大单元教学设计1.1 磁场对通电导线的作用力 人教版高中物理选择性必修第二册.docx

第一章安培力与洛伦兹力

第1节磁场对通电导线的作用力

教材分析：

本节课程将深入探讨安培力的方向和大小，以及安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则），这些内容是本章的重点和难点。需要强调的是，安培力的方向始终与电流和磁感应强度的方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向之间可以存在任意角度。当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力达到最大值。对于这些概念的准确理解和应用，是本章的另一个难点。

物理核心素养：

物理观念：安培力的方向始终与电流和磁感应强度的方向垂直，这是由于安培力是由电流在磁场中受到的力，而电流的方向与磁感应强度的方向相互垂直，因此安培力的方向也会与这两个方向垂直。这一结论在物理学中有着广泛的应用，特别是在电力和磁力相互作用的场景中。

科学思维：推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小

科学探究：观察安培力与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。

科学态度与责任：通过实验演示、动手操作仪器，让学生体验安培力的特点，将理论联系实际。

教学重难点：

1、教学重点：安培力的方向和大小

2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系

教学方法与教具：

多媒体、视频片断、安培力演示仪、三维立体坐标等

教学过程：

一、新课引入

初次与大家见面，我并没有准备贵重的礼物，但为了表达我的诚意和心意，我亲手制作了一个小爱心。这个爱心虽然微小，但寄托了我的祝福和希望，希望你们能够喜欢这份简单而真挚的礼物。

(播放动图、音频）

问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？

通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。电流的单位是A，说的就是他。大家应该熟悉了吧。

我们高一学习力的时候，知道力的三要素是力的大小，力的方向和作用点。通电导线在磁场中所受的作用力作用点肯定在导线上。那么

问题：安培力的大小和方向是怎么样的呢？

二、新课教学

一、知识回顾

如何描述磁场强弱？

在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B

安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培

安德烈-马里安培（法语∶André-MarieAmpere，FRS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法国物理学家、数学家，经典电磁学的创始人之一。

（一）安培力的方向

实验探究

组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。

1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。

2.改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。

众多实验表明：通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直

实验结果分析

试画出下述两实验结果的正视图：

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

很难观察到具体的关系，换成立体图就更加清晰。通过用立方体的方式简单描述F、B、I的关系，比较之后，你能用简洁的方法表达F、B、I方向的关系？

请注意观察，我们发现力的方向与电流方向始终保持垂直，而磁感线的方向是从N极指向S极的。因此，力也与磁感线方向相互垂直。这就意味着，安培力的方向始终与导线和磁感应强度方向所在的平面保持垂直。换句话说，无论导线的放置方向如何，安培力的方向总是与导线和磁感应强度方向相互垂直。

问题：如何更加精确的判断安培力的方向呢?

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

课堂练习：例1利用左手定则，判断受力方向。

在这里普及一下打叉打点的知识，打点表示垂直纸面向外，好比如弓箭从纸面出来，我们看到的只有箭头的一个点，打叉表示垂直纸面向里，好比如弓箭进入纸面我们看到的只有箭尾的打叉图样。

通电导线电流可以产生磁场，我们在上面的实验基础上把磁铁换掉，用通电导线来替代，它们之间的作用力是怎么样的呢？

利用左手定则对实验进行简单的分析。

演示：平行通电直导线之间的相互作用（阅读）

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。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。

通过观察动图得出结论①同向电流相互吸引，②反向电流相互排斥。

（二）安培力的大小

研究一个力除了方向还有大小。（播放动图）通过前面的学习我们已经知道：垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I时，所受的安培力F为：

F=