教案是教師為了提高上課質量事前起草的文字載體,在準備一份教案時,教師一定從中吸取了不少教學經驗,范文社小編今天就為您帶來了高中物理力的教案8篇,相信一定會對你有所幫助。
高中物理力的教案篇1
研究性實驗:(1) 研究勻變速運動練習使用打點計時器:
1.構造:見教材。
2.操作要點:接50hz,4---6伏的交流電 s1 s2 s3 s4
正確標取記:在紙帶中間部分選5個點 。t 。t 。 t 。 t 。
3.重點:紙帶的分析 0 1 2 3 4
a.判斷物體運動情況:
在誤差范圍內:如果s1=s2=s3=......,則物體作勻速直線運動。
如果?s1=?s2=?s3= .......=常數(shù), 則物體作勻變速直線運動。
b.測定加速度:
公式法: 先求?s,再由?s= at2求加速度。
圖象法: 作v-t圖,求a=直線的斜率
c.測定即時速度: v1=(s1+s2)/2t v2=(s2+s3)/2t
測定勻變速直線運動的加速度:
1.原理::?s=at2
2.實驗條件:
a.合力恒定,細線與木板是平行的。
b.接50hz,4-6伏交流電。
3.實驗器材:電磁打點計時器、紙帶、復寫紙片、低壓交流電源、小車、細繩、一端附有滑輪的長木板、刻度尺、鉤碼、導線、兩根導線。
4.主要測量:
選擇紙帶,標出記數(shù)點,測出每個時間間隔內的位移s1、s2、s3 。。。。圖中o是任一點。
5. 數(shù)據(jù)處理: 0 1 2 3 4 5 6
根據(jù)測出的s1、s2、s3....... 。s1 。s2 。 s3 。s4 。 s5 。 s6 。
用逐差法處理數(shù)據(jù)求出加速度:
s4-s1=3a1t2 , s5-s2=3a2t2 , s6-s3=3a3t2
a=(a1+a2+a3)/3=(s4+s5+s6- s1-s2-s3)/9t2
測勻變速運動的即時速度:(同上)
(2) 研究平拋運動
1.實驗原理:
用一定的方法描出平拋小球在空中的軌跡曲線,再根據(jù)軌跡上某些點的位置坐標,由h=求出t,再由x=v0t求v0,并求v0的平均值。
2.實驗器材:
木板,白紙,圖釘,未端水平的斜槽,小球,刻度尺,附有小孔的卡片,重錘線。
3.實驗條件:
a. 固定白紙的木板要豎直。
b. 斜槽未端的切線水平,在白紙上準確記下槽口位置。
c.小球每次從槽上同一位置由靜止滑下。
(3) 研究彈力與形變關系
方法歸納:
(1)用懸掛砝碼的方法給彈簧施加壓力
(2)用列表法來記錄和分析數(shù)據(jù)(如何設計實驗記錄表格)
(3)用圖象法來分析實驗數(shù)據(jù)關系
步驟:
1以力為縱坐標、彈簧伸長為橫坐標建立坐標系
2根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標紙上描點
3按照圖中各點的分布和走向,嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)
4以彈簧的伸重工業(yè)自變量,寫出曲線所代表的函數(shù),首先嘗試一次函數(shù),如不行則考慮二次函數(shù),如看似象反比例函數(shù),則變相關的量為倒數(shù)再研究一下是否為正比關系(圖象是否可變?yōu)橹本€)----化曲為直的方法等。
5解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的意義。
2. 注意事項:所加砝碼不要過多(大)以免彈簧超出其彈性限度
高中物理力的教案篇2
1、知識與技能
(1)知道波面和波線,以及波傳播到兩種介質的界面時同時發(fā)生反射和折射
(2)知道波發(fā) 生反射現(xiàn) 象時 ,反射角等于入射角,知道反射波的頻率,波速和波長與入射波相同
(3)知道折射波與入射波的頻率相同,波速與波長不同,理解波發(fā)生折射的原因是波在不同介質中速度不同,掌握入射角與折射角的 關系
2、過程與方法:
3、情感、態(tài)度與價值觀:
教學重點:惠更斯原理,波的反射和折射規(guī)律
教學難點:惠更斯原理
教學方法:課堂演示,flash課件
一.引入新課
1.蝙蝠的“眼睛”:18世紀,意大利教士兼生物學家斯帕蘭扎尼研究蝙蝠在夜間活動時,發(fā)現(xiàn)蝙蝠是靠高頻率的尖叫來確定障礙物的位置的。這種尖叫聲在每秒2萬到10萬赫茲之間,我們的耳 朵對這樣頻率范圍內的聲波是聽不到的。這樣的聲波稱為超聲波。蝙蝠發(fā)出超聲波,然后借助物體反射回來的回聲,就能判斷出所接近的物體的大小、形狀和運動方式。
2.隱形飛機f—117:雷達是利用無線電 波發(fā)現(xiàn)目標,并測定其位置的設備。由于無線電波具有恒速、定向傳播的規(guī) 律,因此,當雷達波碰到飛行目 標(飛機、導彈)等時,一部分雷達波便會反射回來,根據(jù)反射雷達波的時間和方位便可以計算出飛行目標的位置。
雷達確定目標示意圖
由于一般飛機的外形比較復雜,總有許多部分能夠強烈反射雷達波,因此整個飛機表面涂以黑色的吸收雷達波的涂料。
一.波面和波線
波面:同一時刻,介質中處于波峰或波谷的質點所構成的面叫做波面.
