资源简介

1.1安培力及其应用
教材分析
第1节"安培力及其应用"，主要是在高中物理必修第三册学习的基础上，进一步认知安培力，介绍安培力大小的计算和方向的判定，通过电动机、电流计的原理介绍安培力的实际应用。
在本节内容编排上，安排了"迷你实验"，让学生通过铝箔"天桥"实验重温安培力，并从中归纳出安培力方向的规律。接着利用高中物理必修第三册中磁感应强度定义式B=F/IL，给出强磁场对通电直线导线的安培力公式 F =ILB。为了使学生对安培力有一个较全面的认识，教材"拓展一步"还给出了一般情况下安培力的公式 F =ILBsin0，旨在开阔学生的思路，但不要求用公式 F =Bsin0进行计算。在介绍安培力的应用上，教材以"物理聊吧"形式让学生讨论直流电动机的工作原理，并雷占介绍了电流计的基本结构和原理。目的在于使学生了解安培力是如何在直流电动机、电流计中得应用的，以培养他们运用所学知识解决实际问题的意识和能力。
学情分析
安培力在高中物理必修第三册中有简单的介绍，学生已经知道磁场对通电直导线有力的作用，且学生已经具备了力学的相关知识，学生对安培力在生产生活中的具体应用：电动机、电流计也比较熟悉。
三、核心素养的培养目标
1．能通过实验探究，得出磁场对电流的作用力，进一步理解相互作用观。
2．知道在探究安培力方向和大小的实验中如何具体运用控制变量法实施科学探究，了解影响安培力的大小和方向的相关因素。
3．认识安培力，会计算安培力的大小。会用左手定则判断安培力的方向。
4．了解安培力的应用，知道电流表的基本构造及其测量电流大小和方向的基本原理。
四、教学重点与难点
重点：对安培力的理解，以及安培力的方向判定和安培力大小的计算。
难点：安培力的应用
五、教具准备
多媒体、铝箔条、U型磁铁、电源、导线等。
六、课时安排：2课时
七、教学过程
新课引入
通电直导线在磁场中会受到力的作用，那么，这个作用的大小和方向和那些因素有关呢？本节课，我们将通过探究得出磁场对通电导线作用的规律。
新课教学
安培力
物理学中，将磁场对通电导线的作用力，称为安培力。安培力的大小由哪些因素决定过呢？我们可以通过实验来探究。
（通过实验的探究视频）
由上面的实验可得，当通电导线垂直于磁场放置时，导线受到安培力的作用；当电流方向变为反方向或将N、S 磁极调换时，安培力的方向也变为反方向。
仔细分析电流的方向、磁场的方向和安培力的方向之间的关系，我们发现他们之间的关系遵循左手定则。
左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。
注意：安培力的方向一定既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即安培力一定垂直于电流和磁场所决定的平面。电流方向不一定与磁场方向垂直。
分析受到的安培力时,要把立体图转化成易于受力分析的平面图。
那么安培力的大小和哪些因素有关呢？
实验研究表明：
（1）当通电导线与磁场平行时，导线所受安培力为0；
（2）在匀强磁场中，当通电导线与磁场方向垂直时，安培力的大小等于磁感应强度、电流和导线的长度的乘积。
在非匀强磁场中，极短一段通电导线，可近似认为各点的磁感应强度相等。
如果电流方向与磁场的方向成任意夹角时，那么安培力的大小要怎么求呢？我们可以把磁感应强度分解到与电流垂直和与电流平行。
或者可以把电流投影到和磁感线垂直的方向上。
（第5页 例题）
如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力。
对安培力公式的理解：（1）公式 F = IlB⊥ 中 l 指的是“有效长度”。匀强磁场中，当弯曲的导线所在的平面与磁场方向垂直时，弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线的长度；相应的等效电流沿 l由始端流向末端。
两平行通电直导线间的相互作用，给两平行直导线通以方向相反的电流，可观察到什么现象？给两平行直导线通以方向相同的电流，又会观察到什么现象？请解释观察到的现象。
平行直导线间的相互作用：同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。
通电直导线AB固定，CD可以自由移动，请你判断通电后CD的运动情况。
两相交直导线间的相互作用：有转到同向的趋势，并向A导线靠近。
2、安培力的应用
安培力的作用使电动机的转子转动。
电动机的重要组成部分有：磁铁、线圈、电刷、换向器。要使电动机的线圈能持续地转动下去，换向器起着非常重要地作用。
磁电式电表是利用永久磁铁对通电线圈产生作用的原理制成的。
磁电式电表指针为什么会偏转？
偏转的角度为什么能表示电流的大小？
当电流流入线圈时，线圈受安培力地作用而转动，使游丝扭转形变，从而对线圈地转动产生阻碍。当安培力产生地转动与游丝形变产生地阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度。电流越大，安培力越大，指针地偏转角度越大。可见，正是安培力的作用才使电流计的指针发生偏转，而通过指针的偏转角度便可知道电流的大小。
八、课堂小结
1．通电直导线在磁场中受到安培力的作用
2．大小：F=ILBsinθ
B//I，F＝0
B ⊥I，F=ILB
3．方向：左手定则
九、板书设计
1．安培力
大小：F=ILBsinθ
B//I，F＝0
B ⊥I，F=ILB
3．方向：左手定则
十、教学反思
这里要让学生明确安培力的公式 F =ILB是从实验中总结出来的，这一公式的适用条件是：在匀强磁场中，且电流方向与磁场方向垂直。鉴于左手定则的重要性，建议结合练习让学生熟练掌握。教师还应强调，安培力的方向总是既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向（安培力一定垂直于磁感线与电流决定的平面），但磁场方向不一定总与电流方向垂直，教学中要注意纠正电流方向、磁场方向和安培力方向三者总是相互垂直的错误认识。另外，还需强调用左手定则确定1、 B 、 F 方向的关系时，I和B是因， F是果，无论所求的是哪个物理量的方向，这个因果关系是确定的。这对学习右手定则后解决综合问题，选择合适的判定方法极为重要。
高中学生缺乏实践经验，而安培力的应用涉及生产生活实际，学生对相关设备的结构理解困难，空间想象能力不足，特别是由实际装置转化为抽象的物理模型，更是学习的难点。

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