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视频标签：磁场对电流的作用
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视频课题：高中物理鲁科版选修3-1第六章第1节探究磁场对电流的作用-福建
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鲁科版选修3-1第六章第1节探究磁场对电流的作用-福建省厦门第一中学
普通高中课程标准实验教科书 山东科学技术出版社 物理选修3-1
第6章 第1节 探究磁场对电流的作用
一、教学目标
1．通过铝桥演示实验探究磁场对电流是否存在力的作用。通过分组探究培养团结协作的团队精神。
2．进一步通过铝桥学生分组实验探究安培力的方向与磁场的方向以及电流的方向的关系，得出左手定则。培养学生的观察能力、分析综合能力。
3．通过自制道具演示实验探究安培力的大小与磁场强度B的大小、导线电流I的大小以及导线的长度 L之间的关系，导出安培力大小的表达式。体会控制变量法、等效替代法等思想方法。 二、教学重点、难点
1．掌握安培力方向的判定(左手定则) 以及看懂立体图,熟悉各种角度的侧视图,俯视图和剖面图。
2．探究安培力的大小与磁场强度的关系，掌握匀强磁场中安培力大小的计算。 三、教学资源
会动的铝箔“天桥”，安培力方向的三维立体模型，左手手模，探究安培力大小的自制道具，记录实验数据的EXCEL表格，课件，视频。 四、学情分析
1．学生在此之前已学习了磁体和电流周围会有磁场存在，也知道了电流可以产生磁场。根据牛顿第三定律，可以结合本节课的内容进一步探究一下磁场对通电导线是否也有力的作用。
2．根据高二学生的学习特点，课堂节奏相对比较紧凑，内容较为充实。 高中生喜欢动手做实验，具有自主探索的精神，所以课堂安排了分组实验让学生动手。 五、教学过程
教学 环节
教师活动
学生活动
教学资源安排 设计意图 （一） 情境导入 5min 师：[设疑]前面学习了电场和磁场，电和磁之间是否存在着某种内在联系？
[flash演示]奥斯特实验
[提问]
小磁针的偏转说明了什么？ [分析与讨论]
小磁针在磁场中受磁场力的作
用才会发生偏转，实验结果说明，不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。通电导线通过周围产生的磁场对磁体有力
1、观看实验短片并思考问题
2、学生回答：不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。
1、激发学生学习本堂课知识的热情。 2、引导学生进入新课学习
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的作用（电流→磁场→磁体）。那根据牛顿第三定律可知，磁体通过周围的磁场对通电导线也应该有力的作用（磁体→磁场→电流？）。下面我们就用一个迷你小实验来探究一下磁场对通电导线是否也有力的作用呢？
【探究一】如何用已有的器材探究磁场对电流是否存在力的作用？ [演示实验]
会动的铝箔“天桥”：将电池与铝箔接通，观察铝箔的运动情况。 [总结]
当通电导线附近有磁体时，通电导线会受到力的作用。物理学上把磁场对电流的作用力称为安培力。 [板书]
一、安培力 1、概念：磁场对电流的作用力。
3、通过迷你实验引入新课，激发学生学习的兴趣和热情。感性认识磁场对通电导线有力的作用。
(二) 探究安培力的方向 15
min
[猜想]安培力的方向与什么因素有关？ 【探究二】 如何验证？三者的方向具体是什么关系? [分组实验]
依次改变流过铝箔的电流方向，交换磁铁的磁极位置，进一步观察铝箔的运动情况。并将电流的方向、磁场的方向和安培力的方向记录下来。 [学生演示]
用彩色木棍代表不同的物理量，将三者之间的空间立体关系用模型表示出来； 蓝色：磁场方向 黄色：电流方向 红色：安培力方向 [分析总结]
通过将四个模型旋转，发现四种不同的情况，三者的相对关
学生猜想：
①磁场的方向 ②电流的方向
[分析]
共有四种情况需要研究。
学生对于安培力的方向也就是左手定则一直缺乏立体空间上的认识，因此我特意利用彩色木棍将三个物理量的方向呈现在三维空间中。并通过实验探究、总结归纳、利用道具的旋转让
学生意识到三者之
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系均相同。物理学家安培通过长期的实验总结出通电直导线所受安培力方向的判定方法
——左手定则
示范讲授左手定则的内容：
伸开左手，让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，那么，拇指所指方向即为通电导线在磁场中的受力方向。 [板书] 2、方向：①F⊥B ， F⊥I 即F安⊥BI所在平面。 ②F，B ，I 遵循左手定则。 [例题] 1、试画出下列各图中安培力的方向：
观察模型并模仿学习左手定则。
间的相对位置是固定的，从而引导出左手定则。这个过程训练了学生的观察能力，总结归纳的能力，增强了空间想象能力。也锻炼了学生建构理想模型的意识和能力。
(三) 探究安培力的大小 16 min
[过渡]
安培力是个矢量，之前我们已经研究了它的方向，那么它的大小到底会与哪些因素有哪些？
