(共21张PPT)
第3章
第4节
通电导线在磁场中受到的力
安培力(Ampere
force)的方向
1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。
实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。
思考与讨论
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
实验结果分析
试画出下述两实验结果的正视图：
B
B
I
F
I
F
F、B、I方向关系
左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向
遵循左手定则
再次提醒：一定要使用左手！
F、B、I方向关系
安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，
即垂直于电流和磁场所在的平面
B
I
F
I
B
F
F
I
B
F
I
B
I
B
F
二、安培力方向的判断
F
I
B
F
I
α
α
B
B
I
F
α
B
30°
F
F
I
I
B
B
二、安培力方向的判断
问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
请使用刚学过的知识解释本实验结果。
同向电流相互吸引。
反向电流相互排斥。
结论:
F
F
F
同向电流
F
反向电流
（1）
在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
问题:如果既不平行也不垂直呢？
即：
（2）平行时：
B
θ
I
三、安培力的大小
I
B
把磁感应强度B分解为两个分量：
一个分量与导线垂直
B1=Bsinθ
另一分量与导线平行
B2=Bcosθ
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定
即F=ILB1
F=ILBsinθ
θ
B2
B1
将B1=Bsinθ代入得
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
三、安培力的大小
公式：
F=ILBsinθ
θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场
问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？
三、安培力的大小
结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。
问题2：F、B、I一定两两垂直吗？
0
0.02N
水平向右
0.02N
垂直导线，
斜向左上方
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向
I
B
I
B
30°
I
B
巩固练习
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）
、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
.
四、磁电式电流表
电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。
这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。
电流表的构造
电流表的工作原理
如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。
θ
由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。
电流表的工作原理
θ=NBIS/k
电流表的特点
1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；
2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；
3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。
ABD
1、下列说法中正确的是（
）
A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零
B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零
C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零
D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零
课堂练习
2、关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是(
)
A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面
BCD
课堂练习
BCD
3、一根长为0.2
m的电流为2
A的通电导线，放在磁感应强度为0.5
T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（
）
A、0.4N
B、0.2N
C、0.1N
D、0
×
4、试画出下列各图中安培力的方向：
课堂练习
5、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象
是(
)
A.弹簧向上收缩
B.弹簧被拉长
C.弹簧上下振动
D.弹簧仍静止不动
S
C
课堂练习教
学
设
计
课题
通电导线在磁场中受到的力
课型
新授
课时
1课时
教学目标（包括知识的理解、运用和迁移能力）
1、了解安培力的概念，知道安培力的方向既与磁场方向垂直，又与导线垂直。
2、会用左手定则判断安培力的方向。
3、知道安培力公式F=ILB的适用条件，会计算匀强磁场中安培力的大小。
4、了解磁电式电流表指针偏转的原理。
学情分析（学生的基础及特点）
左手定则是判断电流或运动电荷在磁场中受力方向的有用手段，由于初中课程并不要求学生掌握左手定则，所以，本课教学时应当给学生提供足够的练习机会，让学生通过反复的练习予以掌握。磁电式电流表是安培力的典型应用，要结合磁电式电流表的教学，对学生进行技术教育。让学生从中看到，在电流表中通过怎样的技术处理，使电流表线圈受力偏转之后能保持平衡状态，使磁场始终保持与线圈平行，以使磁场力仅与电流大小成正比，从而保证电流表的刻度均匀，等等。
教材分析（本节课在教材中和考纲中的地位、作用、特点及重点、难点、易错、易混点）
本节课是在了解磁场概念的基础上对磁场基本特性应用的一节课；安培力是高考重点概念之一，也是磁场基本特性的应用之一，学习本课为后面2节课“磁场对运动电荷的作用力”及“带电粒子在匀强磁场中的运动”做好学习铺垫；也为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础。
学习重点：安培力的方向和大小的计算，左手定则。
学习难点：安培力与哪些因素有关的探究，以及安培力方向的探究。左手定则的运用。
易错点：安培定则和左手定则
易混点：安培力方向的特点既和磁场的方向垂直也和电流的方向垂直，但是磁场和电流的方向不一定垂直。
教学策略（处理本节课重点、难点、易错、易混点的方法）
对于本课重点的学习，侧重于让学生通过练习和学生之间的交流。对于本课难点的突破，通过让学生画出立体图以及从立体图转化成平面图来加深印象。本节课以学生思考，讨论，交流为主，老师指导点拨，充分展示学生，让学生进行讨论，在质疑中生成新知
教
学
流
程
知识探究与落实思路及设计
学生活动
教师活动
导入
磁场对通电导体是否有力的作用在前面已经有初步了解。我们这节课将对通电导线在磁场中受到的力做进一步的讨论。新授一、安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力.过渡:既然安培力是通电导线在磁场中受到的力那么它的方向和大小就可能与这两者都有关系,我们先研究------安培力的方向.安培力的方向演示实验：教师按照课本p81页图3.1-3进行实验：（培养观察能力体会控制变量法）
（1）?改变电流的方向，观察发生的现象。学生观察：（现象1）导体向相反的方向运动。
（2）?交换磁铁的位置，再观察发生的现象。学生观察：（现象2）导体又向相反的方向运动。?教师指出：磁场对电流有力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关。引导:画出课本91页的图3.4-1,知道电流元受力的方向与磁场的方向、电流元的方向三者不但不在一条直线上，而且不在一个平面里。因此研究安培力的问题要涉及三维空间，我们要把立体图转化成平面图。下面我们转化两个情景，来帮助我们找规律。总结得出左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这是拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.巩固练习,强调安培力的方向既和磁场的方向垂直也和电流的方向垂直，但是磁场和电流的方向不一定垂直.引申:分析平行通电直导线之间的相互作用总结规律:同向电流相互吸引,方向电流,相互排斥.提问,由前面所学知识分析通电直导线之间的作用力引导:导线1受到导线2的作用力,是因为导线1处在导线2产生的磁场中.可以用牛顿第三定律分享两条导线之间的相互作用力.
