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1、福州七中李治展教案1 第五章磁场对电流和运动电荷的作用第一节探究磁场对电流的作用福州七中李治展教学目标：1知识与技能：通过实验，认识到通电导线在磁场中受到力的作用，这种力就叫安培力；知道影响安培力大小的因素；掌握安培力大小的计算公式，会计算通电导线在匀强磁场中所受安培力的大小。2过程与方法：经历科学探究的过程，培养分析解决问题的能力；使用控制变量法来研究安培力的大小与哪些因素有关，学习使用间接法来测量不易直接测量的物理量； 学会由简单到复杂、由特殊到一般的认知规律；学会实验探究和理论推导相结合的研究方法。3情感态度与价值观：通过对电磁关系的学习，领略物质世界的奇妙与和谐；激发对科学的好奇心与探
2、知欲。教学重点 ：使学生掌握电流在匀强磁场中所受安培力大小的决定因素、计算公式，并在探究过程中体验控制变量法、间接法的运用，学会由简单到复杂、由特殊到一般的认知规律；学会实验探究和理论推导相结合的研究方法。教学难点：探究磁场对电流作用力的计算公式，教学方法：观察与讨论、问题启发式教学、实验探究与理论推导相结合教学用具：教师演示：奥斯特实验（自制），安培力演示器一套（自制），安培力大小演示器一套（自制），ppt 课件学生实验：铁架台、矩形线圈、长导线两根、蹄形磁铁（2块）、干电池（2节）教学过程：一、引入新课1、安培力的定义名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
3、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案2 【演示实验1】：奥斯特实验师：同学们， 课前我们先来看一实验，（出示教具） 将一铜导线固定在朔料板上，在导线的正下方放入一小磁针，开始时指针的指向与直导线平行，为了清晰观察到实验现象，老师将它置于实物展台上，请大家通过投影观察通电后的实验现象。师：看到了什么？生：正下方的小磁针发生了偏转师：这一现象说明了什么？生：通电导线周围存在磁场师：对，物理学家奥斯特一直想揭示电与磁之间的联系，在一次给学生上课快结束时做了一个实验，偶然发现这
4、一现象，大家不以为然，他却又惊又喜，通电的导线会产生磁场， 也就是电流的磁效应，在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现，通电的导线会对小磁针有力的作用，根据牛顿第三定律，你又能想到什么？生：小磁针的磁场对通电导线也会有力的作用师：非常好，可是今天我们看到了小磁针的转动，没看到铜导线的运动状态改变（磁体 磁场 电流？）生：导线被固定了，力太小了师：那我们就用一段不固定的导线，用U型磁铁代替小磁针【演示实验2】：安培力实验（I垂直于 B）观察当开关闭合时，金属导体的运动状态师：请大家看，老师这里有一个自制的实验器材，一段金属导体 （铝棒） 放在双金属轨道上， 现在我将金属导体、金属轨道、 电源
5、组成了一个闭合电路。此时，开关是断开的。请大家注意观察， 当开关闭合的时候， 金属导体的运动状态。（操作两次）你们看到什么现象？（转动视频头）（滚动铝棒）（放入U型磁铁）生：金属导体向外运动。师：这个现象说明什么问题？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案3 生：说明放在磁场中的金属导体通电之后受到了磁场对它的作用力师：磁场对通电的导线确实有力的作用，安培深入研究了这种力，我们就把磁场对电流的作用力称
6、为安培力。（PPT：磁场对电流的作用力） （板书 1：1、安培力：磁场对电流的作用力）二、实验探究：安培力与哪些因素有关师：大家可以作一个大胆的设想，如果这个力够大，就可以作为动力应用于我们的生产生活中，要将设想付诸实践，就有必要探究安培力的大小和方向与哪些因素有关。1、根据实验现象，合理猜想师：大家结合刚才的演示实验，想一想，要让金属导体受到的力更大一些，有哪些办法？ （板书 2：2、安培力的相关因素：B I L ）生：加大电流生：还可以增强磁场生：导线长度师：哪一段长度？ （出示 PPT 图片，让学生明确是哪一段长度）是整跟长度还是在磁场中的 bb 段生：通电直导线在磁场中的长度生：导体的
