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14.5 磁场对通电导线的作用力 学案
学习目标
1. 通过实验探究，知道通电导线在磁场中会受到力的作用，理解受力方向与电流方向和磁场方向的关系。
2. 掌握左手定则，能运用左手定则判断通电导线在磁场中受力方向、电流方向和磁场方向的关系。
3. 理解电动机的工作原理，知道电动机主要由磁体和线圈组成，了解换向器的作用。
4. 了解动圈式扬声器的构造和工作原理，能与电动机进行对比。
5. 了解磁电式电表的基本构造和工作原理，拓展磁场对通电导线作用力的应用视野。
一、课前预习
知识预习填空
1. 通电导线周围存在________，这是电流的________效应，最早由________发现。
2. 右手螺旋定则：用________手握住螺线管，四指弯曲方向与________方向一致，大拇指所指方向为螺线管的________极。
3. 磁场的基本性质是对放入其中的________产生________的作用。
4. 磁体周围存在________，磁感线从________极出发，回到________极。
5. 电动机工作时将________能转化为________能；发电机工作时将________能转化为________能。
二、对比归纳表
电动机与动圈式扬声器对比
电动机与动圈式扬声器对比表
对比项目 电动机 动圈式扬声器
原理 通电________在磁场中受力________ 通电________在磁场中受力________
核心构造 ________（提供磁场）、________（通电导体）、换向器、电刷 ________（提供磁场）、________（通电线圈）、锥形纸盆
运动形式 ________运动（旋转） ________运动（往复）
能量转化 ________能→________能 ________能→________能→________能
电流特点 ________电流（方向不变） ________电流（方向反复变化）
关键部件 ________（每转半周改变电流方向） ________（振动发声）
典型应用 电力机车、________、________、起重机 收音机、________、________、耳塞式耳机
三、实验记录表
探究磁场对通电导线作用力的方向
实验器材：________________________________________________
实验方法：________________法（分别改变电流方向和磁场方向）
实验现象1：改变电流方向
实验1：改变电流方向
实验操作 实验现象 实验结论
改变电流方向前 直导线向________运动 通电导体在磁场中受力方向
与________有关
改变电流方向后 直导线向________运动（与原来方向________）
实验现象2：改变磁场方向
实验2：改变磁场方向
实验操作 实验现象 实验结论
改变磁场方向前 直导线向________运动 通电导体在磁场中受力方向
与________有关
改变磁场方向后 直导线向________运动（与原来方向________）
实验总结论（三条）：
（1）________________________________________________
（2）________________________________________________
（3）________________________________________________
四、课堂练习
练习1（磁场对通电导线的作用力）
小亮偶然发现，把一个U形磁体放到正在发光的台灯（白炽灯）外面时，白炽灯的灯丝竟然在晃动；取走U形磁体后，灯丝不再晃动。下列选项与这个现象原理相同的是（ ）
你的答案：________
判断依据：________________________________________________
练习2（改变受力方向的方法）
如图所示实验中，闭合开关，导体ab向右运动，下列操作能让导体ab向左运动的是（ ）
A. 改变电压大小
B. 改变电流方向
C. 改变电流大小
D. 改变导体ab长度
你的答案：________
判断依据：________________________________________________
练习3（电动机）
如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的有（ ）
A. 电动机主要由磁体和线圈组成
B. 电动机主要把动能转化为电能
C. 对调电源正、负极不能改变线圈的转动方向
D. 电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关
你的答案：________
判断依据：________________________________________________
练习4（电动机填空）
如图为一玩具直流电动机，它在工作时把电能转化为________能；同时改变直流电动机的磁场和电流方向，它的转动方向________（选填"改变"或"不改变"）；小明回家做了一个电动机模型，他将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，要使线圈能连续转动，则另一端的漆皮应刮________（"半周"或"全部"）。
你的答案：第一空________ 第二空________ 第三空________
练习5（原理类比）
科技的快速发展使智能机器人进入人们的生活。智能送餐机器人通过电动机驱动底部的轮子将美食送到指定客人桌边，下列仪器与电动机的工作原理相同的是（ ）
A. 指南针
B. 电磁起重机
C. 电铃
D. 动圈式扬声器
你的答案：________
判断依据：________________________________________________
练习6（扬声器当话筒使用）
一种动圈式扬声器可以代替话筒使用。人对着扬声器的锥形纸盆说话，声音使纸盆振动，与纸盆相连的线圈也会随着振动（线圈放置在一个永久磁体的磁场中），这时线圈中就会产生随声音变化的电流。下列说法正确的是（ ）
A. 该过程中，电能转化为机械能
B. 该过程中，线圈在磁场中不受力
C. 该过程的原理与电动机相同
D. 该过程的原理与发电机相同
你的答案：________
判断依据：________________________________________________
