教案是教师为了提高上课质量事前起草的文字载体,在准备一份教案时,教师一定从中吸取了不少教学经验,范文社小编今天就为您带来了高中物理力的教案8篇,相信一定会对你有所帮助。
高中物理力的教案篇1
研究性实验:(1) 研究匀变速运动练习使用打点计时器:
1.构造:见教材。
2.操作要点:接50hz,4---6伏的交流电 s1 s2 s3 s4
正确标取记:在纸带中间部分选5个点 。t 。t 。 t 。 t 。
3.重点:纸带的分析 0 1 2 3 4
a.判断物体运动情况:
在误差范围内:如果s1=s2=s3=......,则物体作匀速直线运动。
如果?s1=?s2=?s3= .......=常数, 则物体作匀变速直线运动。
b.测定加速度:
公式法: 先求?s,再由?s= at2求加速度。
图象法: 作v-t图,求a=直线的斜率
c.测定即时速度: v1=(s1+s2)/2t v2=(s2+s3)/2t
测定匀变速直线运动的加速度:
1.原理::?s=at2
2.实验条件:
a.合力恒定,细线与木板是平行的。
b.接50hz,4-6伏交流电。
3.实验器材:电磁打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线、两根导线。
4.主要测量:
选择纸带,标出记数点,测出每个时间间隔内的位移s1、s2、s3 。。。。图中o是任一点。
5. 数据处理: 0 1 2 3 4 5 6
根据测出的s1、s2、s3....... 。s1 。s2 。 s3 。s4 。 s5 。 s6 。
用逐差法处理数据求出加速度:
s4-s1=3a1t2 , s5-s2=3a2t2 , s6-s3=3a3t2
a=(a1+a2+a3)/3=(s4+s5+s6- s1-s2-s3)/9t2
测匀变速运动的即时速度:(同上)
(2) 研究平抛运动
1.实验原理:
用一定的方法描出平抛小球在空中的轨迹曲线,再根据轨迹上某些点的位置坐标,由h=求出t,再由x=v0t求v0,并求v0的平均值。
2.实验器材:
木板,白纸,图钉,未端水平的斜槽,小球,刻度尺,附有小孔的卡片,重锤线。
3.实验条件:
a. 固定白纸的木板要竖直。
b. 斜槽未端的切线水平,在白纸上准确记下槽口位置。
c.小球每次从槽上同一位置由静止滑下。
(3) 研究弹力与形变关系
方法归纳:
(1)用悬挂砝码的方法给弹簧施加压力
(2)用列表法来记录和分析数据(如何设计实验记录表格)
(3)用图象法来分析实验数据关系
步骤:
1以力为纵坐标、弹簧伸长为横坐标建立坐标系
2根据所测数据在坐标纸上描点
3按照图中各点的分布和走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)
4以弹簧的伸重工业自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如不行则考虑二次函数,如看似象反比例函数,则变相关的量为倒数再研究一下是否为正比关系(图象是否可变为直线)----化曲为直的方法等。
5解释函数表达式中常数的意义。
2. 注意事项:所加砝码不要过多(大)以免弹簧超出其弹性限度
高中物理力的教案篇2
1、知识与技能
(1)知道波面和波线,以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射
(2)知道波发 生反射现 象时 ,反射角等于入射角,知道反射波的频率,波速和波长与入射波相同
(3)知道折射波与入射波的频率相同,波速与波长不同,理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同,掌握入射角与折射角的 关系
2、过程与方法:
3、情感、态度与价值观:
教学重点:惠更斯原理,波的反射和折射规律
教学难点:惠更斯原理
教学方法:课堂演示,flash课件
一.引入新课
1.蝙蝠的“眼睛”:18世纪,意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时,发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间,我们的耳 朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波,然后借助物体反射回来的回声,就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。
2.隐形飞机f—117:雷达是利用无线电 波发现目标,并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规 律,因此,当雷达波碰到飞行目 标(飞机、导弹)等时,一部分雷达波便会反射回来,根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。
雷达确定目标示意图
由于一般飞机的外形比较复杂,总有许多部分能够强烈反射雷达波,因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。
一.波面和波线
波面:同一时刻,介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面.
波线:用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线.
二.惠更斯原理
荷兰物理 学家 惠 更 斯
1.惠更斯原理:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
2.根据惠更斯原理,只要知道某一时刻的波阵面,就可以确定下一时刻的波阵面。
二.波的反射
1.波遇到障碍物会返回来继续传播,这种现象叫做波的反射.