7、材料师：导体的材料决定了导体的什么？生：电阻师：那么把这个电阻接到电路当中实际电阻也改变了电路中的- 生：电流。师：所以我们研究材料实际上就是研究电流。我们接下来就研究：通电导线受到的安培力的大小，与电流的强弱、通电直导线在磁场中的长度以及磁场的强弱，这三者之间的有没有关系呢？我们必须通过实验加以探究。2、设计实验师：我们现在要研究的是一个物理量与多个物理量之间的关系，我们通常采用什么方名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - -
8、 - 福州七中李治展教案4 法？生：控制变量法。师：如何进行变量的控制呢？也就是说，我们应该把分几步来研究F 与 I、L、B 的关系？生：三步师：假设，我第一步要研究F 与 I 的强弱之间的关系，应该怎么做？（出示 PPT）生：控制B 一定，L 一定，改变I师：用桌面上的器材（铁架台、线圈、干电池2 节、U 型磁铁 2 块、导线 2 跟）如何控制 B、L 不变，如何改变电流的强弱呢？如何观察出安培力的大小？生：用同一块磁铁；下边在匀强磁场中的那一段长度不变；改变电源电压师：应该是同一块磁铁的同一位置或匀强磁场中，同一位置难保证，所以我们要让矩形线圈的下边处在U 型磁铁的匀强磁场部分，操作时先将
9、线圈下边靠近U 型磁铁的弧线部分，并让线圈向外摆生：矩形线圈的摆角师：很好，虽然我们无法读出安培力的大小，但可用矩形线圈的摆角间接反映出，这种方法就是间接法，师：假设，我第二步要研究F 与 L 间的关系，如何控制B 一定， I 一定，改变L生：将两块U 型磁铁并在一起师：跟大家示范一下，好吗？（学生操作示范）好，有疑问的吗？生：两块磁铁并在一起应该是磁感应强度B 增强师：好，我们用多媒体来看看（PPT） ，磁感应强度B 增强了吗？生：没有，磁感线的疏密没有变化师：实际上在 U 型磁铁的侧面也有磁场，但比中间部分弱得多，现在就请大家动手实验，并将观察的现象及分析记录在表格中（教师下去巡视，并注意
10、收集学生记录纸）学生汇报：安培力F 的大小与 I、L、有关系，成正比师： F 与 B 的实验现象不明显，我们待会研究，有补充的吗？大家刚才的实验只是定名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案5 性的分析，并不是定量的探究，要定量探究，实验器材就要更精细，但是中学实验室没有这种专门测量安培力的仪器，一般的弹簧秤测量不出，老师就根据实验室中的一些常用的器材制作了这样一个简易的教具（出示实物、PPT） ，为了
11、看到它的细部特征，请大家看PPT 上的实物照片，这个是细弹簧，下端是一指针、挂钩，挂钩的下方是一个矩形线圈，线圈的两端连接在两接线柱上，矩形线圈的下边处在U 型磁铁的匀强磁场中。这里有一标尺，用铁夹固定，方便调节零刻度线，我们通过观察弹簧伸长量的变化，然后根据胡克定律（,fkxfk x） ，就可以知道安培力的大小【演示实验3】： 实验探究 （B、L 不变，研究F 与 I 的关系）【演示实验4】： 实验探究 （B、I 不变，研究F 与 L 的关系）师：用这装置控制B、L 不变，只要改变I，就可以直观观察出安培力F 的大小，我先调整这个指针在零刻线处；用电流表读出通过这个线圈的电流，用滑动变阻器来
12、改变电路中的电流大小。我们选择电流表的量程是0.5A，我们分别研究0.1A、0.2A、0.3A 时安培力的大小，也就是弹簧的伸长量的改变量，请一位同学来读数并汇报给大家，再请一个同学帮助记录数据，把数据填写在小黑板上的表格中。探究 F 与 I、L 的关系I / A x/（小格数）F/ N L0.30 3 3F0L0.20 2 2F0L0.10 1 F02L0.10 2 2F03L0.10 3 3F0师： 我们假设弹簧每伸长1 小格需要的力是F0。 那 2 格、 3 格时安培力大小分别是2 F0、3 F0，分析表格中的数据，你可以得到什么结论？生： F 与 I 有关，在B、L 一定时， FI。师
