探究磁场对电流的作用

林小玲

[设计思想]

1.通过学生分组探究实验，有利于充分体现“自主合作探究”的新课程理念。

2.在探究过程中进行定量实验，有利于突破教学难点。

3.通过模型的制作，使抽象的空间想象成为形象具体的实物展示，有利于知识的深入掌握。

[教材分析]

教材分析：本节课的知识内容重点是关于安培力规律的探究，从安培力大小和方向两个方面展开。本节课所采用的实验方案，可以对学生提高物理实验的技能有所帮助。本教学设计所采用的一些改进，更加有利于落实新课程所要求的知识、方法与情感教育的内容。

[教学目标]

1.知识与技能

（1）通过实验，探究出磁场对电流的作用力。

（2）会观察实验现象，体会控制变量在科学研究中的作用。

（3）知道什么是安培力，会计算安培力的大小；

（4）知道左手定則，会用左手定则判断安培力的方向

（5）知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理。

2.过程与方法

通过实验，探究安培力与哪些因素有关。

3.情感、态度与价值观

通过对安培力规律的探究，使学生养成尊重事实、把握客观的科学态度。

[教学重点与难点]

教学重点：探究安培力的大小，掌握左手定则，

教学难点：理解磁感应强度B的定义思路，左手定则涉及的空间关系。

[教学过程]

（一）复习引入

在前面的教学中我们知道了奥斯特通过简单的实验——南北放置的通电导线，导致小磁针东西指向，证实了电流周围存在磁场，对小磁针发生作用，那么磁场跟电流之间有没有力的作用呢？

（二）新课教学

利用课件显示实验装置并介绍。接通电路，请学生观察实验现象。

这说明了什么？

1.通电导体在磁场中受到力的作用——安培力

上述实验现象证明了通电导线在磁场里要受到力的作用。力是有大小的，那么磁场对电流的作用力大小与什么因素有关呢？引导学生讨论、猜测并回答。

进一步提问：我们可以用什么实验方案探究安培力与这些因素的关系？引导学生得出实验方法（控制变量法）。

接下来我们通过实验，重点探究安培力的大小与磁感应强度B、导线电流I和通电导线在磁场中的长度之间的关系。

2.科学探究 ---- 安培力

（1）探究安培力的大小：安培力大小如何测量？

演示实验，请同学们认真观察实验现象，问：当安培力增大时，观察到什么现象？（引导得了出：安培力越大，通电导体沿水平方向摆动距离越大）追问：可以通过什么方式表示安培力的大小？（引导得出：水平摆动距离）

为此，在磁体上钢板前加上刻度尺，根据通电导体沿水平方向偏转的格数可以确定安培力的大小。

式中a与G为定值，因此b的大小可以定量反应安培力的大小。在实验时，安培力的大小可直接用b的大小来表示。

方法：控制变量法、替代法

实验过程：把学生分成三个大组、若干小组，每一大组完成一个实验探究，把测量结果填入表格中，并根据表格数据在坐标纸上作图分析，得出结论，然后互相交流。总结：在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导体所受的安培力与磁感应强度B、导线电流I和通电导线在磁场中的长度L都成正比，即F∝BIL；若式中各物理量匀取国际制单位的主单位时，比例系数为1，则安培力大小的计算公式为F=BIL。

以上讨论匀为B与I垂直即θ= 90o的情形，那么，当电流方向与磁场方向夹角θ≠900时，通电直导线受到的安培力大小又如何？请同学们课后自行设计实验进行探究。实验结果于下一节课进行交流、讨论。

通过上述实验，我们已经知道了决定磁场对电流的作用力的大小因素，那么，磁场对电流作用力的方向又与什么因素有关？同样，我们可以由前面的实验作进一步的分析研究。

（2）安培力方向

学生讨论：从实验现象中发现通电导线的偏转方向不同，通过学生分组实验，亲自体验，分析实验现象，总结得出四种不同情况。

A.教具准备：两根不同颜色且一端削过铅笔；一段长约20cm的塑料管，将其一端做成箭头状，管的中央错位钻出两对小孔，以便让两根铅笔穿过。

B.把学生分成四组，分别完成四种不同情况下的实验。

C.让学生从实验中发现通电导线的偏转方向不同，分析原因，得出四种不同情况。

D.请学生利用穿好洞的塑料管、、两根不同颜色铅笔分别表示电流I、磁场B及安培力F的方向，制成F、B、I三者方向关系的模型。

问：各小组的模型是否一致？导体所受安培力的方向是否相同？（不都相同）但这三者的空间关系是什么？它们的关系是否唯一确定？

四组学生得到的模型似乎不同，接下来请同学们一起完成：用左手拿住矿泉水瓶，瓶中朝向四指方向，转动瓶子，让表示磁感应强度B的铅笔方向垂直掌心朝下，再请同学观察模型是否一致，能否用肢体语言表示安培力的方向？

引导学生把制作好的模型按一种相同方向摆放，发现结果又完全相同了，再引导学生寻找规律，发现可以用左手表示出模型得出的规律，从而总结得出：通电导线在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、电流方向之间存在着一个规律——左手定则。

总结得出：1）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向的空间关系。

教师归纳实验的结论并板书：〈①通电导体在磁场里受到安培力的方向，跟电流方向和磁感线方向都垂直。〉

总结出：2）通电导线在磁场中所受作用力的方向跟磁场方向、电流方向之间存在着一个规律——左手定则。幻灯显示。

板书：〈②左手定则：伸出左手，放入磁场中，使大拇指跟其余四指垂直且在同一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，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的安培力的方向。〉如右图所示：

利用前面的演示实验，请学生伸出左手进行直接地练习。强调：