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1、
第2課時(shí)(復(fù)習(xí)課)
一、教學(xué)目標(biāo)
復(fù)習(xí)上節(jié)課所學(xué)的知識(shí),加深對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的理解,能夠運(yùn)用安培力公式和磁感應(yīng)強(qiáng)度公式進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
重點(diǎn)是在掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的基礎(chǔ)上,掌握磁場(chǎng)對(duì)電流作用的計(jì)算方法,并能熟練地運(yùn)用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力的方向。
三、教 具:幻燈片、投影儀
四、教 法:復(fù)習(xí)提問,講練結(jié)合
五、教學(xué)過程
(一)引入新課
上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了安培力及磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念.這節(jié)課我們對(duì)上節(jié)課所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和應(yīng)用。
(二)進(jìn)行新課
復(fù)習(xí)提問:
1.磁感應(yīng)強(qiáng)度是由什么決定的?
答:磁感應(yīng)強(qiáng)度是由產(chǎn)生磁場(chǎng)的場(chǎng)電流的大小、分布
2、和空間位置確定的。
2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是什么?
答:磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式是B=。
3.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式在什么條件下才成立?
答:只有在通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,公式B=成立。
4.垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的通電導(dǎo)線長(zhǎng)L=1cm,通電電流強(qiáng)度I=10A,若它所受的磁場(chǎng)力F=5N,求(1)該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多少?(2)若導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放置,它所受的磁場(chǎng)力F為多大?該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多少?。
答:(1)因通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng),所以根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式:
B===0.5T
(2)導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放置,它所受的磁場(chǎng)力F為零,該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度
3、B仍是0.5T。
點(diǎn)評(píng):計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí),要注意導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置,此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B才等于導(dǎo)線所受安培力F與導(dǎo)線中電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值。當(dāng)導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放置時(shí),它所受的磁場(chǎng)力F為零,但磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)的性質(zhì)決定的,與導(dǎo)線放置方向及所受安培力大小無關(guān)。
5.安培力的方向如何判定?
答:用左手定則判定。伸開左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直,并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的四指指向電流的方向,那么,拇指所指的方向,就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。
6.投影并在黑板上演算下面的題目:下列圖3中的通電導(dǎo)線長(zhǎng)均為L(zhǎng)=20cm,通電電流
4、強(qiáng)度均為I=5A,它們放入磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求它們所受磁場(chǎng)力(安培力)。
讓三個(gè)同學(xué)上黑板上做,其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做,若有做錯(cuò)的,講明錯(cuò)在哪兒,正確解應(yīng)是多少,并把判斷和描述磁場(chǎng)力方向的方法再給學(xué)生講解一下(如下圖示)。
【例1】?jī)筛叫休旊娋€,其上的電流反向,試畫出它們之間的相互作用力。
分析:如下圖所示,A、B兩根輸電線,電流方向相反。通電導(dǎo)線B處在通電導(dǎo)線A產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,受到A產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用;通電導(dǎo)線A處在通電導(dǎo)線B產(chǎn)生的磁場(chǎng)中,受到B產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)力作用。我們可以先用安培定則確
5、定通電導(dǎo)線B在導(dǎo)線A處的磁場(chǎng)方向BB,再用左手定則確定通電導(dǎo)線A受到的磁場(chǎng)力FA的方向;同理,再用安培定則先確定通電導(dǎo)線A在導(dǎo)線B處的磁場(chǎng)方向BA,再用左手定則確定通電導(dǎo)線B受到的磁場(chǎng)力FB的方向。經(jīng)分析得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用力是斥力。
完成上述分析,可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫出電流方向相同的平行導(dǎo)線間的相互作用力,自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用是引力。
【例2】斜角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B,上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源,滑軌間距為L(zhǎng)=10厘米,將一個(gè)質(zhì)量為m=30g,電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上,若滑軌周圍存在著垂直
6、于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)閉合開關(guān)S后,金屬棒剛好靜止在滑軌上,如下圖所示,求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少?