波線:用來表示波的傳播方向的跟各個波面垂直的線叫做波線.
二.惠更斯原理
荷蘭物理 學家 惠 更 斯
1.惠更斯原理:介質中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射子波的波源,而后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡面便是新的波面。
2.根據(jù)惠更斯原理,只要知道某一時刻的波陣面,就可以確定下一時刻的波陣面。
二.波的反射
1.波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的反射.
2.反射規(guī)律
反射定律:入射線、法線、反射線在同一平面內,入射線與反射線分居法線兩側,反射角等于入射角。
入射角(i)和反射角(i’):入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角.反射波的波線與平面法線的夾角i’ 叫做反射角.
反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同.
波遇到兩種介質界面時,總存在反射
三.波的折射
1.波的折射:波從一種介質進入另一種介質時,波的 傳播方向發(fā) 生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射.
2.折射規(guī)律:
(1).折射角(r):折射波的波線與兩介質界面法線的夾角r叫做折射角.
2.折射定律:入射線、法線、折射線在同一平面內,入射線 與折射線分居法線兩側.入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質中的速度跟波在第二種介質中的速度之比:
當入射速度大于折射速度時,折射角折向法線.
當入射速度小于折射速度時,折射角折離法線.
當垂直界面入射時,傳播方向不改變,屬折射中的特例.
在波的折射中,波的頻率不改變,波 速和波長都發(fā)生改變.
波發(fā)生折射的原因:是波在不同介質中的速度不同.
由惠更斯原理,a、b為同一波面上的兩點,a、b點會發(fā)射子波,經⊿t后, b點發(fā)射的子波到達界面處d點, a點的到達c點,
高中物理力的教案篇3
一、教材分析
本節(jié)教材選自人民教育出版社全日制普通高中課程標準實驗教科書(物理2·必修)第五章《曲線運動》第六節(jié)《向心力》。
教材的內容方面來看,本章節(jié)主要講解了向心力的定義、定義式、方向及驗證向心力的表達式,變速圓周運動和一般曲線運動。前面幾節(jié)已經學習了曲線運動、圓周運動、向心加速度,這節(jié)講的是描述使物體做圓周運動的合外力,是對物體運動認識上的升華,為接下來萬有引力的的學習奠定了基礎。所以在整個教材體系中起了承上啟下的作用,并且這樣的安排由簡單到復雜,符合學生的認知規(guī)律。
從教材的地位和作用方面來看,本章節(jié)是運動學中的重要概念,也是高一年級物理課程中比較重要的概念之一,是對物體運動認識上的升華,它把運動學和動力學聯(lián)系在了一起,具有承上啟下的橋梁作用,也是學生知識系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。
二、學情分析
?知識基礎方面】在學習本節(jié)課前學生已經學習了曲線運動、圓周運動、向心加速度,具備了探究向心力的基本知識和基本技能,這為本節(jié)課的探究性學習起到了鋪墊作用。
?思維基礎方面】高一的學生通過初中科學和第一學期的學習,具有了一定的物理思維方法和較強的計算能力,但接受能力尚欠缺,需要教師正確的引導和啟發(fā)。
?情感態(tài)度方面】在學生的生活經驗中,與向心力有關的現(xiàn)象有,但是有一些是錯誤的這就給學生理解向心力的概念帶來困難。
三、教學目標
?知識技能目標】理解向心力的定義;
能說出向心力的定義、寫出向心力的定義式和單位理解向心力的作用效果;用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式;
?過程方法目標】
通過對向心力,向心加速度,圓周運動,牛頓第二定律的理解與學習,相互聯(lián)系,體驗對物理概念的學習方法
?情感態(tài)度與價值觀目標】
通過用概念前后聯(lián)系的方法得出加速度的概念,感悟到探索問題解決問題的興趣和學無止境的觀點;
通過向心力的教學引導學生從現(xiàn)實的生活經歷與體驗出發(fā),激發(fā)學生的學習興趣;通過一些有趣的實驗實驗,加深學生的印象,容易讓學生理解,引起學生興趣;
四、重點與難點
重點:向心力表達式驗證,向心力來源與作用效果。設定一定運動情景,來驗證向心力表達式。來源進行舉例說明,進行受力分析。(重點如何落實)
難點:向心力表達式的驗證。通過用圓錐擺粗濾驗證表達式,通過圓錐擺做勻速圓周運動解釋原理,分析其在運動角度和手里角度的合外力,測量數(shù)據(jù)與測量器材,一步步得出表達式的正確。(難點咋么突破)
五、教學方法與手段
教學方法:演示法,講授法,討論法教學手段:多媒體,口述
六、教學過程
1.引入
回顧本章內容,復習向心加速度,放一個有關視屏,向同學提問物體為甚么做圓周運動?
