1.2安培力的应用 教学设计

《安培力的应用》教学设计
教学目标：
进一步学习安培力在生活、生产和科研中的广泛应用；
经历学习电流天平、磁电式电表及直流电动机结构的过程，探索这些科技产品背后的物理规律；
通过对安培力应用案例的学习，培养尊重科学、实事求是的科学态度，体会科学理论催化技术发明的作用。
教学重点：
电流天平的原理；
磁电式电表的原理；
直流电动机的原理。
教学难点：
建构力学模型，利用规律解决实际问题
教学方法：
演示实验，阅读，问题探究式教学，讲授。
课时安排：1课时
新课教学：
电流天平
设计方法：等效替代法
情境：如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂一矩形线圈，设线圈匝数为，底边cd长，放在待测匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于纸面向里。
设磁感应强度为，当线圈中通入如图所示方向的电流时，在天平左、右两边加上质量分别为、的砝码使天平平衡；
问题1：线圈所受安培力的方向是怎样的？大小怎样表示？
问题2：根据共点力平衡知识，天平平衡时，应满足什么样的关系？
保持线圈中电流的大小不变，使电流方向反向，通过在天平左盘加上质量为的砝码使天平再次平衡。
问题1：此时，线圈所受安培力的方向又是怎样的？大小怎样表示？
问题2：根据共点力平衡知识，此时，又应满足什么样的关系？
【讨论与交流】如果把上述情境中的线圈换成如图所示的四种不同形状的线圈，其中通电线圈匝数相同，变成MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，哪一种天平最容易失去平衡？由此说明了什么？
磁电式电表
【观察与思考】如图所示是磁电式电表内部结构示意图。
蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看做是均匀辐射分布的，无论通电线圈转到什么位置，线圈的平面总与磁场方向平行。
【思考问题】（1）线圈的转动是怎样产生的？
（2）线圈为什么不能一直转动下去？
（3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？
（4）能否通过电表指针的偏转方向判断通过电表电流的方向？
（5）磁电式电流电流刻度为什么是均匀的？
（6）磁电式电表的优点有哪些？
（7）磁电式电表的缺点有哪些？
（8）使用磁电式电表来测量较大的电流时，应当怎样做？
练习：磁电式电表的灵敏度较高，如果仅通过较小的电流就能使磁电式电表指针有显著的偏转，我们就认为该电表有较高的灵敏度。试根据磁电式电表的设计原理，简要列举提高磁电式电表灵敏度的办法，并说明相应的理由。
直流电动机
生活中不少设备装配了直流电动机，举例：
【讨论与交流】如图所示是直流电动机的内部结构示意图。
当线圈位于如图所示的四种状态时，所受安培力的情况如何？
直流电动机的线圈是如何实现连续不停地朝一个方向转动的？
换向器的作用：改变线圈中电流流入的方向，保证线圈沿同一方向持续转动下去。
直流电动机的优点是什么？
课堂小结：
掌握电流天平、磁电式电表、直流电动机等的工作原理及其应用。
课后作业：
第1题