物理磁场对电流的作用教案.docx
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1、 物理磁场对电流的作用教案 (一)教学目的 1.知道磁场对通电导体有作用力。 2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关,转变电流方向或转变磁感线方向,导体的受力方向随着转变。 3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。 4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动,是消耗了电能,得到了机械能。 5.培育学生观看力量和推理、归纳、概括物理学问的力量。 (二)教具 小型直流电动机一台,学生用电源一台,大蹄形磁铁一块,干电池一节,用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多),两根铝箔条(用透亮胶与铝箔筒的两端相连接),支架(吊铝箔筒用),如课本图12-10的挂图,线圈(参见图12-2
2、),抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。 (三)教学过程 1.引入新课 本章主要讨论电能;第一节和其次节我们讨论了获得电能的原理和方法,第三节我们讨论了电能的输送。电能输送到用电单位,要使用电能,这就涉及到用电器,以前我们讨论了电灯、电炉、电话等用电器,今日我们要讨论另一种用电器-电动机。 出示电动机,给它通电,学生看到电动机转动,提高了学习兴趣。 提问:电动机是依据什么原理工作的呢? 叙述:要答复这个问题,还得请同学们回忆一下奥斯特试验的发觉-电流四周存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使四周小磁针受力而转动)。依据物体间力的作用是相互的,电流对磁体施加力
3、时,磁体也应当对电流有力的作用。下面我们通过试验来讨论这个推断。 2.进展新课 (1)通电导体在磁场里受到力的作用 板书课题:第四节 磁场对电流的作用 介绍试验装置,将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图12-9)。用铝箔筒作通电导体是由于铝箔筒轻,受力后简单运动,以便我们观看。 演示试验1:用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路),让学生观看铝箔筒的运动状况,并答复小黑板上的题1:给静止在磁场中的铝箔筒通电时,铝箔筒会_,这说明_。 板书:1.通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关 教师说明:下面我们进一
4、步讨论通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关。 演示试验2:先使电流方向相反,再使磁感线方向相反,让学生观看铝箔筒运动后答复小黑板上的题2:保持磁感线方向不变,交换电池两极以转变铝箔筒中电流方向,铝箔筒运动方向会_,这说明_。保持铝箔筒中电流方向不变,交换磁极以转变磁感线方向,铝箔筒运动方向会_,这说明_。 归纳试验2的结论并板书:2.通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。 (3)磁场对通电线圈的作用 提问:应用上面的试验结论,我们来分析一个问题:假如把直导线弯成线圈,放入磁场中并通电,它的受力状况是怎样的呢? 出示方框线圈在磁场中的直观模型(磁极用两堆书代替),并出示如课
5、本上图12-10的挂图(此时,图中还没有标出受力方向)。 引导学生分析:通电时,图甲中ab边和cd边都在磁场中,都要受力,由于电流方向相反,所以受力方向也确定相反。提问:你们想想看,线圈会怎样运动呢? 演示试验3:将电动机上的电刷、换向器拆下(实质是线圈)后通过,让学生观看线圈的运动状况。 教师指明:线圈转动正是由于两条边受力方向相反,边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。 提问:线圈为什么会停下来呢? 利用模型和挂图分析:在甲图位置时,两边受力方向相反,但不在一条直线上,所以线圈会转动。当转动到乙图位置时,两边受力方向相反,且在同始终线上,线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。 板书结论:3
6、.通电线圈在磁场中受力转动,到平衡位置时静止。 (4)争论 教材中的“想想议议“。 小黑板上的题3:通电导体在磁场中受力而运动是消耗了_能,得到了_能。 3.小结:板书的四条结论。 4.作业(思索题):电动机就是依据通电线圈在磁场中受力而转动的道理工作的。但实际制成电动机时,还有些问题需要我们解决,比方:通电线圈不能连续转动,而实际电动机要能连续转动,这个问题同学们先思索,下节我们讨论。 (四)说明 1.受力方向与电流方向和磁感线方向垂直,这一点不能从试验直接得到(由于运动方向并不肯定是受力方向),且与后面学习联系不大,本教案没讲这一点。 2.教案最终的思索题是为下节学习作预备。 物理磁场对电
7、流的作用教案2 课前预习 一、安培力 1磁场对通电导线的作用力叫做_1_ 2.大小:(1)当导线与匀强磁场方向_2_时,安培力最大为F=_3_. (2)当导线与匀强磁场方向_4_时,安培力最小为F=_5_. (3) 当导线与匀强磁场方向斜交时,所受安培力介于_6_和_7_之间。 3方向:左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指_8_,并且都跟手掌在_9_,把手放入磁场中,让磁感线_10_,并使伸开的四指指向 _11_的方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的_12_方向 二、磁电式电流表 1.磁电式电流表主要由_13_、_14_、_15_、_16_、_17_构成. 2蹄形磁铁的磁场
