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視頻標(biāo)簽：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線,作用力
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修3-1第三章第四節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》重慶
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人教版高中物理選修3-1 第三章第四節(jié)《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》重慶市松樹橋中學(xué)校
3.4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力
1.教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1、知道什么是安培力。知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向都垂直時(shí),它的方向的判斷----左手定則。知道左手定則的內(nèi)容,會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向,并會(huì)用它解答有關(guān)問題.
2、會(huì)推導(dǎo)安培力公式F=BILsinθ,并會(huì)用安培力公式F=BILsinθ解答有關(guān)問題。知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),電流受的安培力最小,等于零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電流受的安培力最大,等于BIL。
(二)過程與方法 通過演示實(shí)驗(yàn)歸納、總結(jié)。
通過演示實(shí)驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析歸納、實(shí)際運(yùn)用,使學(xué)生理解安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向的關(guān)系即左手定則。同時(shí)也通過控制變量的實(shí)驗(yàn)探究出安培力大小的計(jì)算公式及應(yīng)用條件。培養(yǎng)學(xué)生的空間想像能力。 (三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1、通過推導(dǎo)一般情況下安培力的公式F=BIL,使學(xué)生形成認(rèn)識(shí)事物規(guī)律要抓住一般性的科學(xué)方法。 2、使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法。
2.學(xué)情分析
空間想象能力對(duì)本節(jié)學(xué)習(xí)至關(guān)重要,為方便對(duì)問題的分析和便于列方程,在分析時(shí)將立體圖畫成平面圖,即畫成俯視圖、剖面圖或側(cè)視圖等。要使學(xué)生能夠看懂立體圖,熟悉各種角度的側(cè)視圖、俯視圖和剖面圖,對(duì)此學(xué)生常常混淆,需要一定的鞏固訓(xùn)練。
剛學(xué)磁感應(yīng)強(qiáng)度,對(duì)電流與磁場(chǎng)的方向關(guān)系的認(rèn)識(shí)主要停留在垂直這種特殊情況上，另外安培力是導(dǎo)線的總體長(zhǎng)度在磁場(chǎng)中收到的力的總和,這一點(diǎn)可以緩一步提醒,不要急于求成。
3.重點(diǎn)難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn): 安培力的大小計(jì)算和方向的判定。
教學(xué)難點(diǎn): 1、用左手定則判定安培力的方向 2、計(jì)算安培力大小時(shí),導(dǎo)體有效長(zhǎng)度的確定。
4.教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)觀察法、邏輯推理法、講解法
5.課前準(zhǔn)備
（1）學(xué)生的準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)課本及學(xué)案內(nèi)容
（2）教師的準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案
演示實(shí)驗(yàn)：蹄形磁鐵多個(gè)、導(dǎo)線和開關(guān)、細(xì)銅棒、電源、帶支架的刻度盤（自制）、線圈、帶箭頭的彩色棒（演示方向）、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備等。
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6.課時(shí)安排：2課時(shí)，本節(jié)課所學(xué)習(xí)內(nèi)容為第一課時(shí) 7.教學(xué)過程