2.新課教學(熟悉一下過渡)
一、做小球做圓周運動的實驗,多問題進行思考,得出向心力特點進行總結
二、教授有關向心力的有關知識并進行一定補充。
三、用圓錐擺粗濾驗證向心力表達式小結:向心力定義表達式
高中物理力的教案篇4
學習目標:
1. 理解質點的概念,知道它是一種科學抽象,知道實際物體在什么條件下可看作質點,知道這種科學抽象是一種常用的研究方法。
2. 知道參考系的概念和如何選擇參考系。
學習重點:
質點的概念。
主要內容:
一、機械運動
1.定義:物體相對于其他物體的位置變化,叫做機械運動,簡稱運動。
2.運動的絕對性和靜止的相對性:宇宙中的一切物體都在不停地運動,無論是巨大的天體,還是微小的原子、分子,都處在永恒的運動之中。運動是絕對的,靜止是相對的。
二、物體和質點
1.定義:用來代替物體的有質量的點。
①質點是用來代替物體的具有質量的點,因而其突出特點是“具有質量”和“占有位置”,但沒有大小,它的質量就是它所代替的物體的質量。
②質點沒有體積,因而質點是不可能轉動的。任何轉動的物體在研究其自轉時都不可簡化為質點。
③質點不一定是很小的物體,很大的物體也可簡化為質點。同一個物體有時可以看作質點,有時又不能看作質點,要具體問題具體分析。
2.物體可以看成質點的條件:如果在研究的問題中,物體的形狀、大小及物體上各部分運動的差異是次要或不起作用的因素,就可以把物體看做一個質點。
3.突出主要因素,忽略次要因素,將實際問題簡化為物理模型,是研究物理學問題的基本思維方法之一,這種思維方法叫理想化方法。質點就是利用這種思維方法建立的一個理想化物理模型。
問題:
1.能否把物體看作質點,與物體的大小、形狀有關嗎?
2.研究一輛汽車在平直公路上的運動,能否把汽車看作質點?要研究這輛汽車車輪的轉動情況,能否把汽車看作質點?
3.原子核很小,可以把原子核看作質點嗎?
?例一】下列情況中的物體,哪些可以看成質點()
a.研究繞地球飛行時的航天飛機。
b.研究汽車后輪上一點的運動情況的車輪。
c.研究從北京開往上海的一列火車。
d.研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱。
課堂訓練:
1.下述情況中的物體,可視為質點的是()
a.研究小孩沿滑梯下滑。
b.研究地球自轉運動的規(guī)律。
c.研究手榴彈被拋出后的運動軌跡。
d.研究人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運動。
2.下列各種情況中,可以所研究對象(加點者)看作質點的是( )
a. 研究小木塊的翻倒過程。
b.研究從橋上通過的一列隊伍。
c.研究在水平推力作用下沿水平面運動的木箱。
d.汽車后輪,在研究牽引力來源的時。
三、參考系
1.定義:宇宙中的一切物體都處在永恒的運動之中,在描述一個物體的運動時,必須選擇另外的一個物體作為標準,這個被選來作為標準的物體叫做參考系。一個物體一旦被選做參考系就必須認為它是靜止的。
2.選擇不同的參考系來觀察同一個運動,得到的結果會有不同。
?例二】人坐在運動的火車中,以窗外樹木為參考系,人是_______的。以車廂為參考系,人是__________的。
3.參考系的選擇:描述一個物體的運動時,參考系可以任意選取,選取參考系時要考慮研究問題的方便,使之對運動的描述盡可能的簡單。在不說明參考系的情況下,通常應認為是以地面為參考系的。
4.絕對參考系和相對參考系:
?例三】對于參考系,下列說法正確的是()
a.參考系必須選擇地面。
b.研究物體的運動,參考系選擇任意物體其運動情況是一樣的。
c.選擇不同的參考系,物體的運動情況可能不同。
d.研究物體的運動,必須選定參考系。
課堂訓練:
1.甲物體以乙物體為參考系是靜止的,甲物體以丙物體為參考系是運動的,那么,以乙物體為參考系,丙物體是( )
a. 一定是靜止的。 b.一定是運動的。
c.有可能是靜止的或運動的 d.無法判斷。
2.關于機械運動和參照物,以下說法正確的有()
a. 研究和描述一個物體的運動時,必須選定參照物。
b. 由于運動是絕對的,描述運動時,無需選定參照物。
c. 一定要選固定不動的物體為參照物。
d. 研究地面上物體的運動時,必須選地球為參照物。
高中物理力的教案篇5
教學目標
?知識與能力】
探究得出滑動摩擦力產生的條件和影響滑動摩擦力大小的因素以及計算公式。
?過程與方法】
通過觀察,了解滑動摩擦力的存在,實驗探究產生滑動摩擦力的條件以及影響其大小的因素,提高實驗技能和探索能力。
?情感、態(tài)度和價值觀】
學生能提高實事求是的科學實驗態(tài)度,鍛煉思維能力、抽象能力,運用物理知識解釋生活現(xiàn)象。
教學重難點
?重點】
滑動摩擦力產生條件和計算式。
?難點】
實驗探究的過程。
教學方法
觀察法、實驗法、討論法、問答法等。
教學過程
(一)新課導入
展示幾個情景:孩子玩滑梯、火車急剎車、冰壺運動等。
通過提問這些情景中的現(xiàn)象,引導學生思考,從而得出滑動摩擦力的概念,導出新課。
(二)科學探究
問題1:滑動摩擦力什么情況下才會出現(xiàn)?結合前面學的靜摩擦力條件進行討論。
學生討論:需要有壓力、粗糙的接觸面以及相對運動。
問題2:為什么冰壺、火車、孩子受到的滑動摩擦力不同呢?