8、的方向总是沿着径向匀称地分布的,在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的,这样不管线圈转到什么位置,线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行,I与指针偏角成正比,I越大指针偏角越大,因而电流表可以量出电流I的大小,且刻度是匀称的,当线圈中的电流方向转变时,安培力的方向随着转变,指针偏转方向也随着转变,又可知道被测电流的方向。 3、磁电式仪表的优点是_18_,可以测很弱的电流,缺点是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很弱。 课前预习答案 1安培力2垂直3BIL4平行50607BIL8垂直9同一个平面内10垂直穿入手心11电流12受力13蹄形磁铁 14 铁芯15绕在线框上的线圈16螺旋弹簧17指针
9、18灵敏度高 重难点解读 一、 对安培力的熟悉 1、 安培力的性质: 安培力是磁场对电流的作用力,是一种性质力。 2、 安培力的作用点: 安培力是导体中通有电流而受到的力,与导体的中心位置无关,因此安培力的作用点在导体的几何中心上,这是由于电流始终流过导体的全部局部。 3、安培力的方向: (1)安培力方向用左手定则判定:伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。 (2)F、B、I三者间方向关系:已知B、I的方向(B、I不平行时),可用左手定则确定F的唯一方向
10、:FB,FI,则F垂直于B和I所构成的平面(如下图),但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向。由于I可在图中平面内与B成任意不为零的夹角。同理,已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。 (3)用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。只要两导线不是相互垂直的,都可以用“同向电流相吸,反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线相互垂直时,用左手定则判定。 4、安培力的大小: (1)安培力的计算公式:FBILsin,为磁场B与直导体L之间的夹角。 (2)当90时,导体与磁场垂直,安培力最大FmBIL;当0时,导体与磁场平行,安培力为零。 (3)FBILsin要求L上各点处
11、磁感应强度相等,故该公式一般只适用于匀强磁场。 (4)安培力大小的特点:不仅与B、I、L有关,还与放置方式有关。L是有效长度,不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度,所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0 二、通电导线或线圈在安培力作用下的运动推断方法 (1)电流元分析法:把整段电流等效为多段很小的直线电流元,先用左手定则推断出每小段电流元所受安培力的方向,从而推断出整段电流所受合力方向,最终确定运动方向. (2)特别位置分析法:把通电导体转到一个便于分析的特别位置后推断其安培力方向,从而确定运动方向. (3)等效法:环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条
12、形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立。 (4)转换讨论对象法:由于电流之间,电流与磁体之间相互作用满意牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向. 典题精讲 题型一、安培力的方向 例1、电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如下图。该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转? 解:画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。电子流的等效电流方向是向里的,依据“同向电流相互吸引,反向电流相互排斥”,可判定电子流向左偏转。(
13、此题用其它方法推断也行,但不如这个方法简洁)。 答案:向左偏转 规律总结:安培力方向的判定方法: (1)用左手定则。 (2)用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。 (3)用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)。 题型二、安培力的大小 例2、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(垂直于纸面对里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L,且 。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 A. 方向沿纸面对上,大小为
14、B. 方向沿纸面对上,大小为 C. 方向沿纸面对下,大小为 D. 方向沿纸面对下,大小为 解析:该导线可以用a和d之间的直导线长为 来等效代替,依据 ,可知大小为 ,方向依据左手定则.A正确。 答案:A 规律总结:应用F=BILsin来计算时,F不仅与B、I、L有关,还与放置方式有关。L是有效长度,不肯定是导线的实际长度。弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度,所以任意外形的闭合线圈的有效长度L=0 题型三、通电导线或线圈在安培力作用下的运动 例3、如图11-2-4条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会(增大、减小还是不变?)水平面对
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