【探究三】安培力的大小与什么因素有关？
研究方法：控制变量法。 [实验装置]
采用自制道具，得到安培力大小与磁场强度关系的实验的定量数据。 磁场大小：将导线绕在铁芯上，产生的磁场等效于马蹄形磁铁产生的磁场。通过前期测试已知，线圈产生的磁场大小与线圈中的电流大小成正比。通过
引导学生猜想：安培力大小的影响因素
(1) 磁场强度 B 的大小 (2) 导线电流 I 的大小 (3) 导线的长度 L
自制道具：
磁场电路：
通过猜想假设，讨论交流提高学生思考问题的能力。
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改变磁场电路中接入得滑动变阻器的阻值大小定量改变磁场的大小。
电流大小：将导线绕城100匝的线圈接入电路。通过改变线圈电路中接入得滑动变阻器的阻值大小定量改变电流的大小。
安培力的定量测量：将线圈横放在磁场线圈中，并与磁感线垂直（中间的磁场可以近似认为是匀强磁场）。再放置在电子秤上。由电子秤的读数即可得到安培力的大小。
（1）研究F与B的关系： 保持L、I不变 [实验方案]
①保持通电电流大小不变，保持线圈电流I2=0.60A。
②改变磁场大小：通过改变磁场电路中滑动变阻器的阻值，改变磁场电流的大小，分别取磁场电流 I1 =0.40 A，0.60 A，0.80 A，1.00 A，1.20A。 将相应的安培力的大小（电子秤的读数）记录在EXCEL表格中。
③将表格中的数据生成F-I1（F-B）图象。
[结论] F与B成正比。
（2）研究F与I的关系： 保持B、L不变 [实验方案]
①保持磁场强度不变，保持磁场电流I1=1.00A。
②改变通电电流：通过改变线圈电路中滑动变阻器的阻值，改变电流的大小，分别取线圈电流 I2 =0.40 A，0.60 A，0.80 A，1.00 A，1.20A。
实验（1）数据与图表：
实验（2）数据与图表：
线圈电路：
安培力的测量：
采用自制道具。得到定量的实验数据。这个过程主要训练学生正确运用科学思维方法，从定性和定量两个方面进行科学推理、找出规律、形成结论。
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将相应的安培力的大小（电子秤的读数）记录在EXCEL表格中。
③将表格中的数据生成F-I图象。
[结论] F与I成正比。
[分析总结]
经进一步研究表明：在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力最大，等于磁感应强度B、电流I和导线长度L的乘积，即 F=BIL。 强调：
①公式的适用条件——匀强磁场且B与I垂直。 ②各物理量单位：F－N，B－T，I－A，L－m（强调L指磁场中通电导线的长度）
③公式应用的推广：在非匀强磁场中，上述公式可近似用于很短的一段通电导线。因为当导线很短时，可近似认为各点的磁感应强度相等。
④当电流方向与磁场方向有一个夹角θ时，安培力大小如何计算？
[板书] 3、大小：
①当B⊥I时，F= BI L。 ②当BI时，F= 0。 ③当B与I的夹角为 时， F= BI Lsin。
学习安培力的计算公式、各物理量单位及其公式的适用条件和公式的推广
讨论：将磁感应强度分解为两个分量：与电流方向平行的分量B1对电流没有作用力，因此电流所受的作用力F完全由与电流方向垂直的分量B2决定，即 F= B2IL=BsinθIL
(四) 安培力的应用
8 min 物理来源于生活，最后必将再应用于生活。安培力在生活中的应用非常广泛。
军事上的应用：电磁炮
生产生活中：电气机车，无轨电车中的电动机
通过向学生介绍安培力在军事上、生
产生活上、物理仪器等各个方面应
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物理实验室：磁电式电流表 例题：（电流天平）如图所示的
天平可用来测定磁感应强度。天平的左臂放着质量为m1
的
砝码，右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为l，共N匝。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。当线圈没有通电时，天平处于平衡状态。当线圈中通有电流 I (方向如图)时，在天平右臂加上质量为m2
的砝码，天平重新平衡。求
磁场的磁感应强度？
用，帮助学生正确理解科
学·技术·社会·环境的关系，培养了学生的社会责任感。
（五） 课堂小结 布置作业 1 min
1.方法点拨：
控制变量法——在探究实验设计中，影响安培力的因素很多，如果将它们混在一起考虑，无法知道每个因素是怎样影响安培力的。因此，实验中通常只让某个因素(变量)变化，不让其他因素变化(控制变量)，这样便知道这个因素是如何影响安培力的了。 2.知识点点拨：
F方向的判断——左手定则 F大小的计算——F＝BIL
6.1 探究磁场对电流的作用
一、安培力
1、概念：磁场对电流的作用力。
2、方向：①F⊥B ， F⊥I 。F安⊥BI所在平面。 ②F，B ，I 遵循左手定则。 3、大小：①当B⊥I时，F= BI L。 ②当BI时，F= 0。
③当B与I的夹角为 时，F= BI Lsin。
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