2.反射规律
反射定律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。
入射角(i)和反射角(i’):入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角.反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射角.
反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同.
波遇到两种介质界面时,总存在反射
三.波的折射
1.波的折射:波从一种介质进入另一种介质时,波的 传播方向发 生了改变的现象叫做波的折射.
2.折射规律:
(1).折射角(r):折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角.
2.折射定律:入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线 与折射线分居法线两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比:
当入射速度大于折射速度时,折射角折向法线.
当入射速度小于折射速度时,折射角折离法线.
当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例.
在波的折射中,波的频率不改变,波 速和波长都发生改变.
波发生折射的原因:是波在不同介质中的速度不同.
由惠更斯原理,a、b为同一波面上的两点,a、b点会发射子波,经⊿t后, b点发射的子波到达界面处d点, a点的到达c点,
高中物理力的教案篇3
一、教材分析
本节教材选自人民教育出版社全日制普通高中课程标准实验教科书(物理2·必修)第五章《曲线运动》第六节《向心力》。
教材的内容方面来看,本章节主要讲解了向心力的定义、定义式、方向及验证向心力的表达式,变速圆周运动和一般曲线运动。前面几节已经学习了曲线运动、圆周运动、向心加速度,这节讲的是描述使物体做圆周运动的合外力,是对物体运动认识上的升华,为接下来万有引力的的学习奠定了基础。所以在整个教材体系中起了承上启下的作用,并且这样的安排由简单到复杂,符合学生的认知规律。
从教材的地位和作用方面来看,本章节是运动学中的重要概念,也是高一年级物理课程中比较重要的概念之一,是对物体运动认识上的升华,它把运动学和动力学联系在了一起,具有承上启下的桥梁作用,也是学生知识系统中不可或缺的重要组成部分。
二、学情分析
?知识基础方面】在学习本节课前学生已经学习了曲线运动、圆周运动、向心加速度,具备了探究向心力的基本知识和基本技能,这为本节课的探究性学习起到了铺垫作用。
?思维基础方面】高一的学生通过初中科学和第一学期的学习,具有了一定的物理思维方法和较强的计算能力,但接受能力尚欠缺,需要教师正确的引导和启发。
?情感态度方面】在学生的生活经验中,与向心力有关的现象有,但是有一些是错误的这就给学生理解向心力的概念带来困难。
三、教学目标
?知识技能目标】理解向心力的定义;
能说出向心力的定义、写出向心力的定义式和单位理解向心力的作用效果;用圆锥摆粗略验证向心力的表达式;
?过程方法目标】
通过对向心力,向心加速度,圆周运动,牛顿第二定律的理解与学习,相互联系,体验对物理概念的学习方法
?情感态度与价值观目标】
通过用概念前后联系的方法得出加速度的概念,感悟到探索问题解决问题的兴趣和学无止境的观点;
通过向心力的教学引导学生从现实的生活经历与体验出发,激发学生的学习兴趣;通过一些有趣的实验实验,加深学生的印象,容易让学生理解,引起学生兴趣;
四、重点与难点
重点:向心力表达式验证,向心力来源与作用效果。设定一定运动情景,来验证向心力表达式。来源进行举例说明,进行受力分析。(重点如何落实)
难点:向心力表达式的验证。通过用圆锥摆粗滤验证表达式,通过圆锥摆做匀速圆周运动解释原理,分析其在运动角度和手里角度的合外力,测量数据与测量器材,一步步得出表达式的正确。(难点咋么突破)
五、教学方法与手段
教学方法:演示法,讲授法,讨论法教学手段:多媒体,口述
六、教学过程
1.引入
回顾本章内容,复习向心加速度,放一个有关视屏,向同学提问物体为甚么做圆周运动?