實驗探究:影響滑動摩擦力大小的因素:
1.猜想:與壓力有關,與速度有關,與質量有關,與粗糙程度有關等等。
2.設計實驗:用彈簧秤拉動木塊,可通過加減砝碼改變壓力,改變拉動速度,更換接觸面,例如玻璃、木板、石板、毛巾等。彈簧秤示數(shù)便是滑動摩擦力示數(shù),設計表格進行記錄。
3.進行實驗:6人一組進行實驗,注意小組內部的分工問題,教師巡視。
4.得出結論:滑動摩擦力與壓力和接觸面的粗糙程度有關。
5.交流討論:分享實驗中的數(shù)據(jù)和實驗細節(jié),誤差處理等;討論控制變量法的注意事項,即控制無關變量相同,只改變探究的物理量等;實驗安全問題、保護器材問題等等。
6.總結:結合實驗結論和教材,得出滑動摩擦力的計算公式,f=μn
問題3:滑動摩擦力的方向如何判斷呢?結合示例分析并討論。
示例:木塊在地面上滑動、木塊在木板上滑動并帶動木板一起滑動。
學生討論:滑動摩擦力方向與相對運動方向相反,相對運動方向有時并不是運動方向。
問題4:滑動摩擦力有什么作用呢?舉例說明。
回答:生活中有很多地方可以見到滑動摩擦力,車輛的剎車系統(tǒng)是利用滑動摩擦力進行減速,打磨東西也是利用了滑動摩擦力,同時機器中的滑動摩擦力會損耗器材,所以需要使用潤滑油來減小滑動摩擦力等等。
(三)鞏固提高
給出適當例題,運用公式求解摩擦力大小,判斷摩擦力方向。
(四)小結作業(yè)
小結:淺談本節(jié)課收獲。
作業(yè):課下繼續(xù)探索,拓展科學知識。
高中物理力的教案篇6
一、教學目標
知識與技能:
1、理解力的分解概念。
2、知道力的分解是合成的逆運算,并知道力的分解遵循平行四邊形定則。
3、學會按力的實際作用效果分解力。
4、學會用力的分解知識解釋一些簡單的物理現(xiàn)象。
過程與方法:
1、通過生活情景的再現(xiàn)和實驗模擬體會物理與實際生活的密切聯(lián)系。
3、通過對力的實際作用效果的分析,理解按實際作用效果分解力的意義,并感受具體問題具體分析的方法。情感、態(tài)度與價值觀:
1、通過聯(lián)系生活實際情景,激發(fā)求知欲望和探究的興趣。
2、通過對力的分解實際應用的分析與討論,養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的自覺性,培養(yǎng)解決生活實際問題的能力。
二、教學重點難點
教學重點:理解力的分解的概念,利用平行四邊形定則按力的作用效果進行力的分解。
教學難點:力的實際作用效果的分析。
三、教學過程
(一)引入:
1、觀察一幅打夯的圖片,分析為什么需要那么多人一起打夯。
2、模擬打夯,指出用多個力的共同作用來代替一個力的作用的實際意義,突出等效替代的思想。
3、引出力的分解的概念:把一個力分解成幾個分力的方法叫力的分解。
(二)一個力可分解為幾個力?
由打夯的例子可以看出一個力的作用可以分解為任意幾個力,最簡單的情況就是把一個力分解為兩個力。
(三)一個力分解成兩個力遵循什么規(guī)則?
力的分解是力的合成的逆運算,因此把一個力分解為兩個分力也遵循平行四邊形定則。
(四)力的分解實例分析
以一個力為對角線作平行四邊形可以作出無數(shù)個平行四邊形,因此把一個力分解為兩個力有無數(shù)組解,但如果已知兩個分力的方向,那力的分解就只有唯一解了。如何確定兩個分力的方向呢?在解決實際問題時要根據(jù)力的實際作用效果確定分力的方向。
一、斜面上重力的分解
[演示]用薄塑料片做成斜面,將物塊放在斜面上,斜面被壓彎,同時物塊沿斜面下滑.
[結論]重力g產生兩個效果:使物體沿斜面下滑和壓緊斜面.
[分析]重力的兩個分力大小跟斜面的傾斜角有何關系?
[結論]通過作圖和實驗演示可看出傾角越大,下壓分力越小而下滑分力越大。
[問題]游樂場的滑梯為什么傾角很大?山路為什么要修成盤山狀?
[分析]斜面傾角越大,使物體下滑的力越大,物體越容易下滑,故公園滑梯傾角較大,但山路若直接從山腳往山頂修,則傾角太大,車輛上坡艱難而下坡又不安全,是不可行的,修成盤山狀則可解決這個問題。
二、直角支架所受拉力的分解
[實驗模擬]同學甲用一手撐腰,同學乙用力向下拉甲同學的肘部,讓同學談體會,即分析向下拉肘部的力產生的作用效果。
[實驗演示]在支架上掛一重物,觀察橡皮膜的變化,分析重物對支架的拉力產生的作用效果。
[分析]支架所受拉力一方面擠壓水平桿,另一方面拉伸傾斜桿。
[分解]按效果分解拉力并作出平行四邊形法。
三、劈木柴刀背上力的分解
[觀察圖片]為什么一斧頭下去,木樁被劈開了?作用在斧頭上的力實際產生了什么效果?
