磁场对电流的作用•教案
一、教学目标
1．掌握磁场对电流作用的计算方法。
2．掌握左手定则。
二、重点、难点分析
1．重点是在掌握磁感应强度定义的基础上，掌握磁场对电流作用的计算方法，并能熟练地运用左手定则判断通电导线受到的磁场力的方向。
2．计算磁场力时，对通电导线在磁场中的不同空间位置，正确地运用不同的三角函数和题目提供的方位角来计算是难点。
三、主要教学过程
（一）引入新课
复习提问：
1．磁感应强度是由什么决定的？
答：磁感应强度是由产生磁场的场电流的大小、分布和空间位置确定的。
2．磁感应强度的定义式是什么？
3．磁感应强度的定义式在什么条件下才成立？
成立。
4．垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=1cm，通电电流强度I=10A，若它所受的磁场力F=5N，求（1）该磁场的磁感应强度B是多少？（2）若导线平行磁场方向。
答：因通电导线垂直磁场方向放入匀强磁场，所以根据磁感应强度的定义式
5．若上题中通电导线平行磁场方向放入该磁场中，那么磁场的磁感应强度是多大？通电导线受到的磁场力是多少？
答：当电流仍为I=10A，L‖B时，该处磁感应强度不变，仍为B=0.5T，而通电导线所受磁场力F为零。
（二）教学过程设计
1．磁场对电流的作用（板书）
我们已经了解到通电直导线垂直磁场方向放入磁场，它将受到磁场力的作用，根据磁感应强度的定义式可以得出：
F=BIL
当通电导线平行磁场方向放入磁场中，它所受的磁场力为零。看来运用F=BIL来计算磁场对电流的作用力的大小是有条件的，必须满足L⊥B。
磁场力方向的确定，由左手定则来判断。
提问：如果通电导线与磁感应强度的夹角为θ时，如图1所示磁场力的大小是多少？怎样计算？
让学生讨论得出正确的结果。
我们已知，当L⊥B时，通电导线受磁场力，F=BIL，而当L∥B时F=0，启发学生将B分解成垂直L的B⊥和平行L的B∥，因平行L的B∥对导线作用力为零，所以实际上磁场B对导线L的作用力就是它的垂直分量B⊥对导线的作用力，如图2所示。即
F＝ILB⊥=ILBsinθ
磁场对电流的作用力——安培力（板书）
大小：F=ILBsinθ（θ是L、B间夹角）
方向：由左手定则确定。
黑板上演算题：下列图3中的通电导线长均为L=20cm，通电电流强度均为I=5A，它们放入磁感应强度均为B=0.8T的匀强磁场中，求它们所受磁场力（安培力）。
让五个同学上黑板上做，其他同学在课堂练习本上做，若有做错的，讲明错在哪儿，正确解应是多少，并把判断和描述磁场力方向的方法再给学生讲解一下（如图4示）。
例1．两根平行输电线，其上的电流反向，试画出它们之间的相互作用力。
分析：如图5所示，A、B两根输电线，电流方向相反。通电导线B处在通电导线A产生的磁场中，受到A产生的磁场的磁场力作用；通电导线A处在通电导线B产生的磁场中，受到B产生的磁场的磁场力作用。我们可以先用安培定则确定通电导线B在导线A处的磁场方向BB，再用左手定则确定通电导线A受到的磁场力FA的方向；同理，再用安培定则先确定通电导线A在导线B处的磁场方向BA，再用左手定则确定通电导线B受到的磁场力FB的方向。经分析得出反向电流的两根平行导线间存在的相互作用力是斥力。
完成上述分析，可以让同学在课堂作业本上画出电流方向相同的平行导线间的相互作用力，自己得出同向电流的两根平行导线间存在的相互作用是引力。
例2．斜角为θ=30°的光滑导体滑轨A和B，上端接入一电动势E=3V、内阻不计的电源，滑轨间距为L=10厘米，将一个质量为m=30g，电阻R=0.5Ω的金属棒水平放置在滑轨上，若滑轨周围存在着垂直于滑轨平面的匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图6，求滑轨周围空间的磁场方向和磁感应强度的大小是多少？
解：合上开关S后金属棒上有电流流过，且金属棒保持静止，由闭合电路欧姆定律
金属棒静止在滑轨上，它受到重力mg1和滑轮支持力N的作用，因轨道光滑，二力金属棒不可能平衡，它必然还受到垂直于滑轨平面的磁场的安培力作用才能平衡，根据题意和左手定则判断出，磁场方向垂直滑轨面斜向下，金属棒受到磁场的安培力沿斜面向上，如图7所示，由进一步受力分析得出，若金属棒平衡，则它受到的安培力F应与重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等，方向相反：
F-mgsinθ=0……①
又 F=BIL代入①得BIL=mgsinθ
（三）课堂小结
1．当通电直导线垂直磁场方向放入磁场中时受到磁场的安培力，F=BIL；当通电直导线平行磁场方向放入磁场中时受到磁场的安培力为零。
2．当通电直导线在磁场中，导线与磁场方向间的夹角为θ时，通电导线受到磁场的安培力F=ILBsinθ。
3．磁场对通电直导线的安培力的方向，用左手定则来判断。（其内容在书中p．226）
课外作业：物理第三册（选修）p．227练习二。
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