磁場(chǎng)對(duì)電流的作用•教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1．掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法。
2．掌握左手定則。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．重點(diǎn)是在掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的基礎(chǔ)上，掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法，并能熟練地運(yùn)用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的方向。
2．計(jì)算磁場(chǎng)力時(shí)，對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的不同空間位置，正確地運(yùn)用不同的三角函數(shù)和題目提供的方位角來計(jì)算是難點(diǎn)。
三、主要教學(xué)過程
（一）引入新課
復(fù)習(xí)提問：
1．磁感應(yīng)強(qiáng)度是由什么決定的？
答：磁感應(yīng)強(qiáng)度是由產(chǎn)生磁場(chǎng)的場(chǎng)電流的大小、分布和空間位置確定的。
2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是什么？
3．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式在什么條件下才成立？
成立。
4．垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線長(zhǎng)L=1cm，通電電流強(qiáng)度I=10A，若它所受的磁場(chǎng)力F=5N，求（1）該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多少？（2）若導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向。
答：因通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，所以根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式
5．若上題中通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入該磁場(chǎng)中，那么磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力是多少？
答：當(dāng)電流仍為I=10A，L‖B時(shí)，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，仍為B=0.5T，而通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F為零。
（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（板書）
我們已經(jīng)了解到通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)，它將受到磁場(chǎng)力的作用，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式可以得出：
F=BIL
當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中，它所受的磁場(chǎng)力為零?？磥磉\(yùn)用F=BIL來計(jì)算磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的大小是有條件的，必須滿足L⊥B。
磁場(chǎng)力方向的確定，由左手定則來判斷。
提問：如果通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角為θ時(shí)，如圖1所示磁場(chǎng)力的大小是多少？怎樣計(jì)算？
讓學(xué)生討論得出正確的結(jié)果。
我們已知，當(dāng)L⊥B時(shí)，通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大，F(xiàn)=BIL，而當(dāng)L∥B時(shí)F=0，啟發(fā)學(xué)生將B分解成垂直L的B⊥和平行L的B∥，因平行L的B∥對(duì)導(dǎo)線作用力為零，所以實(shí)際上磁場(chǎng)B對(duì)導(dǎo)線L的作用力就是它的垂直分量B⊥對(duì)導(dǎo)線的作用力，如圖2所示。即
F＝ILB⊥=ILBsinθ
磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力——安培力（板書）
大?。篎=ILBsinθ（θ是L、B間夾角）
方向：由左手定則確定。
黑板上演算題：下列圖3中的通電導(dǎo)線長(zhǎng)均為L(zhǎng)=20cm，通電電流強(qiáng)度均為I=5A，它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求它們所受磁場(chǎng)力（安培力）。
讓五個(gè)同學(xué)上黑板上做，其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做，若有做錯(cuò)的，講明錯(cuò)在哪兒，正確解應(yīng)是多少，并把判斷和描述磁場(chǎng)力方向的方法再給學(xué)生講解一下（如圖4示）。
例1．兩根平行輸電線，其上的電流反向，試畫出它們之間的相互作用力。
分析：如圖5所示，A、B兩根輸電線，電流方向相反。通電導(dǎo)線B處在通電導(dǎo)線A產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，受到A產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用；通電導(dǎo)線A處在通電導(dǎo)線B產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，受到B產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用。我們可以先用安培定則確定通電導(dǎo)線B在導(dǎo)線A處的磁場(chǎng)方向BB，再用左手定則確定通電導(dǎo)線A受到的磁場(chǎng)力FA的方向；同理，再用安培定則先確定通電導(dǎo)線A在導(dǎo)線B處的磁場(chǎng)方向BA，再用左手定則確定通電導(dǎo)線B受到的磁場(chǎng)力FB的方向。經(jīng)分析得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用力是斥力。
完成上述分析，可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫出電流方向相同的平行導(dǎo)線間的相互作用力，自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用是引力。
例2．斜角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，滑軌間距為L(zhǎng)=10厘米，將一個(gè)質(zhì)量為m=30g，電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上，若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在滑軌上，如圖6，求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少？
解：合上開關(guān)S后金屬棒上有電流流過，且金屬棒保持靜止，由閉合電路歐姆定律
金屬棒靜止在滑軌上，它受到重力mg1和滑輪支持力N的作用，因軌道光滑，二力金屬棒不可能平衡，它必然還受到垂直于滑軌平面的磁場(chǎng)的安培力作用才能平衡，根據(jù)題意和左手定則判斷出，磁場(chǎng)方向垂直滑軌面斜向下，金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上，如圖7所示，由進(jìn)一步受力分析得出，若金屬棒平衡，則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等，方向相反：
F-mgsinθ=0……①
又 F=BIL代入①得BIL=mgsinθ
（三）課堂小結(jié)
1．當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力大，F(xiàn)=BIL；當(dāng)通電直導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力為零。
2．當(dāng)通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向間的夾角為θ時(shí)，通電導(dǎo)線受到磁場(chǎng)的安培力F=ILBsinθ。
3．磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的安培力的方向，用左手定則來判斷。（其內(nèi)容在書中p．226）
課外作業(yè)：物理第三冊(cè)（選修）p．227練習(xí)二。
一、教學(xué)目標(biāo)
