2022-2023学年粤教版（2019）选择性必修第二册 1.1安培力 教案1

2022-2023学年粤教版（2019）选择性必修第二册
1.1安培力 教案
教学目标：
通过观察安培力大小及方向与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论，提高学生的科学探究能力；
经历推导安培力大小的表达式的过程，认识科学探究活动在物理学研究中的重要意义；
经历用左手定则来判断安培力方向，体验把三维空间模型转化为平面模型的过程；
通过对安培力规律的探究活动，培养学生尊重科学，实事求是的科学态度。
教学重点：
安培力的大小和方向
教学难点：
安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系
教学方法：
演示实验，问题探究式教学。
课时安排：1课时
实验引入：
在右图所示的装置进行实验，合上开关，当导体棒中有电流流过时，你会看到什么现象？导体棒就会因受力而发生运动。
这个力的方向该如何判断？
它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？
新课教学：
安培力的方向
概念：人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力。
安培力是一个矢量，既有大小又有方向。
【实验与探究】利用如图所示装置进行实验，探究影响安培力方向的因素。
【思考问题】（1）根据磁感应强度的定义式，请思考安培力的方向可能与哪些因素有关？
本实验用什么研究方法？
如何用一个截面图来表示电流的方向？
电流方向与磁场方向垂直时，安培力的方向与电流方向及磁场方向有怎样的关系？它们之间存在怎样的规律？
3、左手定则：伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内。让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流的方向，这时大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
理解：（1）安培力的方向既与电流的方向垂直，也与磁场方向垂直，即安培
力的方向垂直于电流方向与磁场方向所决定的平面，但电流方向不一定与磁场
方向垂直；
已知电流方向和磁场方向可以确定安培力的方向；
当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向与磁场方向所决定的平面，仍可以用左手定则判断安培力的方向。
【讨论与交流】在必修第三册中我们知道，两根通电直导线之间（如图所示）存在相互作用力。请根据安培定则和左手定则，分析在什么情况下这两根平行直导线会相互吸引，什么情况下这两根平行直导线会相互排斥。
练习：请在图中画出通电导体棒ab所受的安培力的方向。
磁场垂直水平面 磁场与水平面成角 磁场垂直斜面
安培力的大小
情境1：当通电导线与磁场方向平行时，如图（a），通电导线所受安培力的大小;
情境2：当通电直导线与磁场方向垂直时，如图（b），通电导线所受安培力的大小;
【思考问题】当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，如图（c），我们应该如何计算安培力呢？
一般情况下安培力的表达式：
理解：（1）长度为的导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于电流元；
公式中为通电导线的有效长度。（举例说明）
当通电导线受到几个安培力时，导线所受的安培力为这几个安培力的矢量和。
例题：在如图所示实验中，两根固定的金属导轨间距离为，处于蹄形磁铁两极中间的磁场可近似看成是匀强磁场，磁感应强度为且垂直导轨平面，金属棒长度为（），测得电路中电流大小为。金属棒由于受到安培力作用而沿轨道向前滚动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
求此时金属棒受到的安培力。
为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，同学们提出以下不同的建议：
同学甲：适当增加两导轨间的距离。
同学乙：换一根横截面积相同但更长的金属棒。
同学丙：适当增大金属棒中的电流。
谁的建议可行？为什么？
课堂小结：
知道安培力是磁场对通电导线的作用力，能运用左手定则来判断安培力的方向；
能根据安培定则和左手定则分析两根平行通电直导线间的相互作用；
能理解安培力的大小的表达式，并能进行简单的应用。
课后作业：
第1题，第3题