练习7（动圈式耳机填空）
如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜________（选填"向左""向右"或"左右往复"）运动。音圈之所以运动，是由于磁场对________有力的作用，此现象中能量转化情况是________。
你的答案：第一空________ 第二空________ 第三空________
五、解题脚手架——左手定则判断步骤
左手定则判断通电导线在磁场中受力方向的步骤：
第一步：确定________方向。N极到S极的方向即为磁场方向，磁感线从________极出发，指向________极。
第二步：确定________方向。电流从电源的________极流出，经过导线流向电源的________极。
第三步：伸出________手，使拇指与其余四指________，且跟手掌在________平面内。
第四步：让________垂直穿入手心（掌心对着________极）。
第五步：四指指向________的方向。
第六步：________所指的方向即为通电导线受力的方向。
记忆口诀：
"左手判力，右手判磁。掌心对N，四指电流，拇指力向。"
左手定则与右手螺旋定则的区分：
左手定则与右手螺旋定则对比
定则名称 使用的手 判断的内容 对应原理 典型应用
左手定则 ________手 通电导线在磁场中的________方向 磁场对________的作用力 ________（电能→机械能）
右手螺旋定则 ________手 电流产生的________方向 电流的________效应 ________（电能→磁能）
六、自我评价
1. 本节课我学会了：_______________________________________________
2. 我还不太理解的地方：_______________________________________________
3. 我觉得这节课最有意思的是：_______________________________________________
=== 参考答案 ===
一、KWL预习表（示例）
K：通电导线周围有磁场（电流的磁效应）；右手螺旋定则可以判断通电螺线管的N极；磁体周围存在磁场，磁感线从N极出发回到S极。
W：通电导线在磁场中会受到力吗？力的方向与什么因素有关？电动机是如何工作的？换向器是什么？动圈式扬声器和电动机有什么联系？
L：通电导线在磁场中受到力的作用，受力方向与电流方向和磁场方向有关；左手定则可以判断三者的方向关系；电动机利用通电线圈在磁场中受力转动原理工作；换向器每转半周改变电流方向实现连续转动；动圈式扬声器与电动机原理相同但运动形式不同。
二、知识预习填空答案
1. 磁场 / 磁 / 奥斯特
2. 右 / 电流 / N
3. 磁体（或通电导线） / 力
4. 磁场 / N / S
5. 电 / 机械 / 机械 / 电
三、对比归纳表答案
电动机与动圈式扬声器对比：
线圈 / 转动 / 导体 / 运动（往复）；磁体 / 线圈 / 永磁体 / 音圈；旋转 / 往复直线；电 / 机械 / 电 / 机械 / 声；直流 / 交变；换向器 / 锥形纸盆；电车 / 电风扇 / 电视机 / 音响（答案合理即可）
四、实验记录表答案
实验器材：电源、开关、导线、蹄形磁体、金属轨道、直导线ab
实验方法：控制变量法
实验1：左（或右） / 右（或左） / 相反 / 电流方向
实验2：左（或右） / 右（或左） / 相反 / 磁场方向
实验总结论：
（1）通电导线在磁场中会受到力的作用，导线由静止开始运动，消耗电能，获得动能。
（2）通电直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
（3）当电流方向或磁场方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。
五、课堂练习答案
练习1
答案：B
解析：灯丝中有交流电通过，相当于通电导线，在U形磁体的磁场中受到力的作用，且电流方向不断变化，受力方向也随之变化，所以灯丝晃动。这是磁场对通电导线作用力的体现。A选项原理是磁体间相互作用；C选项原理是电流的磁效应（电磁铁）；D选项原理是电磁感应。
练习2
答案：B
解析：根据实验结论，通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。改变电流方向可以改变受力方向，使导体ab向左运动。A、C选项改变电压或电流大小，只能改变受力大小不能改变方向；D选项改变导体长度也不能改变受力方向。
练习3
答案：A
解析：A正确，电动机主要由磁体和线圈组成；B错误，电动机是把电能转化为机械能，不是动能转化为电能；C错误，对调电源正负极即改变电流方向，线圈转动方向会改变；D错误，电流通过线圈产生的热量与线圈电阻有关（Q=I^2Rt）。
练习4
答案：机械 / 不改变 / 半周
解析：第一空——电动机将电能转化为机械能；第二空——同时改变磁场和电流方向，根据左手定则，受力方向不变，转动方向不改变；第三空——简易方法中，一端全刮另一端刮半周，实现半周通电受力、半周惯性转动。
练习5
答案：D
解析：电动机原理是通电导体在磁场中受力运动。A选项指南针利用磁体间相互作用；B选项电磁起重机利用电流的磁效应；C选项电铃利用电磁铁；D选项动圈式扬声器也是利用通电导体在磁场中受力运动，与电动机原理相同。
练习6
答案：D
解析：当扬声器作为话筒使用时，声音使纸盆振动，纸盆带动线圈在磁场中运动（切割磁感线），产生感应电流，这是电磁感应现象，与发电机原理相同。A错误，该过程是机械能转化为电能；B错误，线圈在磁场中运动会受到力；C错误，电动机原理是电能→机械能，此处是机械能→电能，原理不同。
练习7
答案：左右往复 / 通电导体 / 电能转化为机械能
解析：第一空——电流方向反复变化，受力方向也反复变化，音圈左右往复运动；第二空——音圈是通电导体，在磁场中受到力的作用；第三空——电能转化为音圈和音膜的机械能，最终转化为声能。
六、解题脚手架答案
第一步：磁场 / N / S
第二步：电流 / 正 / 负
第三步：左 / 垂直 / 同一
第四步：磁感线 / N
第五步：电流
第六步：大拇指
左手定则与右手螺旋定则对比：
左 / 受力 / 通电导线 / 电动机
右 / 磁场 / 磁 / 电磁铁

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