师：各位同学，大家好。今天我们一起学习高二物理粤教版选择性必修2第一单元第一节安培力。在必修3中，我们已经学习了有关磁的基本知识，比如电流和电流之间通过磁场产生力的作用。实验发现同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。决定吸引还是排斥的关键因素是力的方向，那磁场力的方向研究清楚了吗？b与i垂直的情景可以得到磁场力的大小，b与i不垂直的情况说明我们的研究还需深入。
首先，我们定义磁场力，通电导线在磁场中受到的力为安培力。力是矢量，这节课我们主要研究两个问题：安培力的大小和方向。
先探究安培力的方向，猜想一下，安培力的方向与什么因素有关呢？通过安培力的定义，我们知道是通电导线在磁场中的受力，那我们可以合理猜想，安培力的方向与磁场方向和电流的流向有关。如何设计实验来探究呢？首先，通过磁铁构建磁场环境，导线连接电源，构成闭合回路形成电流，把通电导线置于磁场中磁场最强的位置，且电流和磁场要保持垂直关系。力不能直接观察，怎么感知力的存在和方向呢？我们可以把金属棒放在导轨上，观察金属棒的运动方向，以此判断安培力的方向，这样就设计出了实验装置。
设计好实验装置，接下来明确实验方案。怎么改变磁场方向和电流流向呢？因为涉及多变量问题，所以我们采用控制变量法。保持电流流向不变，通过调换磁极改变磁场的方向，观察金属棒的运动方向，这就是安培力的方向；保持磁场方向不变，通过调换电源正负极改变电流的流向，同样观察金属棒的运动方向，确定安培力的方向。
实验过程中有哪些注意事项呢？第一，放置导体棒的导轨有什么要求？金属棒必须水平放置，实验前要用砂纸将金属棒和导轨磨一下，让接触点接触良好。第二，实验观察的时间有没有要求？观察时间要短，因为电路中电流较大，若时间太长，电路中发热过多会损坏电源。实验过程中，我们要把实验结果记录并填写在教材第3页“实验与探究”的表格中。首先，我们需要将立体图转变为平面图。以一种实验情况为例，若按照图示的连接方式，我们知道电流的流向，如红色箭头所示，从正面看，电流方向垂直于纸面向外，磁场方向竖直向下，对应表格第二幅平面图，以此类推。接下来，请同学们在观看实验视频的同时，通过观察金属棒的运动方向，将各种情况下的安培力方向标注在图中，探究安培力方向和磁场方向、电流流向的相对关系。
本次实验通过以下几个环节进行：一、将金属棒放入磁场中，接通电源观察现象；二、改变电流方向，观察金属棒的现象；三、改变磁场方向，观察金属棒的现象。实验中，我们需要用到以下实验器材：蹄形磁体、金属棒、金属导轨、电池、导线、开关。
首先依次连接电源、开关、金属导轨，再将蹄形磁体放入金属轨道中，最后将金属棒放置于金属导轨上，要注意金属棒与金属导轨和磁感线都要垂直。接下来闭合开关观察现象，我们看到原来静止的金属棒向蹄形磁体内侧发生了运动，说明通电导体在磁场中受到力的作用。
我们对调电源正负极，改变电流的方向，再将金属棒放置于金属导轨上，闭合开关观察现象。我们看到金属棒这次向蹄形磁体外侧发生了运动，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关，当电流的方向变得相反时，通电导体受力的方向也变得相反。
我们将蹄形磁体两极对调，改变磁场的方向，再将金属棒放置于金属导轨上，闭合开关观察现象。我们看到金属棒向蹄形磁体的内侧发生了运动，说明通电导体在磁场中受力方向与磁场的方向有关，当磁场方向变得相反时，通电导体受力的方向也变得相反。由实验可知，通电导体在磁场中会受到力的作用，且力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系，当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导体受力的方向也变得相反。实验结束后要记得断开电源，并将有关实验用品整理好。
实验视频中完成三组实验记录的平面图，如图所示，各位同学都做对了吗？通过实验可以发现，改变电流和磁场的方向确实会影响安培力的方向，通电导线在磁场中所受的安培力方向与电流和磁场方向都有关。深入分析实验结果，安培力F与磁场B、电流I的方向存在怎样的几何关系呢？我们可以借助小球和箭头所构成的立体模型来帮助我们判断三者方向的关系。我们用小球代替通电导线，红色箭头表示电流的方向，黄色箭头表示磁场的方向，蓝色箭头表示安培力的方向。
我们选择第一种情况来制作方向关系立体模型，此时磁场方向竖直向上，电流方向垂直纸面向外，安培力方向向左。我们发现F、B、I三者之间两两垂直。那如何快速制作出第二种情况的立体模型呢？保持磁场方向不变，改变电流的流向为垂直于纸面向里，通过简单的模型旋转可以得到第二种情况，安培力方向向右。同理，改变磁场方向，由原来的向上变为向下，保证电流方向不变，可以得到第三种情况，安培力方向向左，说明B、I、L三者的相对指向有固定关系。
那能不能用普遍性的方法来描述这种确定的关系呢？有同学说立体模型很好用，只需要转一转就能判断安培力的方向，但不方便随身携带。有没有什么东西可以随身携带，且能够构建两个垂直关系呢？伸出我们的左手，思考怎么构建这两个垂直关系。我们使拇指和其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内。第二个垂直关系可以用垂直于掌心的方向，我们规定磁感线从掌心垂直穿入，四指指向电流的方向，拇指所指就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向，这就是左手定则。现在我们尝试放弃立体模型，用左手定则来验证刚才的实验结论。伸出左手，第一种情况，此时磁场方向竖直向上，电流方向垂直于纸面向外，安培力方向向左，你做对了吗？第二种情况，磁场方向竖直向上，电流流向垂直于纸面向里，安培力方向是哪里呢？第三种情况，磁场方向竖直向下，电流方向垂直于纸面向里，安培力方向向左。我们发现用左手定则判断安培力的方向完全符合实验结果。对比课本第3页的表格，我们发现实验视频中缺少一组实验。接下来我们用左手定则理论分析一下安培力的方向，磁场方向竖直向下，电流流向垂直于纸面向外，此时通过左手定则可以判断安培力方向向右，那是否正确呢？我们通过实验来验证，实验已经构建了相应的磁场方向和电流流向，闭合开关，金属棒向右运动，验证了我们理论分析的结果。学习了左手定则之后，关键还是要会用。