[小實驗]同學甲雙手合十,同學乙用一只手試圖從甲的兩手中間劈下去,體會手上的感覺。
[分析]乙同學的手向兩側擠壓甲同學的兩只手,因此刀背上的力的作用效果也是使得刀的兩個側面去擠壓木柴。
[分解]按力的作用效果分解刀背上的力,作出平行四邊形,并比較分力與合力的大小關系。
[思考]由生活經驗可知砍柴的刀越鋒利越容易把柴劈開,為什么?分析分力大小跟分力夾角的關系。
[體驗]通過小實驗體會在合力一定的情況下,分力大小隨其夾角變化而變化的規(guī)律:
○用一根羊絨線,中間吊一個砝碼,觀察當抓住線的兩手距離不斷增大時線有何變化。
○用兩個彈簧秤共同拉一個砝碼,拉的夾角逐漸增大,觀察彈簧秤示數(shù)的變化。
[規(guī)律總結]在合力一定的情況下,對稱分布的兩個分力的夾角越大,分力越大。
[應用]
○如何把陷進泥潭的汽車拉出來?
○如何移動一只很重的箱子?
(五)小結:
1、知道什么叫力的分解
2、知道力的分解遵循平行四邊形定則
3、掌握在解決實際問題時按力的實際作用效果分解的方法。
高中物理力的教案篇7
課前預習
一、安培力
1.磁場對通電導線的作用力叫做___○1____.
2.大小:(1)當導線與勻強磁場方向________○2_____時,安培力最大為f=_____○3_____.
(2)當導線與勻強磁場方向_____○4________時,安培力最小為f=____○5______.
(3) 當導線與勻強磁場方向斜交時,所受安培力介于___○6___和__○7______之間。
3.方向:左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四個手指__○8____,并且都跟手掌在___○9___,把手放入磁場中,讓磁感線___○10____,并使伸開的四指指向 _○11___的方向,那么,拇指所指的方向,就是通電導線在磁場中的__○12___方向.
二、磁電式電流表
1.磁電式電流表主要由___○13____、____○14___、____○15____、____○16_____、_____○17_____構成.
2.蹄形磁鐵的磁場的方向總是沿著徑向均勻地分布的,在距軸線等距離處的磁感應強度的大小總是相等的,這樣不管線圈轉到什么位置,線圈平面總是跟它所在位置的磁感線平行,i與指針偏角θ成正比,i越大指針偏角越大,因而電流表可以量出電流i的大小,且刻度是均勻的,當線圈中的電流方向改變時,安培力的方向隨著改變,指針偏轉方向也隨著改變,又可知道被測電流的方向。
3、磁電式儀表的優(yōu)點是____○18________,可以測很弱的電流,缺點是繞制線圈的導線很細,允許通過的電流很弱。
課前預習答案
○1安培力○2垂直○3bil○4平行○50○60○7bil○8垂直○9同一個平面內○10垂直穿入手心○11電流○12受力○13蹄形磁鐵 ○14 鐵芯○15繞在線框上的線圈○16螺旋彈簧○17指針○18靈敏度高
重難點解讀
一、 對安培力的認識
1、 安培力的性質:
安培力是磁場對電流的作用力,是一種性質力。
2、 安培力的作用點:
安培力是導體中通有電流而受到的力,與導體的中心位置無關,因此安培力的作用點在導體的幾何中心上,這是因為電流始終流過導體的所有部分。
3、安培力的方向:
(1)安培力方向用左手定則判定:伸開左手,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一個平面內,把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的四指指向電流方向,那么大拇指所指的方向就是通電導體在磁場中的受力方向。
(2)f、b、i三者間方向關系:已知b、i的方向(b、i不平行時),可用左手定則確定f的唯一方向:f⊥b,f⊥i,則f垂直于b和i所構成的平面(如圖所示),但已知f和b的方向,不能唯一確定i的方向。由于i可在圖中平面α內與b成任意不為零的夾角。同理,已知f和i的方向也不能唯一確定b的方向。
(3)用“同向電流相吸,反向電流相斥”(反映了磁現(xiàn)象的電本質)。只要兩導線不是互相垂直的,都可以用“同向電流相吸,反向電流相斥”判定相互作用的磁場力的方向;當兩導線互相垂直時,用左手定則判定。
4、安培力的大?。?/p>
(1)安培力的計算公式:f=bilsinθ,θ為磁場b與直導體l之間的夾角。
(2)當θ=90°時,導體與磁場垂直,安培力最大fm=bil;當θ=0°時,導體與磁場平行,安培力為零。
(3)f=bilsinθ要求l上各點處磁感應強度相等,故該公式一般只適用于勻強磁場。
(4)安培力大小的特點:①不僅與b、i、l有關,還與放置方式θ有關。②l是有效長度,不一定是導線的實際長度。彎曲導線的有效長度l等于兩端點所連直線的長度,所以任意形狀的閉合線圈的有效長度l=0
二、通電導線或線圈在安培力作用下的運動判斷方法
(1)電流元分析法:把整段電流等效為多段很小的直線電流元,先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向,從而判斷出整段電流所受合力方向,最后確定運動方向.
