电流物理教案.docx
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电流物理教案.docx
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电流物理教案
电流物理教案
知识目标
(1)初步掌握电流的概念和单位,并能理解其物理意义,会进行简单的计算.
(2)知道利用电流的效应的大小判断电流的强弱.
能力目标
(1)通过观察和对比水流的大小来学习电流的大小,学生养成物理分析能力.
(2)运用数学知识解决物理问题的能力:
电流大小的计算.
情感目标
养成认真细致的学习习惯.
教学建议
教材分析
本节教材从对比水流的大小出发,利用水流大小的说明类比得出了电流的大小判断方法,提出电流的大小如何知道,由于电流通过导体时产生各种效应,所以可以用效果的大小来判断电流的大小.用实验证明了这一点,利用电流通过小灯泡的热效应判断电流大小的.
对于实验教材分析了用两节干电池产生的效应大,电流也大,得出了电流的定义,和定义式,电流的单位是纪念物理学家安培,规定电流的单位是安培,并说明了1安的大小.电流的其他单位和安培的换算,并举了简单的实例进行电流的计算.
最后,教材列举实例展示了一些用电器的电流的大小,使学生对实际的电流的大小有初步认识.
教法建议
本节内容是学习电学的基础,教法多种多样,有对比学习、实验教学、概念教学、数学分析、联系实际学习.针对不同的教学单元可以选择恰当的教法.
课程引入可以采用对比判断水流大小的方法知道电流大小的判断方法.在如何知道电流大小中,可以用实验方法,观察灯的亮度来知道电流热效应的强弱,从而判断电流的大小.在电流的定义中可以用概念教学,学生深入理解电流的定义,并知道电流的计算公式和单位.在电流的单位形成观念上,可以用联系实际的资料帮助学生学习.
教学设计方案
【重难点】电流的概念是本节的重难点,电流在电路分析中应用广泛,又是电路计算的基础.本节注意建立关于电流的物理图景,使学生真正明白电流的物理意义.
【教学设计过程】
一.电流大小的表示
探究活动
【课题】科学家安培的生平
【组织形式】学生小组
【活动方式】
查阅物理学史资料
浏览有关网站,查阅、记录
小组讨论
【评价】
所查资料的丰富性
资料的来源
对安培的刻苦精神的见解
电流物理教案2
课前预习
一、安培力
1.磁场对通电导线的作用力叫做___○1____.
2.大小:
(1)当导线与匀强磁场方向________○2_____时,安培力最大为F=_____○3_____.
(2)当导线与匀强磁场方向_____○4________时,安培力最小为F=____○5______.
(3)当导线与匀强磁场方向斜交时,所受安培力介于___○6___和__○7______之间。
3.方向:
左手定则:
伸开左手,使大拇指跟其余四个手指__○8____,并且都跟手掌在___○9___,把手放入磁场中,让磁感线___○10____,并使伸开的四指指向_○11___的方向,那么,拇指所指的方向,就是通电导线在磁场中的__○12___方向.
二、磁电式电流表
1.磁电式电流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____构成.
