
1課時(shí)
五教具學(xué)具準(zhǔn)備
陰極射線發(fā)射器，蹄形磁鐵。
六師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)
教師先復(fù)習(xí)導(dǎo)入，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛侖茲力的存在，然后啟發(fā)指導(dǎo)學(xué)生自己推導(dǎo)公式。理解洛侖茲力方向的判定方向，注意與點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)大小、方向的區(qū)別。
七教學(xué)步驟
（一）明確目標(biāo)
（略）
（二）整體感知
本節(jié)教學(xué)講述磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，首先通過演示實(shí)驗(yàn)表明磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力，然后由通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力推導(dǎo)出洛侖茲力的大小和方向，重點(diǎn)掌握洛侖茲力的概念。
（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程
1．理論探索
前面我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用，若導(dǎo)線無(wú)電流，安培力為零。由此我們就會(huì)想到：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力可能是作用在大量運(yùn)動(dòng)電荷上的力的宏觀表現(xiàn)，也就是說磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷可能有力的作用。
2．實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
從演示實(shí)驗(yàn)中可以觀察到：陰極射線（電子流）在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即實(shí)驗(yàn)證明了磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，這一力稱為洛侖茲力．
3．洛侖茲力的方向
根據(jù)左手定則確定安培力方向的辦法，遷移到用左手定則判定洛侖茲力的方向，特別要注意四指應(yīng)指向正電荷的運(yùn)動(dòng)方向；若為負(fù)電荷，則四指指向運(yùn)動(dòng)的反方向，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程中，洛侖茲力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直．請(qǐng)同學(xué)們思考，洛侖茲力會(huì)改變帶電粒子速度大小嗎？討論：洛侖茲力對(duì)帶電粒子是否做功？
4．洛侖茲力的大小
根據(jù)通電導(dǎo)線所受安培力的大小，結(jié)合導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式，讓學(xué)生推導(dǎo)出：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)的方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛侖茲力大小，當(dāng)帶電粒子平行磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛侖茲力．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的洛侖茲力的大小和方向都與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．
運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．高能的宇宙射線的大部分不能射到地球上，就是地磁場(chǎng)對(duì)射線中的帶電粒子的洛侖茲力改變了其運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)地球上的生物起著保護(hù)作用．
（四）思維、擴(kuò)展
本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念．我們知道帶電粒子平行磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)，都不受磁場(chǎng)力的作用，帶電粒子垂直磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受洛侖茲力的大小，方向和磁場(chǎng)方向、運(yùn)動(dòng)方向互相街．可用左手定則判斷（舉例練習(xí)用左手定則判斷洛侖茲力的方向．）
如果粒子運(yùn)動(dòng)方向不與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，同學(xué)們可根據(jù)今天所學(xué)內(nèi)容推導(dǎo)出它受的洛侖茲力大小和方向嗎？
八布置作業(yè)
九板書設(shè)計(jì)
四磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
一磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力──洛侖茲力
二洛侖茲力的方向──左手定則
三洛侖茲力的大小
1．若∥或
2．若⊥，
四洛侖茲力的特點(diǎn)
1．洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，不會(huì)改變電荷運(yùn)動(dòng)的速率．
2．洛侖茲力的大小和方向都與帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)．