(2)特殊位置分析法:把通電導體轉到一個便于分析的特殊位置后判斷其安培力方向,從而確定運動方向.
(3)等效法:環(huán)形電流可等效成小磁針,通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個環(huán)形電流,反過來等效也成立。
(4)轉換研究對象法:因為電流之間,電流與磁體之間相互作用滿足牛頓第三定律,這樣,定性分析磁體在力的作用下如何運動的問題,可先分析電流在磁場中所受的安培力,然后由牛頓第三定律,再確定磁體所受作用力,從而確定磁體所受合力及運動方向.
典題精講
題型一、安培力的方向
例1、電視機顯象管的偏轉線圈示意圖如右,即時電流方向如圖所示。該時刻由里向外射出的電子流將向哪個方向偏轉?
解:畫出偏轉線圈內側的電流,是左半線圈靠電子流的一側為向里,右半線圈靠電子流的一側為向外。電子流的等效電流方向是向里的,根據(jù)“同向電流互相吸引,反向電流互相排斥”,可判定電子流向左偏轉。(本題用其它方法判斷也行,但不如這個方法簡潔)。
答案:向左偏轉
規(guī)律總結:安培力方向的判定方法:
(1)用左手定則。
(2)用“同性相斥,異性相吸”(只適用于磁鐵之間或磁體位于螺線管外部時)。
(3)用“同向電流相吸,反向電流相斥”(反映了磁現(xiàn)象的電本質)。可以把條形磁鐵等效為長直螺線管(不要把長直螺線管等效為條形磁鐵)。
題型二、安培力的大小
例2、如圖,一段導線abcd位于磁感應強度大小為b的勻強磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直。線段ab、bc和cd的長度均為l,且 。流經導線的電流為i,方向如圖中箭頭所示。導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力
a. 方向沿紙面向上,大小為
b. 方向沿紙面向上,大小為
c. 方向沿紙面向下,大小為
d. 方向沿紙面向下,大小為
解析:該導線可以用a和d之間的直導線長為 來等效代替,根據(jù) ,可知大小為 ,方向根據(jù)左手定則.a正確。
答案:a
規(guī)律總結:應用f=bilsinθ來計算時,f不僅與b、i、l有關,還與放置方式θ有關。l是有效長度,不一定是導線的實際長度。彎曲導線的有效長度l等于兩端點所連直線的長度,所以任意形狀的閉合線圈的有效長度l=0
題型三、通電導線或線圈在安培力作用下的運動
例3、如圖11-2-4條形磁鐵放在粗糙水平面上,正中的正上方有一導線,通有圖示方向的電流后,磁鐵對水平面的壓力將會__(增大、減小還是不變?)水平面對磁鐵的摩擦力大小為__。
解析:本題有多種分析方法。⑴畫出通電導線中電流的磁場中通過兩極的那條磁感線(如圖中粗虛線所示),可看出兩極受的磁場力的合力豎直向上。磁鐵對水平面的壓力減小,但不受摩擦力。⑵畫出條形磁鐵的磁感線中通過通電導線的那一條(如圖中細虛線所示),可看出導線受到的安培力豎直向下,因此條形磁鐵受的反作用力豎直向上。⑶把條形磁鐵等效為通電螺線管,上方的電流是向里的,與通電導線中的電流是同向電流,所以互相吸引。
答案:減小 零
規(guī)律總結:分析通電導線或線圈在安培力作用下的運動常用方法:(1)電流元分析法,(2)特殊位置分析法, (3)等效法,(4)轉換研究對象法
題型四、安培力作用下的導體的平衡問題
例4、 水平面上有電阻不計的u形導軌nmpq,它們之間的寬度為l,m和p之間接入電動勢為e的電源(不計內阻).現(xiàn)垂直于導軌擱一根質量為m,電阻為r的金屬棒ab,并加一個范圍較大的勻強磁場,磁感應強度大小為b,方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方,如圖8-1-32所示,問:
(1)當ab棒靜止時,受到的支持力和摩擦力各為多少?
(2)若b的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,b的大小至少為多少?此時b的方向如何?
解析:從b向a看側視圖如圖所示.
(1)水平方向:f=fasin θ①
豎直方向:fn+facos θ=mg②
又 fa=bil=berl③
聯(lián)立①②③得:fn=mg-blecos θr,f=blesin θr.
(2)使ab棒受支持力為零,且讓磁場最小,可知安培力豎直向上.則有fa=mg
bmin=mgrel,根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右.
