[教学目标]

1. 知识与技能：知道磁感应强度的定义；会用公式F = BIL计算安培力的大小；会用左手定则判断安培力的方向；培养学生多方面的探究能力。

2. 过程与方法：经历“磁感应强度” 的引入过程，获得探究活动的体验；尝试用实验验证安培力大小的有关因素，感悟理论与实际的关系；领略类比法、比值定义法、发现—猜想—验证—总结等物理研究方法。

3. 情感态度与价值观：培养勤于探索，勇于创新的科学态度；学会合作与分享。

　[教学用具]

蹄形磁铁、铁块、直导线、电源、电流表、弹簧秤、滑动变阻器、供电导线等。

　[教学过程]

一、创设情境，导入新课

磁场不仅有方向性，而且有强弱的不同。小磁铁只能吸起小铁钉，而吸不起大铁块，但巨大的电磁铁却能吸起成吨的钢铁，请看大屏幕。既然磁场有强弱不同，那么，我们应怎样来表示磁场的强弱呢？

二、自主学习，合作探究

1. 类比联想

[诱导]将要研究的现象与我们熟悉的现象进行类比，常常能给研究新的现象提供有益的启示，我们以前学过的电场，是用哪一个物理量来表示其强弱的呢？

[回答]电场强度。

[提问]请回忆在研究电场强弱时，是怎样引入电场强度这个物理量的？

[回答]在电场中放入探测物——点电荷，从分析点电荷在电场中的受力情况着手，用比值定义的方法，找到了表示电场强弱的物理量——电场强度。

[诱导]那么，我们现在要寻找表示磁场强弱的物理量，该怎么办呢？

[回答]用类似的方法。在磁场中放入探测物：磁体、磁针、通电直导线、通电线圈等。

[诱导]科学研究的一个很重要原则是从简单入手，那么放入哪一种探测物才最简单、最方便？

[评估]通电直导线。

[诱导]我们常用比值法定义物理量，定义电场强度时是从点电荷的受力入手，那么我们现在该从哪儿入手呢？

[回答]研究磁场对通电直导线的作用力。

2. 科学猜想

[诱导]磁场对电流的作用力叫做安培力，安培力的大小可能跟哪些因素有关？

[回答]跟电流强度、导线在磁场中的长度及在磁场中的位置等。

[诱导]安培力的大小可能与这么多因素有关，同时考虑这么多因素，肯定会使问题变得很复杂，我们该采取什么方法？

[回答]控制变量法。

[总结]物理学是以实验为基础的学科，我们可设计实验，用控制变量的方法来研究安培力的大小。

3. 设计实验

[要求]各小组充分应用学过的力学、电磁学知识设计一个合理的实验方案定性或定量验证自己的猜想。

[交流]各组简要说明实验原理和步骤。

[评估]经过讨论，优化选择出两个方案。一个是定性方案，与课本中演示实验相似；另一个是定量方案，其原理是通过弹簧秤测量拉力，根据平衡条件求出安培力的大小。

4. 操作实验，收集数据，归纳结论

（1）进行分组实验，并记录实验现象

（2）交流实验结果

方案一组：通过导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力就越大；电流一定时，通电导线在磁场中越长，安培力也越大；安培力的大小还与导线在磁场中放置的方向有关，保持电流和导线在磁场中长度不变时，导线与磁场方向垂直时最大，平行时为零。

方案二组：弹簧秤读数几乎不变，无法读出其差异，仅能看到直导线的微小运动。

（3）总结评估

方案一采用了间接测量的方法，把安培力的大小转化为摆角的大小，进行了放大，它满足“理论上成立，实际中可行，实验现象清楚，简便易行”这一优化原则，但它的缺点是只能定性不能定量；方案二采用了直接测量的方法，理论上成立，且很有新意，但由于安培力太小，弹簧秤灵敏度差，实际中不可行，需要改进。

5. 改进实验，虚拟数据，定量分析

[诱导]方案二的创意很好，但实验装置不够精密，如何加以改进呢？

[回答]永久磁铁换为电磁铁，弹簧秤换为拉力传感器。

[点评]很好！这位同学改进的原理就和数字化传感系统实验室相似。

[诱导]假如我们采用很精密的数字化传感系统实验装置，并保证导体与磁场垂直，把通电直导线分别放入磁场中由强到弱的三个不同点a、b、c。做上述实验，得出如表所示的数据（屏幕显示），它所反映的定量关系是什么呢？

abc

实验次数1234567

L（m）0.050.050.100.050.150.050.05

I（A）0.40.80.41.20.40.40.4

F/IL（N/A?m） 0.00020.00040.0004 0.0006 0.0006 1.00000.5000

[分析]对a点而言，当L = 0.05m时，F与I的关系是什么？当I = 0.4A时，F与I的关系又是什么？

[总结]L一定，F∝I，I一定，F∝L。于是，可归纳为F∝IL。

6. 深化分析

[诱导]请回忆电场强度是如何定义的，用类比的方法思考，应该计算谁与谁的比值？

[回答]计算F/IL，其规律是：在磁场中同一点，这个比值相同，与I、L变化无关；在磁场中强弱不同的点，这个比值不同。

[总结]现在这个比值很有意义，它能代表磁场中不同点的本身性质，磁场强的点比值大，磁场弱的点比值小，故用它可以定量表示磁场的强弱，物理学中把它叫做磁感应强度，用B表示，即

B = F/IL。

在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度。

[问题]有人根据B = F/IL认为：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种认为有什么问题？

[回答]B与F和IL无关，由磁场本身决定的；F和IL才成正比。

[讲授]磁感应强度的单位和方向及匀强磁场的特点。

[诱导]上面我们用比值定义法成功地引入了磁感应强度这个物理量，有了这个物理量不仅能描述磁场的强弱和方向，同时我们还可以用它来定量地计算什么？

[回答]安培力的大小：F = BIL即在匀强磁场中在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受的安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线在磁场中长度L三者的乘积。

[诱导]实际情况中，常遇到的是非匀强磁场，这时要求磁感应强度或安培力的大小时，应该运用什么思想？做怎样的近似处理？

[回答]微元思想：取一段很短的直导线。

[复习]安培力的方法由左手定则来确定。师生一起一边回忆其内容，一边用左手判断图2中安培力的方向，并指出F总是垂直于I、B所决定的平面。

[思考]物理学家安培在总结左手定则的过程中，付出了很多的心血。假若你是安培，准备用怎样的科学研究方法来确定电流、磁场、安培力方向之间的关系呢？

[回答]和上面的研究方法相似即提出问题，猜想与假设，制定实验方案，收集数据，分析论证，交流合作，归纳总结，简单形象地表示。

三、系统归纳

在本节内容的学习中，我们学到了哪些知识？体会到哪些思想方法？

四、拓展延伸

电磁炮以其显著的优点已引起了世界各国的关注。请根据这节课所学的知识，设计一种电磁炮，要求简要说明其原理并画出原理图。