2.蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的,在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的,这样不管线圈转到什么位置,线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行,I与指针偏角θ成正比,I越大指针偏角越大,因而电流表可以量出电流I的大小,且刻度是均匀的,当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针偏转方向也随着改变,又可知道被测电流的方向。
3、磁电式仪表的优点是____○18________,可以测很弱的电流,缺点是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很弱。
课前预习答案
○1安培力○2垂直○3BIL○4平行○50○60○7BIL○8垂直○9同一个平面内○10垂直穿入手心○11电流○12受力○13蹄形磁铁○14铁芯○15绕在线框上的线圈○16螺旋弹簧○17指针○18灵敏度高
重难点解读
一、对安培力的认识
1、安培力的性质:
安培力是磁场对电流的作用力,是一种性质力。
2、安培力的作用点:
安培力是导体中通有电流而受到的力,与导体的中心位置无关,因此安培力的作用点在导体的几何中心上,这是因为电流始终流过导体的所有部分。
3、安培力的方向:
(1)安培力方向用左手定则判定:
伸开左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流方向,那么大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中的受力方向。
(2)F、B、I三者间方向关系:
已知B、I的方向(B、I不平行时),可用左手定则确定F的唯一方向:
F⊥B,F⊥I,则F垂直于B和I所构成的平面(如图所示),但已知F和B的方向,不能唯一确定I的方向。
由于I可在图中平面α内与B成任意不为零的夹角。
同理,已知F和I的方向也不能唯一确定B的方向。
(3)用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。
只要两导线不是互相垂直的,都可以用“同向电流相吸,反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线互相垂直时,用左手定则判定。
4、安培力的大小:
(1)安培力的计算公式:
F=BILsinθ,θ为磁场B与直导体L之间的夹角。
(2)当θ=90°时,导体与磁场垂直,安培力最大Fm=BIL;当θ=0°时,导体与磁场平行,安培力为零。
(3)F=BILsinθ要求L上各点处磁感应强度相等,故该公式一般只适用于匀强磁场。
(4)安培力大小的特点:
①不仅与B、I、L有关,还与放置方式θ有关。
②L是有效长度,不一定是导线的实际长度。
弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度,所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0
二、通电导线或线圈在安培力作用下的运动判断方法
(1)电流元分析法:
把整段电流等效为多段很小的直线电流元,先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力方向,最后确定运动方向.
(2)特殊位置分析法:
把通电导体转到一个便于分析的特殊位置后判断其安培力方向,从而确定运动方向.
(3)等效法:
环形电流可等效成小磁针,通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流,反过来等效也成立。
(4)转换研究对象法:
因为电流之间,电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律,这样,定性分析磁体在力的作用下如何运动的问题,可先分析电流在磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向.
典题精讲
题型一、安培力的方向
例1、电视机显象管的偏转线圈示意图如右,即时电流方向如图所示。
该时刻由里向外射出的电子流将向哪个方向偏转?
解:
画出偏转线圈内侧的电流,是左半线圈靠电子流的一侧为向里,右半线圈靠电子流的一侧为向外。
电子流的等效电流方向是向里的,根据“同向电流互相吸引,反向电流互相排斥”,可判定电子流向左偏转。
(本题用其它方法判断也行,但不如这个方法简洁)。
答案:
向左偏转
规律总结:
安培力方向的判定方法:
(1)用左手定则。
(2)用“同性相斥,异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)。
(3)用“同向电流相吸,反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)。
可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)。
题型二、安培力的大小
例2、如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的`匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。
线段ab、bc和cd的长度均为L,且。
流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示。
导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力
A.方向沿纸面向上,大小为
B.方向沿纸面向上,大小为
C.方向沿纸面向下,大小为
D.方向沿纸面向下,大小为
解析:
该导线可以用a和d之间的直导线长为来等效代替,根据,可知大小为,方向根据左手定则.A正确。
答案:
A
规律总结:
应用F=BILsinθ来计算时,F不仅与B、I、L有关,还与放置方式θ有关。
L是有效长度,不一定是导线的实际长度。
弯曲导线的有效长度L等于两端点所连直线的长度,所以任意形状的闭合线圈的有效长度L=0
题型三、通电导线或线圈在安培力作用下的运动
例3、如图11-2-4条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会__(增大、减小还是不变?
)水平面对磁铁的摩擦力大小为__。
解析:
本题有多种分析方法。
⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示),可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。
磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。
⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中细虚线所示),可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。
⑶把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。
答案:
减小零
规律总结:
分析通电导线或线圈在安培力作用下的运动常用方法:
(1)电流元分析法,
(2)特殊位置分析法,(3)等效法,(4)转换研究对象法
题型四、安培力作用下的导体的平衡问题
例4、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为R的金属棒ab,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为θ且指向右斜上方,如图8-1-32所示,问:
(1)当ab棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?