答案:(1)mg-blecos θr blesin θr (2)mgrel 方向水平向右
規(guī)律總結:對于這類問題的求解思路:
(1)若是立體圖,則必須先將立體圖轉化為平面圖
(2)對物體受力分析,要注意安培力方向的確定
(3)根據(jù)平衡條件或物體的運動狀態(tài)列出方程
(4)解方程求解并驗證結果
鞏固拓展
1. 如圖,長為 的直導線拆成邊長相等,夾角為 的 形,并置于與其所在平面相垂直的勻強磁場中,磁感應強度為 ,當在該導線中通以電流強度為 的電流時,該 形通電導線受到的安培力大小為
(a)0 (b)0.5 (c) (d)
答案:c
解析:導線有效長度為2lsin30°=l,所以該v形通電導線收到的安培力大小為 。選c。
本題考查安培力大小的計算。
2..一段長0.2 m,通過2.5 a電流的直導線,關于在磁感應強度為b的勻強磁場中所受安培力f的情況,正確的是( )
a.如果b=2 t,f一定是1 n
b.如果f=0,b也一定為零
c.如果b=4 t,f有可能是1 n
d.如果f有最大值時,通電導線一定與b平行
答案:c
解析:當導線與磁場方向垂直放置時,f=bil,力最大,當導線與磁場方向平行放置時,f=0,當導線與磁場方向成任意其他角度放置時,0
3. 首先對電磁作用力進行研究的是法國科學家安培.如圖所示的裝置,可以探究影響安培力大小的因素,實驗中如果想增大導體棒ab擺動的幅度,可能的操作是( )
a.把磁鐵的n極和s極換過來
b.減小通過導體棒的電流強度i
c.把接入電路的導線從②、③兩條換成①、④兩條
d.更換磁性較小的磁鐵
答案:c
解析:安培力的大小與磁場強弱成正比,與電流強度成正比,與導線的長度成正比,c正確.
4. 一條形磁鐵放在水平桌面上,它的上方靠s極一側吊掛一根與它垂直的導電棒,圖中只畫出此棒的截面圖,并標出此棒中的電流是流向紙內的,在通電的一瞬間可能產生的情況是( )
a.磁鐵對桌面的壓力減小
b.磁鐵對桌面的壓力增大
c.磁鐵受到向右的摩擦力
d.磁鐵受到向左的摩擦力
答案:ad
解析:如右圖所示.對導體棒,通電后,由左手定則,導體棒受到斜向左下方的安培力,由牛頓第三定律可得,磁鐵受到導體棒的作用力應斜向右上方,所以在通電的一瞬時,磁鐵對桌面的壓力減小,磁鐵受到向左的摩擦力,因此a、d正確.
5..質量為m的通電細桿ab置于傾角為θ的平行導軌上,導軌寬度為d,桿ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ.有電流時ab恰好在導軌上靜止,如圖右所示.,下圖是沿b→a方向觀察時的四個平面圖,標出了四種不同的勻強磁場方向,其中桿與導軌間摩擦力可能為零的是
a.①② b.③④ c.①③ d.②④
答案: a
解析: ①中通電導體桿受到水平向右的安培力,細桿所受的摩擦力可能為零.②中導電細桿受到豎直向上的安培力,摩擦力可能為零.③中導電細桿受到豎直向下的安培力,摩擦力不可能為零.④中導電細桿受到水平向左的安培力,摩擦力不可能為零.故①②正確,選a.
6.如圖所示,兩根無限長的平行導線a和b水平放置,兩導線中通以方向相反、大小不等的恒定電流,且ia>ib.當加一個垂直于a、b所在平面的勻強磁場b時;導線a恰好不再受安培力的作用.則與加磁場b以前相比較( )
a.b也恰好不再受安培力的作用
b.b受的安培力小于原來安培力的2倍,方向豎直向上
c.b受的安培力等于原來安培力的2倍,方向豎直向下
d.b受的安培力小于原來安培力的大小,方向豎直向下
答案:d
解析:當a不受安培力時,ib產生的磁場與所加磁場在a處疊加后的磁感應強度為零,此時判斷所加磁場垂直紙面向外,因ia>ib,所以在b處疊加后的磁場垂直紙面向里,b受安培力向下,且比原來?。蔬x項d正確.
7. 如圖所示,在絕緣的水平面上等間距固定著三根相互平行的通電直導線a、b和c,各導線中的電流大小相同,其中a、c導線中的電流方向垂直紙面向外,b導線電流方向垂直紙面向內.每根導線都受到另外兩根導線對它的安培力作用,則關于每根導線所受安培力的合力,以下說法中正確的是( )
a.導線a所受合力方向水平向右
b.導線c所受合力方向水平向右
c.導線c所受合力方向水平向左
d.導線b所受合力方向水平向左
答案:b
解析:首先用安培定則判定導線所在處的磁場方向,要注意是合磁場的方向,然后用左手定則判定導線的受力方向.可以確定b是正確的.
8.如圖所示,在空間有三根相同的導線,相互間的距離相等,各通以大小和方向都相同的電流.除了相互作用的磁場力外,其他作用力都可忽略,則它們的運動情況是______.
答案: 兩兩相互吸引,相聚到三角形的中心
解析:根據(jù)通電直導線周圍磁場的特點,由安培定則可判斷出,它們之間存在吸引力.
9.如圖所示,長為l、質量為m的兩導體棒a、b,a被置在光滑斜面上,b固定在距a為x距離的同一水平面處,且a、b水平平行,設θ=45°,a、b均通以大小為i的同向平行電流時,a恰能在斜面上保持靜止.則b的電流在a處所產生的磁場的磁感應強度b的大小為 .
