高二物理左手定則

第十章B磁場對電流的作用左手定則
一、教學任務(wù)分析
從知識體系上看，磁場對電流的作用是磁場的一種基本特性，是磁場這章的一個重要內(nèi)容。它是后面的學習中建立磁感應(yīng)強度概念的知識基礎(chǔ)，同時也是今后學習洛侖茲力、電動機原理的基礎(chǔ)。繼右手螺旋定則后，本設(shè)計再次使用肢體語言作為物理規(guī)律的判斷依據(jù)——左手定則。

學習本設(shè)計的知識基礎(chǔ)是:磁體間的相互作用是通過磁場實現(xiàn)的;電流周圍存在磁場。實驗技能方面的基礎(chǔ)是:可以根據(jù)實物圖連接實驗電路，觀察并準確記錄現(xiàn)象

。另外，本設(shè)計還需要學生具備數(shù)學立體幾何的線與線、線與面等空間思維能力。 本設(shè)計的引入中，通過與電場對電荷有力的作用的類比方法引導學生認識到磁 場對電流有力的作用，從而引出進一步探究的主題:磁場對電流作用力的方向是怎樣

符合左手的三個方向，建立左手定則;之后，為了加深對左手定則的理解，安排了一些關(guān)于左手定則應(yīng)用的實驗、練習等;最后，通過演示實驗介紹電磁炮在實際中的應(yīng)

用。

本設(shè)計強調(diào)學生自主探究和教師適時引導相結(jié)合的教學方法。從學生已有的知識出發(fā)引出問題，利用學生的自主探究活動尋找磁場、電流、磁場力三者方向間的關(guān)系，在這一過程中，學生體會了“觀察、記錄、歸納”
的實驗方法。在學生遇到困難的時候，適時地發(fā)揮教師的指導作用，使問題得以解決。通過磁動力裝置的介紹，學生可以感悟到物理學習的社會、技術(shù)價值。

二、教學目標

1(知識與技能
(1)知道磁場對電流有力的作用。

(2)知道磁場力、電流、磁場三者方向間的關(guān)系，理解左手定則。

(3)初步學會用左手定則判斷磁場對電流作用力的方向。

2(過程與方法
(1)通過從電場對電荷有力的作用聯(lián)想到磁場對電流有力的作用的過程，感受采用類比的學習方法。

(2)通過“探究磁場對電流的作用力與磁場、電流方向關(guān)系”的實驗，經(jīng)歷觀察現(xiàn)象、用表格記錄實驗結(jié)果、歸納結(jié)論的實驗探究過程。

(3)通過運用左手定則解決問題的過程，感受用肢體語言判斷物理規(guī)律的方法。

3(情感、態(tài)度與價值觀 (1)通過從電場對電荷有力的作用聯(lián)想到磁場對電流有力的作用的過程，感悟自 然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系。

三、教學重點與難點
教學重點:建立左手定則;理解左手定則并會運用左手定則判斷磁場對電流作用力的方向。教學難點:通過實驗探究磁場、電流、磁場力三者方向間的關(guān)系。

四、教學資源

器材:
演示實驗:安培力演示裝置、三維活動支架演示器、平行電流相互作用演示裝置、電磁炮等。

學生實驗:教材P84圖10-17所示的實驗裝置。五、教學設(shè)計思路

本設(shè)計的內(nèi)容包括三個方面:一是磁場對電流有磁場力的作用，二是在學生實驗探究和教師講授的基礎(chǔ)上得出左手定則，三是左手定則的應(yīng)用。

本設(shè)計的基本思路是:通過類比和邏輯推理，猜測磁場對電流有力的作用，然后通過演示實驗予以驗證。進一步提出問題:磁場對電流的作用力的方向可能與哪些因素有關(guān),有怎樣的關(guān)系,學生通過探究實驗，記錄下磁場力的方向與磁場方向、電流方向的幾組數(shù)據(jù)，在“三維空間活動支架演示器”的幫助下，歸納出三個方向間存在著固定的規(guī)律，教師指出這個規(guī)律滿足左手的三個方向，從而得出左手定則。之后設(shè)置一些判斷磁場對電流作用力方向的各種情景，學生練習使用左手定則。最后介紹磁場力在實際中的應(yīng)用。

本設(shè)計要突出的重點是:建立左手定則;理解左手定則并會運用左手定則判斷磁

場對電流作用力的方向。方法是:在學生分組探究實驗和教師講授指導相結(jié)合的基礎(chǔ)上建立左手定則;設(shè)置各種情景，在運用左手定則 力。

由學生分組探究實驗、設(shè)計表格記錄現(xiàn)象、交流結(jié)果，然后教師利用三維活動支架幫助學生確定三個方向間的固定關(guān)系。

本設(shè)計主要圍繞磁場對電流是否有力的作用以及該力的方向是怎樣的、如何確定等展開一系列的研究，運用了與電場類比、實驗研究的方法，最終在教師的指導下學會了用左手定則來判斷磁場力方向這一利用肢體語言的方法。在電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的類比過程中學生感受到了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系，而通過對電磁炮的介紹，更可以感悟物理學習的實際意義。

完成本設(shè)計的內(nèi)容需1課時。六、教學流程

1(教學流程圖
2(流程圖說明
活動I師生互動:通過類比、邏輯推理推測磁場對電流有力的作用
教師給出兩個事實:一是電場對電荷有力的作用，磁場對磁體有力的作用，這些

作用
都是通過場這種物質(zhì)實現(xiàn)的;二是電流周圍和磁體周圍一樣存在磁場。學生討論有由這些已知的事實可以得出推論——磁場對放入其中的電流有力的作用。

活動II觀察實驗
教師做演示實驗，學生觀察到通電導體在蹄形磁鐵的磁場中運動，由此證實磁場對電

關(guān)	流有力的作用。情景I 問題1

學生可以出猜測磁場對電流作用力的方向與磁場方向、電流方向有關(guān)，但有怎樣

的關(guān)
系需要通過實驗來研究。

活動III探究實驗:學生實驗研究
證實磁場力的方向與磁場、電流的方向有關(guān)
利用表格的形式記錄下選擇的不同磁場、電流的方向及相應(yīng)的磁場力的方向。學生通過對表格的觀察，很難得出三個方向間存在的規(guī)律。

活動IV師生互動:確定磁場、電流和磁場力三者的方向間存在確定的空間關(guān)系

教師借助三維活動支架，學生通過觀察可以注意到每組的磁場、電流和磁場力三者的方向都相互垂直，進一步觀察還可發(fā)現(xiàn)，雖然每組的這三個方向不同，但它們卻具有相同的空間關(guān)系。由教師指出:這一確定的空間關(guān)系就可以作為今后判斷磁場力的方向的依據(jù)，我們可以用左手來表示這三個互相垂直的方向，即左手定則。

活動V簡單應(yīng)用:初步應(yīng)用左手定則
教師利用圖示的方式給出不同的磁場、電流，請學生用左手定則來判斷電流受到的磁場力的方向。

情景II演示實驗
演示實驗展示通電直導線相互作用力，實驗前先請學生猜測相互作用力的方向。

活動VI交流討論:利用左手定則判斷電流的磁場對電流的作用力的方向

學生通過思考、相互討論、交流回答，對現(xiàn)象予以解釋。對左手定則的應(yīng)用 能力得到了提高。

第一環(huán)節(jié)，通過與電場的類比、邏輯推理與演示實驗確定磁場對電流有磁場力的作用。第二環(huán)節(jié)，通過學生實驗探究、教師適時引導和講授得出左手定則。
第三環(huán)節(jié)，初步應(yīng)用左手定則解決簡單直接的問題，并進一步用左手定則解釋電流間的相互作用。

七、教案示例
(一)確定磁場對電流有力的作用
1(類比與邏輯推理
問題1:在以前的學習中我們已經(jīng)知道:電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場 對放入其中的什么東西會有力的作用呢,

問題2:磁場對磁體的作用力與電場對電荷的作用力一樣都是通過場這種物質(zhì)實現(xiàn)的，通過上一節(jié)課的學習，我們知道和磁體一樣，電流周圍也有磁場存在，鑒于以上事實，我們可以得到怎樣的推論,
2(演示實驗驗證
3(小結(jié)和過渡
通過類比和在已有事實基礎(chǔ)上的推理，我們可以猜測到磁場對電流可能有力的作用。通過實驗，我們證實了這一猜測。我們得到了本設(shè)計的第一個結(jié)論:磁場對電

流有力的作用。

同時，我們不禁要問磁場對電流的作用力是怎樣的,這個力的方向與哪些因素有

關(guān),

(二)探究磁場力的方向與磁場、電流方向間的關(guān)系，建立左手定則 1(學生實驗

“向左”用“?”表示;“向右”用“?”表示;
“向上”用“?”表示;“向下”用“?”表示;
“向我而來”:磁場用“?”表示，磁場力用“向外”表示
“離我而去”:磁場用“×”表示，磁場力用“向里”表示
(3)觀察記錄，尋找規(guī)律
2(借助三維活動支架尋找規(guī)律
教師:從表格中觀察記錄我們可以確認磁場方向確實與磁場、電流的
方向都有關(guān)，但到底是什么關(guān)系，我們感到很難看清楚。我們可以借助這個三維 活動支架再來試試。

(支架的三根棒顏色不同，但都很鮮艷。一端連結(jié)在一起，另一端可活動)按照學生實驗中的某一組記錄，將支架的棒1、棒2、棒3依次調(diào)整到與磁場、電流、磁場力一致的方向。(注意:實驗后保持三根棒的相對位置不變，供進一步交流、研討用)
然后再按照第二組記錄，轉(zhuǎn)動支架，先使棒1與磁場方向一致，再繞棒1旋轉(zhuǎn)支架，使棒2與電流的方向一致，這時發(fā)現(xiàn)棒3的方向正好與磁場力的方向一致。
再對照幾組記錄用同樣的方法操作。

學生可以發(fā)現(xiàn)不管對照哪一組記錄，支架的三根棒的空間位置均相同，即可以得到結(jié)論:磁場、電流、磁場力三者的方向間存在確定的空間關(guān)系。

教師引導:電流和磁場的方向可以隨意變化，但實驗和理論表明磁場力的方向既

與磁場方向垂直，又與電流方向垂直，或者說磁場力的方向垂直于磁感線和通電導線所在的一個平面。這一關(guān)系我們可以用左手來表示這三個方向，這就是左手定則?
?

(略)
2(利用左手定則解釋同向電流互相吸引、反向電流互相排斥(1)介紹實驗裝置，使學生明白兩根長直導線內(nèi)通有同向電流，演示實驗，學生觀察到兩根通有同向電流的導線相互吸引。

(2)請學生思考、討論，交流彼此的看法。

(3)教師小結(jié)。

(4)問題:若兩長直導線內(nèi)通有反向電流，那么相互作用力又會是怎樣的，請用左手定則予以解釋，然后用演示實驗驗證(也可先實驗觀察，然后用左手定則加以解釋)

。

3(演示電磁炮，探討其工作原理，并介紹電磁炮的實際應(yīng)用。(四)作業(yè)布置(略)