2.新课教学(熟悉一下过渡)
一、做小球做圆周运动的实验,多问题进行思考,得出向心力特点进行总结
二、教授有关向心力的有关知识并进行一定补充。
三、用圆锥摆粗滤验证向心力表达式小结:向心力定义表达式
高中物理力的教案篇4
学习目标:
1. 理解质点的概念,知道它是一种科学抽象,知道实际物体在什么条件下可看作质点,知道这种科学抽象是一种常用的研究方法。
2. 知道参考系的概念和如何选择参考系。
学习重点:
质点的概念。
主要内容:
一、机械运动
1.定义:物体相对于其他物体的位置变化,叫做机械运动,简称运动。
2.运动的绝对性和静止的相对性:宇宙中的一切物体都在不停地运动,无论是巨大的天体,还是微小的原子、分子,都处在永恒的运动之中。运动是绝对的,静止是相对的。
二、物体和质点
1.定义:用来代替物体的有质量的点。
①质点是用来代替物体的具有质量的点,因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”,但没有大小,它的质量就是它所代替的物体的质量。
②质点没有体积,因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。
③质点不一定是很小的物体,很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点,有时又不能看作质点,要具体问题具体分析。
2.物体可以看成质点的条件:如果在研究的问题中,物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素,就可以把物体看做一个质点。
3.突出主要因素,忽略次要因素,将实际问题简化为物理模型,是研究物理学问题的基本思维方法之一,这种思维方法叫理想化方法。质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。
问题:
1.能否把物体看作质点,与物体的大小、形状有关吗?
2.研究一辆汽车在平直公路上的运动,能否把汽车看作质点?要研究这辆汽车车轮的转动情况,能否把汽车看作质点?
3.原子核很小,可以把原子核看作质点吗?
?例一】下列情况中的物体,哪些可以看成质点()
a.研究绕地球飞行时的航天飞机。
b.研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮。
c.研究从北京开往上海的一列火车。
d.研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱。
课堂训练:
1.下述情况中的物体,可视为质点的是()
a.研究小孩沿滑梯下滑。
b.研究地球自转运动的规律。
c.研究手榴弹被抛出后的运动轨迹。
d.研究人造地球卫星绕地球做圆周运动。
2.下列各种情况中,可以所研究对象(加点者)看作质点的是( )
a. 研究小木块的翻倒过程。
b.研究从桥上通过的一列队伍。
c.研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱。
d.汽车后轮,在研究牵引力来源的时。
三、参考系
1.定义:宇宙中的一切物体都处在永恒的运动之中,在描述一个物体的运动时,必须选择另外的一个物体作为标准,这个被选来作为标准的物体叫做参考系。一个物体一旦被选做参考系就必须认为它是静止的。
2.选择不同的参考系来观察同一个运动,得到的结果会有不同。
?例二】人坐在运动的火车中,以窗外树木为参考系,人是_______的。以车厢为参考系,人是__________的。
3.参考系的选择:描述一个物体的运动时,参考系可以任意选取,选取参考系时要考虑研究问题的方便,使之对运动的描述尽可能的简单。在不说明参考系的情况下,通常应认为是以地面为参考系的。
4.绝对参考系和相对参考系:
?例三】对于参考系,下列说法正确的是()
a.参考系必须选择地面。
b.研究物体的运动,参考系选择任意物体其运动情况是一样的。
c.选择不同的参考系,物体的运动情况可能不同。
d.研究物体的运动,必须选定参考系。
课堂训练:
1.甲物体以乙物体为参考系是静止的,甲物体以丙物体为参考系是运动的,那么,以乙物体为参考系,丙物体是( )
a. 一定是静止的。 b.一定是运动的。
c.有可能是静止的或运动的 d.无法判断。
2.关于机械运动和参照物,以下说法正确的有()
a. 研究和描述一个物体的运动时,必须选定参照物。
b. 由于运动是绝对的,描述运动时,无需选定参照物。
c. 一定要选固定不动的物体为参照物。
d. 研究地面上物体的运动时,必须选地球为参照物。
高中物理力的教案篇5
教学目标
?知识与能力】
探究得出滑动摩擦力产生的条件和影响滑动摩擦力大小的因素以及计算公式。
?过程与方法】
通过观察,了解滑动摩擦力的存在,实验探究产生滑动摩擦力的条件以及影响其大小的因素,提高实验技能和探索能力。
?情感、态度和价值观】
学生能提高实事求是的科学实验态度,锻炼思维能力、抽象能力,运用物理知识解释生活现象。
教学重难点
?重点】
滑动摩擦力产生条件和计算式。
?难点】
实验探究的过程。
教学方法
观察法、实验法、讨论法、问答法等。
教学过程
(一)新课导入
展示几个情景:孩子玩滑梯、火车急刹车、冰壶运动等。
通过提问这些情景中的现象,引导学生思考,从而得出滑动摩擦力的概念,导出新课。
(二)科学探究
问题1:滑动摩擦力什么情况下才会出现?结合前面学的静摩擦力条件进行讨论。
学生讨论:需要有压力、粗糙的接触面以及相对运动。
问题2:为什么冰壶、火车、孩子受到的滑动摩擦力不同呢?