7.1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力——第一學(xué)時(shí) 7.1.1教學(xué)活動(dòng)
活動(dòng)1【導(dǎo)入】視頻引入——【介紹電磁軌道炮】 【提出問題】 人造衛(wèi)星是用什么來發(fā)射的? 學(xué)生猜想：用火箭。
教師引導(dǎo)：對(duì)，非常好！近年來也有人提出能否用電磁炮來發(fā)射呢？什么是電磁炮呢？ 通過視頻讓學(xué)生體驗(yàn)到電磁炮的威力巨大，威力如此之大的電磁炮，其內(nèi)部又有什么玄機(jī)呢？從而引入安培力實(shí)驗(yàn)的探究。
活動(dòng)2【導(dǎo)入】魔術(shù)——同樣的左右手，為何右手靠近線圈沒反應(yīng)，左手靠近線圈竟然擺動(dòng)了？ 將磁鐵藏在左手手套里，引發(fā)學(xué)生的好奇，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和觀察能力，總結(jié)出是磁鐵給了線圈力，從而引出安培力！
【介紹安培力】安培在研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力方面做出了杰出的貢獻(xiàn),為了紀(jì)念他,人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的作用力叫做安培力。
介紹學(xué)習(xí)目標(biāo):這節(jié)課我們將對(duì)安培力的方向與大小作進(jìn)一步的探討。
點(diǎn)評(píng):軍事信息強(qiáng)化了問題的提出,激發(fā)了學(xué)生的好奇心,把他們的注意力一下子吸引到了課題上。用科學(xué)家的名字命名力,感染學(xué)生。 活動(dòng)3 小小科學(xué)家——類比研究
科學(xué)家為什么會(huì)想到去研究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力？通過類比電場(chǎng)對(duì)點(diǎn)和有力的作用，思考磁場(chǎng)對(duì)電荷是否有力的作用，而運(yùn)動(dòng)的電荷形成電流，磁場(chǎng)對(duì)電流是否有力的作用呢？ 活動(dòng)4【活動(dòng)4.1】實(shí)驗(yàn)探究——安培力的大小有哪些決定因素？定性認(rèn)識(shí)！
【探究的目標(biāo)1】安培力的大小受哪些因素影響,并且與這些因素之間有什么樣的關(guān)系? 器材:學(xué)生電源、帶支架的刻度盤、線圈、蹄形磁鐵（大小各一個(gè)）、導(dǎo)線等 方法:觀察線圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致指針偏轉(zhuǎn)的幅度大小。
探索(1)——控制其他量不變，對(duì)比大小磁鐵對(duì)線圈的作用強(qiáng)度，觀察指針偏轉(zhuǎn)幅度。 探索(2)——控制其他量不變，對(duì)比學(xué)生電源電壓不同的情況下對(duì)線圈的作用強(qiáng)度，觀察指針偏轉(zhuǎn)幅度。
學(xué)生總結(jié)：磁場(chǎng)越強(qiáng)，安培力越大， 電流越大，安培力越大。
【活動(dòng)4.2】實(shí)驗(yàn)探究——安培力的大小有哪些決定因素？定量認(rèn)識(shí)！
探索(1)：控制其他量不變，改變接入磁場(chǎng)的有效長(zhǎng)度，依次為1L、2L、3L，觀察指針偏轉(zhuǎn)角度。
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探索(2)：控制其他量不變，改變學(xué)生電源電壓，依次為2V、4V、6V，觀察指針偏轉(zhuǎn)角度。 學(xué)生總結(jié)：安培力與有效長(zhǎng)度L成正比，與電流成正比。結(jié)合定性和定量研究得到安培力的大小為F=KBIL。
老師點(diǎn)評(píng)：當(dāng)F、B、I、L均取國(guó)際單位時(shí)，k=1.F=BIL.這個(gè)公式只適用于B與I垂直時(shí)，此時(shí)F最大；當(dāng)B與I平行時(shí)，F(xiàn)=0； 當(dāng)B與I不垂直時(shí)，F(xiàn)=BILsinθ。（下個(gè)課時(shí)來研究） 反饋練習(xí)：如圖所示，兩根相距2m的平行光滑金屬導(dǎo)軌，水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ab棒垂直于導(dǎo)軌水平放置，當(dāng)通過它的電流為2A時(shí)，棒沿導(dǎo)軌作勻加速直線運(yùn)動(dòng)。問：ab棒受到的安培力大小? 活動(dòng)5安培力的方向與哪些因素有關(guān)呢？ 學(xué)生猜想：電流、磁場(chǎng)。
器材:學(xué)生電源、U形磁鐵、安培力導(dǎo)軌、銅棒、開關(guān)、導(dǎo)線等
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
磁場(chǎng)方向 電流方向
安培力
1 向上 2 向上 3 向下 4
向下
【引導(dǎo)提問】記錄金屬棒的受力?如何做圖?