解:合上開關(guān)S后金屬棒上有電流流過,且金屬棒保持靜止,由閉合電路歐姆定律:
I==6A
金屬棒靜止在滑軌上,它受到重力mg和滑輪支持力N的作用,因軌道光滑,僅此二力金屬棒不可能平衡,它必然還受到垂直于滑軌平面的磁場(chǎng)的安培力作用才能平衡,根據(jù)題意和左手定則判斷出,磁場(chǎng)方向垂直滑軌面斜向下,金屬棒受到磁場(chǎng)的安培力沿斜面向上,如圖所示,由進(jìn)一步受力分析得出,若金屬棒平衡,則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等,方向相反:
F-mgsinθ=0…
7、…①
又? F=BIL代入①得BIL=mgsinθ
T
(三)鞏固練習(xí)
練習(xí)1.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向,當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí),它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10-3N,問:該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?(讓學(xué)生回答)
應(yīng)答:根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義: B===0.1T
在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計(jì)算中要統(tǒng)一單位,計(jì)算中必須運(yùn)用國(guó)際單位。
再問:若上題中,電流不變,導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?若導(dǎo)線長(zhǎng)不變,電流增大為5A,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?
引導(dǎo)學(xué)生討論,得出正確的答案:2×10-3N,0.1T;1×10-2N,0.
8、1T,并指出,某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度由建立該磁場(chǎng)的場(chǎng)電流情況和該點(diǎn)的空間位置來決定,與檢驗(yàn)通電直導(dǎo)線的電流強(qiáng)度大小、導(dǎo)線長(zhǎng)短無關(guān)。
練習(xí)2.檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o電場(chǎng)存在,可以用什么方法?檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在,可以用什么方法?
回答:檢驗(yàn)有無電場(chǎng)存在,可用檢驗(yàn)電荷,把檢驗(yàn)電荷放在被檢驗(yàn)處,若該檢驗(yàn)電荷受到電場(chǎng)力作用,則該處有電場(chǎng)存在,場(chǎng)強(qiáng)不為零;若該檢驗(yàn)電荷沒有受到電場(chǎng)力作用,該處沒有電場(chǎng)存在或該處場(chǎng)強(qiáng)為零。檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在,可用“檢驗(yàn)電流”,把通電導(dǎo)線放在被檢驗(yàn)處,若該通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力作用,則該處有磁場(chǎng)存在,磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零;若該通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用,則該處無磁場(chǎng)存在,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。
追問
9、:如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力,該處是一定不存在磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎?
引導(dǎo)學(xué)生討論,得出“不一定”的正確結(jié)果。因?yàn)楫?dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放在磁場(chǎng)中,它是不受磁場(chǎng)力作用的(這是實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)論)。再次強(qiáng)調(diào)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的條件:通電直導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置。
再問:如何利用通電導(dǎo)線檢驗(yàn)?zāi)程幋艌?chǎng)的存在與否呢?
應(yīng)答:可以改變通電導(dǎo)線的方向,若在各個(gè)方向均不受磁場(chǎng)力作用,則該處沒有磁場(chǎng)。
再問:在通電導(dǎo)線在不同方法檢測(cè),至少檢測(cè)幾次就可確定該處沒有磁場(chǎng)存在?
應(yīng)答:至少在相互垂直的兩個(gè)方向上檢測(cè)兩次。先將其放在任意方向檢測(cè),若此時(shí)其不受磁場(chǎng)力作用,則再將通電導(dǎo)線沿垂直剛才的方向放置,若此時(shí)
10、其仍不受磁場(chǎng)力作用,則說明該處無磁場(chǎng)存在。
(四)課堂小結(jié)
1.當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力最大,F(xiàn)=BIL;當(dāng)通電直導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放入磁場(chǎng)中時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力為零。
2.安培力的大小與電流的大小,導(dǎo)線的長(zhǎng)短,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及電流方向跟磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)系。
3.磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的安培力的方向,用左手定則來判斷。
4.安培力的方向、電流的方向及磁場(chǎng)的方向三者之間的關(guān)系,安培力的方向一定同時(shí)垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向,即安培力垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所決定的平面,但磁場(chǎng)方向與電流方向不一定互相垂直。
(五)課外作業(yè):把課本P187-P188習(xí)題習(xí)題(A組)(1)-(3)題做在課本上,(4)、(5)題做在作業(yè)本上。
六、說明:
1.在本課教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生說明,磁感應(yīng)強(qiáng)度B只由磁場(chǎng)本身決定,而導(dǎo)線所受安培力F由B、I、L、電流方向跟磁場(chǎng)方向的夾角共同決定。
2.在教學(xué)中可簡(jiǎn)要說明F=BIL公式除了適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線外,也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的電流元。