实验探究:影响滑动摩擦力大小的因素:
1.猜想:与压力有关,与速度有关,与质量有关,与粗糙程度有关等等。
2.设计实验:用弹簧秤拉动木块,可通过加减砝码改变压力,改变拉动速度,更换接触面,例如玻璃、木板、石板、毛巾等。弹簧秤示数便是滑动摩擦力示数,设计表格进行记录。
3.进行实验:6人一组进行实验,注意小组内部的分工问题,教师巡视。
4.得出结论:滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关。
5.交流讨论:分享实验中的数据和实验细节,误差处理等;讨论控制变量法的注意事项,即控制无关变量相同,只改变探究的物理量等;实验安全问题、保护器材问题等等。
6.总结:结合实验结论和教材,得出滑动摩擦力的计算公式,f=μn
问题3:滑动摩擦力的方向如何判断呢?结合示例分析并讨论。
示例:木块在地面上滑动、木块在木板上滑动并带动木板一起滑动。
学生讨论:滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,相对运动方向有时并不是运动方向。
问题4:滑动摩擦力有什么作用呢?举例说明。
回答:生活中有很多地方可以见到滑动摩擦力,车辆的刹车系统是利用滑动摩擦力进行减速,打磨东西也是利用了滑动摩擦力,同时机器中的滑动摩擦力会损耗器材,所以需要使用润滑油来减小滑动摩擦力等等。
(三)巩固提高
给出适当例题,运用公式求解摩擦力大小,判断摩擦力方向。
(四)小结作业
小结:浅谈本节课收获。
作业:课下继续探索,拓展科学知识。
高中物理力的教案篇6
一、教学目标
知识与技能:
1、理解力的分解概念。
2、知道力的分解是合成的逆运算,并知道力的分解遵循平行四边形定则。
3、学会按力的实际作用效果分解力。
4、学会用力的分解知识解释一些简单的物理现象。
过程与方法:
1、通过生活情景的再现和实验模拟体会物理与实际生活的密切联系。
3、通过对力的实际作用效果的分析,理解按实际作用效果分解力的意义,并感受具体问题具体分析的方法。情感、态度与价值观:
1、通过联系生活实际情景,激发求知欲望和探究的兴趣。
2、通过对力的分解实际应用的分析与讨论,养成理论联系实际的自觉性,培养解决生活实际问题的能力。
二、教学重点难点
教学重点:理解力的分解的概念,利用平行四边形定则按力的作用效果进行力的分解。
教学难点:力的实际作用效果的分析。
三、教学过程
(一)引入:
1、观察一幅打夯的图片,分析为什么需要那么多人一起打夯。
2、模拟打夯,指出用多个力的共同作用来代替一个力的作用的实际意义,突出等效替代的思想。
3、引出力的分解的概念:把一个力分解成几个分力的方法叫力的分解。
(二)一个力可分解为几个力?
由打夯的例子可以看出一个力的作用可以分解为任意几个力,最简单的情况就是把一个力分解为两个力。
(三)一个力分解成两个力遵循什么规则?
力的分解是力的合成的逆运算,因此把一个力分解为两个分力也遵循平行四边形定则。
(四)力的分解实例分析
以一个力为对角线作平行四边形可以作出无数个平行四边形,因此把一个力分解为两个力有无数组解,但如果已知两个分力的方向,那力的分解就只有唯一解了。如何确定两个分力的方向呢?在解决实际问题时要根据力的实际作用效果确定分力的方向。
一、斜面上重力的分解
[演示]用薄塑料片做成斜面,将物块放在斜面上,斜面被压弯,同时物块沿斜面下滑.
[结论]重力g产生两个效果:使物体沿斜面下滑和压紧斜面.
[分析]重力的两个分力大小跟斜面的倾斜角有何关系?
[结论]通过作图和实验演示可看出倾角越大,下压分力越小而下滑分力越大。
[问题]游乐场的滑梯为什么倾角很大?山路为什么要修成盘山状?
[分析]斜面倾角越大,使物体下滑的力越大,物体越容易下滑,故公园滑梯倾角较大,但山路若直接从山脚往山顶修,则倾角太大,车辆上坡艰难而下坡又不安全,是不可行的,修成盘山状则可解决这个问题。
二、直角支架所受拉力的分解
[实验模拟]同学甲用一手撑腰,同学乙用力向下拉甲同学的肘部,让同学谈体会,即分析向下拉肘部的力产生的作用效果。
[实验演示]在支架上挂一重物,观察橡皮膜的变化,分析重物对支架的拉力产生的作用效果。
[分析]支架所受拉力一方面挤压水平杆,另一方面拉伸倾斜杆。
[分解]按效果分解拉力并作出平行四边形法。
三、劈木柴刀背上力的分解
[观察图片]为什么一斧头下去,木桩被劈开了?作用在斧头上的力实际产生了什么效果?