(2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?
此时B的方向如何?
解析:
从b向a看侧视图如图所示.
(1)水平方向:
F=FAsinθ①
竖直方向:
FN+FAcosθ=mg②
又FA=BIL=BERL③
联立①②③得:
FN=mg-BLEcosθR,F=BLEsinθR.
(2)使ab棒受支持力为零,且让磁场最小,可知安培力竖直向上.则有FA=mg
Bmin=mgREL,根据左手定则判定磁场方向水平向右.
答案:
(1)mg-BLEcosθRBLEsinθR
(2)mgREL方向水平向右
规律总结:
对于这类问题的求解思路:
(1)若是立体图,则必须先将立体图转化为平面图
(2)对物体受力分析,要注意安培力方向的确定
(3)根据平衡条件或物体的运动状态列出方程
(4)解方程求解并验证结果
巩固拓展
1.如图,长为的直导线拆成边长相等,夹角为的形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为,当在该导线中通以电流强度为的电流时,该形通电导线受到的安培力大小为
(A)0(B)0.5(C)(D)
答案:
C
解析:
导线有效长度为2lsin30°=l,所以该V形通电导线收到的安培力大小为。
选C。
本题考查安培力大小的计算。
2..一段长0.2m,通过2.5A电流的直导线,关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是()
A.如果B=2T,F一定是1N
B.如果F=0,B也一定为零
C.如果B=4T,F有可能是1N
D.如果F有最大值时,通电导线一定与B平行
答案:
C
解析:
当导线与磁场方向垂直放置时,F=BIL,力最大,当导线与磁场方向平行放置时,F=0,当导线与磁场方向成任意其他角度放置时,0 3.首先对电磁作用力进行研究的是法国科学家安培.如图所示的装置,可以探究影响安培力大小的因素,实验中如果想增大导体棒AB摆动的幅度,可能的操作是()
A.把磁铁的N极和S极换过来
B.减小通过导体棒的电流强度I
C.把接入电路的导线从②、③两条换成①、④两条
D.更换磁性较小的磁铁
答案:
C
解析:
安培力的大小与磁场强弱成正比,与电流强度成正比,与导线的长度成正比,C正确.
4.一条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是()
A.磁铁对桌面的压力减小
B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁受到向右的摩擦力
D.磁铁受到向左的摩擦力
答案:
AD
解析:
如右图所示.对导体棒,通电后,由左手定则,导体棒受到斜向左下方的安培力,由牛顿第三定律可得,磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上方,所以在通电的一瞬时,磁铁对桌面的压力减小,磁铁受到向左的摩擦力,因此A、D正确.
5..质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时ab恰好在导轨上静止,如图右所示.,下图是沿b→a方向观察时的四个平面图,标出了四种不同的匀强磁场方向,其中杆与导轨间摩擦力可能为零的是
A.①②B.③④C.①③D.②④
答案:
A
解析:
①中通电导体杆受到水平向右的安培力,细杆所受的摩擦力可能为零.②中导电细杆受到竖直向上的安培力,摩擦力可能为零.③中导电细杆受到竖直向下的安培力,摩擦力不可能为零.④中导电细杆受到水平向左的安培力,摩擦力不可能为零.故①②正确,选A.
6.如图所示,两根无限长的平行导线a和b水平放置,两导线中通以方向相反、大小不等的恒定电流,且Ia>Ib.当加一个垂直于a、b所在平面的匀强磁场B时;导线a恰好不再受安培力的作用.则与加磁场B以前相比较()
A.b也恰好不再受安培力的作用
B.b受的安培力小于原来安培力的2倍,方向竖直向上
C.b受的安培力等于原来安培力的2倍,方向竖直向下
D.b受的安培力小于原来安培力的大小,方向竖直向下
答案:
D
解析:
当a不受安培力时,Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断所加磁场垂直纸面向外,因Ia>Ib,所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里,b受安培力向下,且比原来小.故选项D正确.