13、：再分析表格中的数据，你又可以得到什么结论？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案6 生：根据第3、4、5 组数据， B、I 一定时， FL【演示实验5】： 实验探究 （I、L 不变，研究F 与 B 的关系）师：第三步我们研究F 与 B 的关系生：控制I 和 L 不变，改变B 的强度师：如何改变B生：换用磁性更强的U 型磁铁师： （出示大个的U 型磁铁） 你能知道它强多少吗？L 不变吗？看来这不是最佳
14、途径，我们应将U 型磁铁的磁场换做会变化的匀强磁场（取下磁铁盒） ，通过什么途径得到变化的磁场？那变化的匀强磁场呢？生：电磁铁师： （PPT）老师将两个同型号带铁心的螺线管串联，改变励磁电流就改变了两铁心间的磁场强弱，相关资料证实磁场强弱正比于励磁电流的大小，将磁场强弱用励磁电流的大小来体现， 这种把不易直接测量的物理量转化成易测量的量来进行的方法称为间接法，记录磁场强弱只需记录励磁电流的大小，我们用另一电流表记录（出示电表并连接电路） ，请一位同学来读数并汇报给大家，再请一个同学帮助记录数据，把数据填写在小黑板上的表格中。I、 L 不变，研究F 与 B 的关系B（励磁电流I / A）x/（格
15、数）F/ N 0.10 1 1F00.20 2 2F00.30 3 3F0师：分析表格中的数据，你可以得到什么结论？生： I、L 一定时， FB师：今天我们才做几次的实验，物理学家通过大量的更精确的实验，得出 FI、FL、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案7 F B，也就是 FBIL ，写作 F=kBIL ，如果各量取国际单位制中的标准单位，比例系数k就等于 1，就可写作F=BIL（出示 PPT)
16、【演示实验6】：安培力实验（ I平行于 B）观察当开关闭合时，金属导体的运动状态师：这一结论有没有普遍性呢？请大家再看一实验，注意观察，当开关闭合的时候，金属导体的运动状态。你们看到什么现象？ （切换到视频）生：金属导体不动，师：这个现象说明什么问题？生：没有安培力师： (PPT)对比两种情形 (板书画出B 与 I 的关系图 )，B、I、L 都相同，可是安培力不同，说明什么生：安培力的除了跟电流的强弱、磁场的强弱、通电直导线在磁场中的强度有关，还与直导线放置在磁场中的角度有关。（板书 2：2、安培力的决定因素：B I L ）三、理论推导安培力计算公式（从特殊到一般）1、提出问题：如果导线与磁场
17、不垂直也不平行时有安培力吗？安培力又是多大呢？ （演示小角度时的滚动）2、研究方法：用已有的经验（当 =90o时，即电流与磁场垂直时 F=BIL ； 当 =0o时，即电流与磁场平行时F= 0）来解决新问题3、 组织学生讨论，然后理论推导当0o 90o时，即电流与磁场互成角度时，请大家思考一下，怎样计算这时的安培力的大小呢？（学生讨论、理论推导）4、小组汇报（1）可运用分解的方法，将磁感应强度分解到电流方向和与电流垂直的方向上。得出 F=BIL sin名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
18、 - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 福州七中李治展教案8 （2）将导线射影到与磁场垂直的方向上（有效长度）。F=BIL sin数学上恰好是BI与导线在磁场垂直方向的射影Lsin的乘积，（出示PPT)说明射影为有效长度（板书 3：3、安培力大小：F = BILsin ）师：结论适合于匀强磁场，在非匀强磁场中，如果L 很短也适用四、课堂小结通过本堂课的学习，我们知道什么是安培力，安培力大小的决定因素，会计算安培力的大小，体验了在探究安培力的过程，再次运用控制变量法、间接法，从特殊到一般，由简单到复杂的研究方法，实验探究与理论推导相结合的研究方法，力是矢量， 那安培力的方向与哪些因素有关（板书 4：4、安培力方向？）大家可根据刚才自己实验中发现的问题，下一节课再作研究（PPT、谢谢大家，行礼）五、布置作业：板书设计：6.1 探究磁场对电流的作用1、安培力：磁场对电流的作用力2、安培力的决定因素：B I L 3、安培力大小：F = BILsin4、安培力方向？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -