学生实验板书设计及设计说明

实验

研究磁场对通电导线的作用

仁寿一中北校区

物理

李桃

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教学目标

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（一）知识与技能

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1、通过实验初步得到安培力与电流、导线长度的关系。

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2、熟练运用左手定则判断安培力的方向

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3、知道电动机和磁电式电流表的工作原理。

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二）过程与方法

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通过实验演示、观察分析、数据处理、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生动手的能力和空间想像能力。

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（三）情感态度与价值观

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使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法，熟练的运用控制变量法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。

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二、重点与难点：

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重点：安培力的方向确定和大小的计算。

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难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。

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三、教具：磁铁、电源、导线、铁架台、滑动变阻器、开

关、线框、铝棒（两根长的，一根细短的）多媒体。

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四、教学设想：

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磁场对通电导体存在的作用力是本节研究的话题。在通过一系列的实验现象后，先定性的分析磁场和电流的关系，再引导学生通过实验定量的确定安培力中各量间的关系。

（一）

确定电流与安培力的关系

我们在做实验时需要用到两组线框，由于我们用的是蹄形磁铁的磁场，内部的磁场并不是严格意义上的匀强磁场，因此线框放置在磁场中的位置会影响力的大小，不能随意改动线框在磁场中的位置。所以我们做实验在固定线框位置时已经将两个线圈并排固定好，通过接口来改变线圈接入的组数。具体步骤如下：

（1）

如图所示安装连接实验器材，接入一组线框，线框下端与磁场方向垂直放置，。

（2）

闭合开关前将电子秤归零。

（3）

接通电路，调节滑动变阻器使电流表读数为I1,观察并记录电子秤此时的读数m1。

（4）

继续调节滑动变阻器使电流表读数为I2I3

I4I5I6 （5）

列出In与m n的对应关系（n=1,2,3,4,5,6）

（6）

In/A

m n/g

0.18 1.5 0.22 1.8 0.26 2.1 0.30 2.4 0.34 2.7 0.40 3.2 上面测得的是质量，由F=mg,m与

F是成正比的，仍然可得到I 与F的关系。

从上面的表格中得到电流与质量成正比，而质量与安培力成正比，因此在电流与磁场垂直时，电流与安培力成正比。

（7）

磁场不变，将电流方向改变

（8）

In/A

m n/g

0.18 -1.5 0.22 -1.8 0.26 -2.1 0.30 -2.4 0.34 -2.7 0.40 -3.2 这里的负号表示方向，可以看到大小不变但方向相反。说明安培力与电流的方向有关。

（9）

电流方向不变，将电子秤的转盘转动，这就是电子秤的另一个好处。在转动转盘的过程中线框底端与磁场的方向发生改变，这时观察到在相同的电流情况下，电子秤的读数在不断减小，甚至为零，继续转动，电子秤显示负值，说

明方向在发生改变。

小结：通过上面的实验可以看到电流与安培力有关。通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线作用力的大小与电流大小成正比。电流与磁场垂直时安培力最大，平行时安培力为零，其它角度时安培力在最大与零之间。

（二）

确定安培力与导线长度的关系

如上图接入两组线框，步骤同（一）中的

列出In与m n的对应关系（n=1,2,3,4,5,6）

In/A

0.18 0.22 1.8 0.26 2.1 0.30 2.4 0.34 2.7 0.40 3.2 一组线1.5 圈m n/g

两组线3.6 圈m n/g

4.4 5.2 6.0 6.8 7.6 小结：在相同的位置，相同的电流安培力与导线长度有关，导线越长安培力越大，由于这里不是严格意义上的匀强磁场，因此两组线圈时的磁场和一组线圈的磁场还是有区别的，所以得不到严格的倍数关系.这也是我们平时做实验时经常遇到的问题，由于实验器材的精确性，往往得不到我们想要的结论。

（三）

确定安培力和磁场的关系

线框下端与磁场方向垂直放置，其它条件不变增大磁铁间的距离，发现这时的安培力在减小；减小磁铁间的距离安培力在

增大。上面的实验中磁铁间距离增大磁场变弱，安培力在减小；反之安培力在增大。通过更精确的实验得到：磁场强度与安培力成正比。

在做了一系列实验后学生对安培力与电流大小，导线长度，磁场强度，以及他们之间的位置关系有了更深刻的认识。当通电导线与磁场方向平行时，导线不受力；当通电导线与磁场方向垂直时，磁场对通电导线有力的作用，这个力叫安培力大小与导线长度和电流大小，磁场强度都成正比。

（四）在认识清楚他们的大小关系后，它们之间的位置关系我们通过另一个实验来认识。

器材：电池盒三个，1.5伏的干电池三节，开关一个，导线，铝制的织毛衣的针（两根粗长的，一根细短的），蹄形磁铁。

图:

（1）如图将细铝棒垂直放在铝制导轨上，磁场垂直细铝棒，让电源、开关、铝制轨道和细铝棒构成一个闭合回路。这样电流与磁场是垂直的，闭合开关后细铝棒沿着轨道向右运动，说明安培力水平向右，它与磁场方向和电流方向都是垂直的。我们将这种立体图转化为平面图如图：

B F安

（2）磁场方向不变，电流反向，铝棒向左运动，说明这时的安培力向左。

（3）电流不变，磁场反向，铝棒向左运动，说明这时的安培力向左。

（4）同时使电流和磁场反向，铝棒仍向右运动，方向和（1）的相同。

安培力即垂直磁场也垂直电流，只要有一个反向，安培力就改变方向，两个同时反向安培力方向不变。

通过这种立体的相互垂直关系，让学生更容易理解左手定则。这也是这一章的一个难点。

由上面的实验很好的将安培力的大小、方向的影响因素展示出来，直观、形象容易理解。