[小实验]同学甲双手合十,同学乙用一只手试图从甲的两手中间劈下去,体会手上的感觉。
[分析]乙同学的手向两侧挤压甲同学的两只手,因此刀背上的力的作用效果也是使得刀的两个侧面去挤压木柴。
[分解]按力的作用效果分解刀背上的力,作出平行四边形,并比较分力与合力的大小关系。
[思考]由生活经验可知砍柴的刀越锋利越容易把柴劈开,为什么?分析分力大小跟分力夹角的关系。
[体验]通过小实验体会在合力一定的情况下,分力大小随其夹角变化而变化的规律:
○用一根羊绒线,中间吊一个砝码,观察当抓住线的两手距离不断增大时线有何变化。
○用两个弹簧秤共同拉一个砝码,拉的夹角逐渐增大,观察弹簧秤示数的变化。
[规律总结]在合力一定的情况下,对称分布的两个分力的夹角越大,分力越大。
[应用]
○如何把陷进泥潭的汽车拉出来?
○如何移动一只很重的箱子?
(五)小结:
1、知道什么叫力的分解
2、知道力的分解遵循平行四边形定则
3、掌握在解决实际问题时按力的实际作用效果分解的方法。
高中物理力的教案篇7
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=fasin θ①
竖直方向:fn+facos θ=mg②
又 fa=bil=berl③
联立①②③得:fn=mg-blecos θr,f=blesin θr.
(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-blecos θr blesin θr (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0.2 m,通过2.5 a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=2 t,f一定是1 n
b.如果f=0,b也一定为零
c.如果b=4 t,f有可能是1 n
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.①② b.③④ c.①③ d.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.
高中物理力的教案篇8
教学目标:
1、理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱:变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场。了解变化的电场和磁场相互联系形成同一的电磁场。
2、 了解电磁场在空间传播形成电磁波。
3、 了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献。体会两位科学家研究物理问题的思想方法。
教学过程:
一、伟大的预言
说明:法拉第发现电磁感应现象那年,麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生,从小就表现出了惊人的数学和物理天赋,他从小热爱科学,喜欢思考,1854年从剑桥大学毕业后,精心研读了法拉第的著作,法拉第关于“场”和“力线”的思想深深吸引了麦克斯韦,但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点,那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此,这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋,麦克斯韦特意去拜访法拉第,两人虽然在年龄上相差四十岁,在性情、爱好、特长方面也迥然各异,可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦:“你不应停留在数学解释我的观点”,而应该突破它。
说明:麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果,结合了自己的创造性工作,最终建立了经典电磁场理论。
说明:法拉第电磁感应定律告诉我们:闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流,我们知道电荷的定向移动形成电流,为什么会产生感应电流呢?一定是有了感应电场,因此,麦克斯韦认为,这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场,电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动,产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路,同样要产生电场。变化的磁场产生电场,这是一个普遍规律
说明:自然规律存在着对称性与和谐性,例如有作用力就有反作用力。既然变化的磁场能够产生电场,那么变化的电场能否产生磁场呢?麦克斯韦大胆地假设,变化的电场能够产生磁场。
问:什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?(例如通电螺线管中的电流发生变化,那么螺线管内部的磁场要发生变化)
说明:根据这两个基本论点,麦克斯韦推断:如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场,那么这个变化的电场能够引起变化的磁场,这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场,变化的磁场又引起变化的电场,变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播就形成了电磁波。
二、电磁波
问:在机械波的横波中,质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?(两者垂直)
说明:根据麦克斯韦的理论,电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直,电磁波是横波。
问:电磁波以多大的速度传播呢?(以光速c传播)
问:在机械波中是位移随时间做周期性变化,在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?(电场强度e和磁感应强度b)
三、赫兹的电火花
说明:德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论
板书设计
一、伟大的预言
1、变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
2、变化的电场和磁场交替产生,由近及远传播形成电磁波
二、电磁波
1、电磁波是横波,e和b互相垂直,而且两者均与电磁波的传播方向垂直÷
2、电磁波以光速c传播)
3、电磁波中电场强度e和磁感应强度b随时间做周期性变化
三、赫兹的电火花
赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论