7.如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c,各导线中的电流大小相同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向内.每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用,则关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是()
A.导线a所受合力方向水平向右
B.导线c所受合力方向水平向右
C.导线c所受合力方向水平向左
D.导线b所受合力方向水平向左
答案:
B
解析:
首先用安培定则判定导线所在处的磁场方向,要注意是合磁场的方向,然后用左手定则判定导线的受力方向.可以确定B是正确的.
8.如图所示,在空间有三根相同的导线,相互间的距离相等,各通以大小和方向都相同的电流.除了相互作用的磁场力外,其他作用力都可忽略,则它们的运动情况是______.
答案:
两两相互吸引,相聚到三角形的中心
解析:
根据通电直导线周围磁场的特点,由安培定则可判断出,它们之间存在吸引力.
9.如图所示,长为L、质量为m的两导体棒a、b,a被置在光滑斜面上,b固定在距a为x距离的同一水平面处,且a、b水平平行,设θ=45°,a、b均通以大小为I的同向平行电流时,a恰能在斜面上保持静止.则b的电流在a处所产生的磁场的磁感应强度B的大小为.
答案:
解析:
由安培定则和左手定则可判知导体棒a的受力如图,由力的平衡得方程:
mgsin45°=Fcos45°,即
mg=F=BIL可得B=.
10.一劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd.bc边长为l.线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向与线框平面垂直.在下图中,垂直于纸面向里,线框中通以电流I,方向如图所示.开始时线框处于平衡状态,令磁场反向,磁感强度的大小仍为B,线框达到新的平衡.在此过程中线框位移的大小Δx______,方向______.
答案:
;位移的方向向下
解析:
设线圈的质量为m,当通以图示电流时,弹簧的伸长量为x1,线框处于平衡状态,所以kx1=mg-nBIl.当电流反向时,线框达到新的平衡,弹簧的伸长量为x2,由平衡条件可知
kx2=mg+nBIl.
所以k(x2-x1)=kΔx=2nBIl
所以Δx=
电流反向后,弹簧的伸长是x2>x1,位移的方向应向下.
电流物理教案3
教学目标
[知识与技能]
1、练习使用电流表
2、探究并联电路中电流的特点
[过程与方法]
通过对科学探究过程的切身体验,使学生领会科学探究的方法,培养概括能力和语言表达能力。
[情感态度和价值观]
通过实验培养学生学会科学态度与协作
教学重、难点
重点:
电流表的使用和并联电路电流的规律
难点:
用电流表测电流
教学方法
讲授法、实验法
教学用具
电流组、小灯泡、开关、电流表、导线
教学过程
一、复习与引入
[幻灯片]
1、电流表的使用应注意哪些问题?
电流表的使用说明:
(1)要把电流表串联在电路中
(2)要使用电流从正接线柱流进,从负接线柱流出
(3)要使被测电流不超过量程
(4)不准把电流表的两接线柱直接连接到电源两极上
2、串联电路中各处的电流有什么关系?
串联电路中各处电流都相等,即Ⅰ=Ⅰ1=Ⅰ2=……Ⅰn
在并联电路中,电流有多条路径,并有干路和支路之分,那么,并联电路中干路电流与支路电流之间有什么关系?
这一节,我们用科学探究的方法来研究这个问题,并联电路中的干路和支路电流间有什么关系?
二、进行新课
1、提出问题
并联电路中干路电流与支路支流有什么关系?