让学生介绍有关安培的相关情况，可以多找几名学生进行补充和完善观察,讨论,总结根据自己的理解进行转化由左手定则判断刚才的实验现象
板书标题指出安培在研究磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献,为了纪念他,人们把通电导线在磁场中受到了力称为安培力教师在学生介绍的基础上，进行针对性的补充演示对立体图到平面图的转化的方法和技巧进行指导充分调动学生参与的积极性，让学生积极主动的发表自己的观点
教
学
流
程
知识探究与落实思路及设计
学生活动
教师活动
安培力的大小我们采用从特殊到一般的方法来学习求安培力大小的方法。先介绍两种特殊情况
在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。即F=ILB平行时F=0引申：如果既不平行也不垂直呢？提问：是不是分解磁场和电流都可以呢？为什么？强调：磁感应强度是矢量，电流是标量所以只能分解磁感应强度。总结得出F=ILBsinθ(此公式只适用于匀强磁场)磁电式电流表认识电流表的构造，强调两点：一是磁场的特点，不是匀强磁场，但是同一圆上磁场强弱相同。二是铁芯，线圈和指针是一个整体，可以转动了解磁电式电流表工作的原理：思考为什么指针会偏转?为什么不会一直转？体会磁电式电流表的特点：一灵敏度高，二刻度均匀（因为安培力的大小和电流大小成正比）三根据偏转方向可判断电流方向。课堂小结认识了安培力的大小和方向以及在生活中的应用。课堂练习下列说法中正确的是（
ABD
）
A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零2、关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是(BCD
)A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I
思考，讨论学生展示并形成讨论，进行答案整合自主阅读课本，思考老师提出的问题
板书教师诱导并让学生结合矢量的运算方法进行分析
教师梳理展示，并强调关键点老师展示课件，强调磁电式电流表的构造和工作原理
教
学
流
程
知识探究与落实思路及设计
学生活动
教师活动
所确定的平面3、一根长为0.2
m的电流为2
A的通电导线，放在磁感应强度为0.5
T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（
BCD
）A、0.4N
B、0.2N
C、0.1N
D、0
整理落实
课堂小结
作业布置：复习左手定则和安培力大小的计算方法完成课本94页问题与练习
板书设计：第四节
通电导线在磁场中受到的力一、安培力——磁场对电流的作用力。二、?左手定则：伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，这时大拇指所指方向即为通电导线在磁场中的所受安培力的方向。
安培力的方向：既跟磁场方向垂直又跟电流方向垂直三、安培力的大小：两种特例：F=ILB（I⊥B）???F=0?
（I∥B）
一般情况下：F=ILBsinθ
四、磁电式电流表
教学反思：这节课总体来说是成功的，基本达到了预期的效果。课堂上我重点抓住了学生的求知欲，引领学生思考、讨论、练习，激发学生的想象力，学生能较好的应用所学知识判断安培力的方向求解安培力的大小。
这节研究课使我认识到：不要低估自己的学生，他们的潜力是无穷
。只要教师搭建适当的阶梯他们即可攀登。一节课中情景的创设是很重要的，它能尽快引领同学进入所学的课程中去，良好的氛围有了，学生的激情才会激发出来，学生才会有兴趣，课堂上表现才会积极，才会真正主动去探究并促成问题的解决，这样学生才是课堂的真正的主人。
1举例说明：生活中利用磁场对通电导线作用力而工作的例子。
电动机，磁悬浮列车，以及电风扇，电动剃须刀等
老师举例电磁炮，并演示其工作的原理。
实验探究：采用控制变量法探究安培力的方向与电流方向和磁感应强度方向之间的关系，总结出左手定则。
练习：判断安培力的方向。
理论探究：由电流和磁场垂直到成一定夹角，推导安培力的大小的表达式。
阅读总结：磁电式电流表的构造和工作原理。
课堂练习：1、下列说法中正确的是（
ABD
）
A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零
B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零
C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零
D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零
2、关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是(BCD
)
A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用
B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直
C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直
D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平面
3、一根长为0.2
m的电流为2
A的通电导线，放在磁感应强度为0.5
T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（
BCD
）
A、0.4N
B、0.2N
C、0.1N
D、0