1．掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法。
2．掌握左手定則。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．重點(diǎn)是在掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的基礎(chǔ)上，掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法，并能熟練地運(yùn)用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的方向。
2．計(jì)算磁場(chǎng)力時(shí)，對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的不同空間位置，正確地運(yùn)用不同的三角函數(shù)和題目提供的方位角來計(jì)算是難點(diǎn)。
三、主要教學(xué)過程
（一）引入新課
復(fù)習(xí)提問：
1．磁感應(yīng)強(qiáng)度是由什么決定的？
答：磁感應(yīng)強(qiáng)度是由產(chǎn)生磁場(chǎng)的場(chǎng)電流的大小、分布和空間位置確定的。
2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是什么？
3．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式在什么條件下才成立？
成立。
4．垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線長(zhǎng)L=1cm，通電電流強(qiáng)度I=10A，若它所受的磁場(chǎng)力F=5N，求（1）該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多少？（2）若導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向。
答：因通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，所以根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式
5．若上題中通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入該磁場(chǎng)中，那么磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力是多少？
答：當(dāng)電流仍為I=10A，L‖B時(shí)，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，仍為B=0.5T，而通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F為零。
（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)
1．磁場(chǎng)對(duì)電流的作用（板書）
我們已經(jīng)了解到通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)，它將受到磁場(chǎng)力的作用，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式可以得出：
F=BIL
當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中，它所受的磁場(chǎng)力為零?？磥磉\(yùn)用F=BIL來計(jì)算磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的大小是有條件的，必須滿足L⊥B。
磁場(chǎng)力方向的確定，由左手定則來判斷。
提問：如果通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角為θ時(shí)，如圖1所示磁場(chǎng)力的大小是多少？怎樣計(jì)算？
讓學(xué)生討論得出正確的結(jié)果。
我們已知，當(dāng)L⊥B時(shí)，通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大，F(xiàn)=BIL，而當(dāng)L∥B時(shí)F=0，啟發(fā)學(xué)生將B分解成垂直L的B⊥和平行L的B∥，因平行L的B∥對(duì)導(dǎo)線作用力為零，所以實(shí)際上磁場(chǎng)B對(duì)導(dǎo)線L的作用力就是它的垂直分量B⊥對(duì)導(dǎo)線的作用力，如圖2所示。即
F＝ILB⊥=ILBsinθ
磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力——安培力（板書）
大?。篎=ILBsinθ（θ是L、B間夾角）
方向：由左手定則確定。
黑板上演算題：下列圖3中的通電導(dǎo)線長(zhǎng)均為L(zhǎng)=20cm，通電電流強(qiáng)度均為I=5A，它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求它們所受磁場(chǎng)力（安培力）。
讓五個(gè)同學(xué)上黑板上做，其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做，若有做錯(cuò)的，講明錯(cuò)在哪兒，正確解應(yīng)是多少，并把判斷和描述磁場(chǎng)力方向的方法再給學(xué)生講解一下（如圖4示）。
例1．兩根平行輸電線，其上的電流反向，試畫出它們之間的相互作用力。
分析：如圖5所示，A、B兩根輸電線，電流方向相反。通電導(dǎo)線B處在通電導(dǎo)線A產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，受到A產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用；通電導(dǎo)線A處在通電導(dǎo)線B產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，受到B產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用。我們可以先用安培定則確定通電導(dǎo)線B在導(dǎo)線A處的磁場(chǎng)方向BB，再用左手定則確定通電導(dǎo)線A受到的磁場(chǎng)力FA的方向；同理，再用安培定則先確定通電導(dǎo)線A在導(dǎo)線B處的磁場(chǎng)方向BA，再用左手定則確定通電導(dǎo)線B受到的磁場(chǎng)力FB的方向。經(jīng)分析得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用力是斥力。
完成上述分析，可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫出電流方向相同的平行導(dǎo)線間的相互作用力，自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用是引力。
例2．斜角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，滑軌間距為L(zhǎng)=10厘米，將一個(gè)質(zhì)量為m=30g，電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上，若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在滑軌上，如圖6，求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少？
解：合上開關(guān)S后金屬棒上有電流流過，且金屬棒保持靜止，由閉合電路歐姆定律
金屬棒靜止在滑軌上，它受到重力mg1和滑輪支持力N的作用，因軌道光滑，二力金屬棒不可能平衡，它必然還受到垂直于滑軌平面的磁場(chǎng)的安培力作用才能平衡，根據(jù)題意和左手定則判斷出，磁場(chǎng)方向垂直滑軌面斜向下，金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上，如圖7所示，由進(jìn)一步受力分析得出，若金屬棒平衡，則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等，方向相反：
F-mgsinθ=0……①
又 F=BIL代入①得BIL=mgsinθ
（三）課堂小結(jié)
1．當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力大，F(xiàn)=BIL；當(dāng)通電直導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力為零。
2．當(dāng)通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中，導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向間的夾角為θ時(shí)，通電導(dǎo)線受到磁場(chǎng)的安培力F=ILBsinθ。
3．磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的安培力的方向，用左手定則來判斷。（其內(nèi)容在書中p．226）
課外作業(yè)：物理第三冊(cè)（選修）p．227練習(xí)二。