【學(xué)生討論】把三維圖形轉(zhuǎn)換成二維圖形,可以選金屬棒的橫截面來畫圖。
點(diǎn)評(píng):左手定則是一個(gè)難點(diǎn),涉及三個(gè)物理量的方向,涉及三維空間,而學(xué)生的空間想象力還不強(qiáng)。為了解決這問題,教學(xué)中先設(shè)置一個(gè)應(yīng)用問題,將畫二維受力圖的應(yīng)用價(jià)值顯現(xiàn)出來,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,再引導(dǎo)學(xué)生如何將三維圖形轉(zhuǎn)換成二維圖形。
【引導(dǎo)歸納】如何將這么多種情況下的磁場(chǎng)、電流和安培力的方向統(tǒng)一在一個(gè)規(guī)律里邊呢? 用帶箭頭的彩色小棒在橡皮泥上比出三者之間的方向關(guān)系。
【左手定則】伸開左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直,并且跟手掌在同一個(gè)平面內(nèi),把左手放入磁場(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:拇指所指的方向,就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。 活動(dòng)6應(yīng)用：電動(dòng)機(jī)、簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)。
練習(xí)：下列表示磁場(chǎng)B、電流I和安培力F三者方向之間相互關(guān)系的圖中，其中正確的是( )
活動(dòng)7閱讀材料：美國(guó)福特級(jí)航母的電磁彈射系統(tǒng)模型
F
I
B
F
I
F
I
B
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2016年7月11日,第50屆范堡羅國(guó)際航展在英國(guó)范堡羅機(jī)場(chǎng)開幕。在航展現(xiàn)場(chǎng),國(guó)外廠商展出了美國(guó)福特級(jí)航母的電磁彈射系統(tǒng)模型,這艘世界最強(qiáng)航母的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)也隨之曝光。據(jù)介紹,福特號(hào)航母所采用的電磁彈射系統(tǒng)較現(xiàn)在的蒸汽彈射系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先,電磁彈射所需要的準(zhǔn)備時(shí)間更短,彈射機(jī)構(gòu)能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成能量充填,大大提升了艦載機(jī)的出動(dòng)頻率。其次,電磁彈射可以根據(jù)不同機(jī)型的需求設(shè)置不同的彈射力度,如此一來無論是重型戰(zhàn)斗機(jī)還是輕型無人機(jī),都可以使用彈射起飛的方式升空,而不需要擔(dān)心彈射力度過大對(duì)起落架造成損傷。不過,電磁彈射對(duì)于航母整體的電力功率輸出有較高的要求。建造排水量10萬噸的福特級(jí)航母采用核動(dòng)力驅(qū)動(dòng),內(nèi)部搭載雙反應(yīng)堆,為的就是能夠給艦載設(shè)備提供充足的電力。 活動(dòng)8【作業(yè)】鞏固練習(xí)，開拓視野。 【作業(yè)】
1、試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向。
2、利用已有的知識(shí)分析,如圖所示,兩根靠近的平行直導(dǎo)線通入方向相同的電流時(shí),它們相互間的作用力的方向如何?
課本94頁 課后作業(yè)2、3、4。
板書設(shè)計(jì)
3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力
一、安培力的方向： 1、用左手定則判定
2、左手定則的內(nèi)容：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。
二、安培力的的大小： 1、特殊情形：
導(dǎo)線方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向垂直時(shí)：ILBF
導(dǎo)線方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向平行時(shí)：0F 2、一般情況：
導(dǎo)線方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向的夾角為時(shí)： sinILBF
任務(wù)一：通過實(shí)驗(yàn)記錄安培力在四種情況下的方向。
| 實(shí)驗(yàn)序號(hào) | 磁場(chǎng)方向 | 電流方向 | 安培力方向 |
| 1 |
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|
| 2 |
 |
 |
|
| 3 |
 |
 |
|
| 4 |
 |
 |
序號(hào)1： 序號(hào)2：
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視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jjlqy.cn
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