答案:
解析: 由安培定則和左手定則可判知導體棒a的受力如圖,由力的平衡得方程:
mgsin45°=fcos45°,即
mg=f=bil 可得b= .
10.一勁度系數(shù)為k的輕質彈簧,下端掛有一匝數(shù)為n的矩形線框abcd.bc邊長為l.線框的下半部處在勻強磁場中,磁感應強度大小為b,方向與線框平面垂直.在下圖中,垂直于紙面向里,線框中通以電流i,方向如圖所示.開始時線框處于平衡狀態(tài),令磁場反向,磁感強度的大小仍為b,線框達到新的平衡.在此過程中線框位移的大小Δx______,方向______.
答案: ;位移的方向向下
解析:設線圈的質量為m,當通以圖示電流時,彈簧的伸長量為x1,線框處于平衡狀態(tài),所以kx1=mg-nbil.當電流反向時,線框達到新的平衡,彈簧的伸長量為x2,由平衡條件可知
kx2=mg+nbil.
所以k(x2-x1)=kΔx=2nbil
所以Δx=
電流反向后,彈簧的伸長是x2>x1,位移的方向應向下.
高中物理力的教案篇8
教學目標:
1、理解麥克斯韋電磁場理論的兩個支柱:變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場。了解變化的電場和磁場相互聯(lián)系形成同一的電磁場。
2、 了解電磁場在空間傳播形成電磁波。
3、 了解麥克斯韋電磁場理論以及赫茲實驗在物理學發(fā)展中的貢獻。體會兩位科學家研究物理問題的思想方法。
教學過程:
一、偉大的預言
說明:法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象那年,麥克斯韋在蘇格蘭愛丁堡附近誕生,從小就表現(xiàn)出了驚人的數(shù)學和物理天賦,他從小熱愛科學,喜歡思考,1854年從劍橋大學畢業(yè)后,精心研讀了法拉第的著作,法拉第關于“場”和“力線”的思想深深吸引了麥克斯韋,但麥克斯韋也發(fā)現(xiàn)了法拉第定性描述的弱點,那就是不能定量的描述電場和磁場的關系。因此,這位初出茅廬的科學家決定用他的數(shù)學才能來彌補。1860年初秋,麥克斯韋特意去拜訪法拉第,兩人雖然在年齡上相差四十歲,在性情、愛好、特長方面也迥然各異,可是對物質世界的看法卻產生了共鳴。法拉第鼓勵麥克斯韋:“你不應停留在數(shù)學解釋我的觀點”,而應該突破它。
說明:麥克斯韋學習了庫侖、安培、奧斯特、法拉第、亨利的研究成果,結合了自己的創(chuàng)造性工作,最終建立了經典電磁場理論。
說明:法拉第電磁感應定律告訴我們:閉合線圈中的磁通量發(fā)生變化就能產生感應電流,我們知道電荷的定向移動形成電流,為什么會產生感應電流呢?一定是有了感應電場,因此,麥克斯韋認為,這個法拉第電磁感應的實質是變化的磁場產生電場,電路中的電荷就在這個電場的作用下做定向移動,產生了感應電流。即使變化的磁場周圍沒有閉合電路,同樣要產生電場。變化的磁場產生電場,這是一個普遍規(guī)律
說明:自然規(guī)律存在著對稱性與和諧性,例如有作用力就有反作用力。既然變化的磁場能夠產生電場,那么變化的電場能否產生磁場呢?麥克斯韋大膽地假設,變化的電場能夠產生磁場。
問:什么現(xiàn)象能夠說明變化的電場能夠產生磁場?(例如通電螺線管中的電流發(fā)生變化,那么螺線管內部的磁場要發(fā)生變化)
說明:根據(jù)這兩個基本論點,麥克斯韋推斷:如果在空間在空間某區(qū)域中有不均勻變化的電場,那么這個變化的電場能夠引起變化的磁場,這個變化的磁場又引起新的變化的電場.........這樣變化的電場引起變化的磁場,變化的磁場又引起變化的電場,變化的電場和磁場交替產生,由近及遠傳播就形成了電磁波。
二、電磁波
問:在機械波的橫波中,質點的振動方向和波的傳播方向之間有何關系?(兩者垂直)
說明:根據(jù)麥克斯韋的理論,電磁波中的電場強度和磁感應強度互相垂直,而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直,電磁波是橫波。
問:電磁波以多大的速度傳播呢?(以光速c傳播)
問:在機械波中是位移隨時間做周期性變化,在電磁波中是什么隨時間做周期性變化呢?(電場強度e和磁感應強度b)
三、赫茲的電火花
說明:德國科學家赫茲證明了麥克斯韋關于電磁場的理論
板書設計
一、偉大的預言
1、變化的磁場產生電場
變化的電場產生磁場
2、變化的電場和磁場交替產生,由近及遠傳播形成電磁波
二、電磁波
1、電磁波是橫波,e和b互相垂直,而且兩者均與電磁波的傳播方向垂直÷
2、電磁波以光速c傳播)
3、電磁波中電場強度e和磁感應強度b隨時間做周期性變化
三、赫茲的電火花
赫茲證明了麥克斯韋關于電磁場的理論