2、猜想与假设
(先提问后归纳出有用的猜想,提醒学生尽量使用猜想与假设有根有据)
(1)并联电路中,干路电流大于支路电流
(2)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和
(3)……
3、制订计划与设计实验
(1)实验电路图
(2)实验表格
电流表位置L1支路电流I1L2支路电流I2干路电流I
电流表示数
4、进行实验与收集证据
[幻灯片]
注意事项
(1)连接电路时开关断开
(2)导线沿顺时针方向缠绕在接线柱上
(3)先接并联电路,试触通电无误后,再接入电流表
(4)不能不经过用电器而把电流表接在电源两极上
(5)电流表接法要正确,量程适当
(6)每次改搠电流表,都要断开开关
(7)每次读数,必须保证灯都发光
(8)读取电流表示数,要实事求是
[幻灯片]
实验步骤
(1)按电路图连接电路
(2)用电流表分别测量L1支路,L2支路和干路电流并把读数记入表格
学生进行实验,教师巡回指导,及时发现新的问题,要求学生边实验,边记录数据
5、分析论证:
(先提问,后归纳)
[幻灯片]
实验结果说明:
(1)干路电流大于支路电流
(2)干路电流等于各支路电流之和
结论:
并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和,即:
Ⅰ=Ⅰ1+Ⅰ2+……+Ⅰn
6、交流与合作
各小组和实验数据与结论与其他小组进行比较,有没有异常现象发生,若相差较大,共同研究其原因。
7、评估
练习
[幻灯片]
如图所示,合上开关后,电流表A1示数为1.4A,电流表A2的示数为0.5A,则通过灯L1的电流为____A
三、
本节课通过科学探究过程,练习了电流表的使用,得出并联电路中干路电流与支路电流的关系,为以后的学习打下了基础。
电流物理教案4
一、电流、电阻和电阻定律
1.电流:
电荷的定向移动形成电流.
(1)形成电流的条件:
内因是有自由移动的电荷,外因是导体两端有电势差.
(2)电流强度:
通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。
①I=Q/t;假设导体单位体积内有n个电子,电子定向移动的速率为V,则I=neSv;假若导体单位长度有N个电子,则I=Nev.
②表示电流的强弱,是标量.但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.
③单位是:
安、毫安、微安1A=103Ma=106A
2.电阻、电阻定律
(1)电阻:
加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关.
(2)电阻定律:
导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比.R=L/S
(3)电阻率:
电阻率是反映材料导电性能的物理量,由材料决定,但受温度的影响.
①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.
②单位是:
m.
3.半导体与超导体
(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为10-5m~106m
(2)半导体的应用:
①热敏电阻:
能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.
②光敏电阻:
光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.
③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.
④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.
(3)超导体
①超导现象:
某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.
②转变温度(TC):
材料由正常状态转变为超导状态的温度
③应用:
超导电磁铁、超导电机等
二、部分电路欧姆定律
1、导体中的电流I跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻R成反比。
I=U/R
2、适用于金属导电体、电解液导体,不适用于空气导体和某些半导体器件.R2﹥R1R2
3、导体的伏安特性曲线:
研究部分电路欧姆定律时,常画成I~U或U~I图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.
注意:
①我们处理问题时,一般认为电阻为定值,不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大,随电流大而小.
②I、U、R必须是对应关系.即I是过电阻的电流,U是电阻两端的电压.
三、电功、电功率
1.电功:
电荷在电场中移动时,电场力做的功W=UIt,
电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.
2.电功率:
电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI
3.焦耳定律;电流通过一段只有电阻元件的电路时,在t时间内的热量Q=I2Rt.
纯电阻电路中W=UIt=U2t/R=I2Rt,P=UI=U2/R=I2R
非纯电阻电路W=UIt,P=UI
4.电功率与热功率之间的关系
纯电阻电路中,电功率等于热功率,非纯电阻电路中,电功率只有一部分转化成热功率.
纯电阻电路:
电路中只有电阻元件,如电熨斗、电炉子等.
非纯电阻电路:
电机、电风扇、电解槽等,其特点是电能只有一部分转化成内能.
电流物理教案5
(一)教学目的
1.知
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 电流 物理教案