1、第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用安培力12022/7/30 星期六課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法知道安培力大小的決定因素2理解并掌握安培力的計(jì)算公式FILB.3知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定安培力的方向4了解電動(dòng)機(jī)、磁電式電流表的構(gòu)造及原理重點(diǎn)難點(diǎn)：安培力大小的實(shí)驗(yàn)探究及安培力方向的判斷22022/7/30 星期六核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練知能優(yōu)化訓(xùn)練第二節(jié)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用安培力課前自主學(xué)案32022/7/30 星期六課前自主學(xué)案一、安培力1探究影響通電導(dǎo)線受力的因素(1)將一根_水平懸掛在磁鐵的兩極間，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)的方向_(2)控制變量法保持磁場(chǎng)中直導(dǎo)線的長(zhǎng)度不變，改變_，通過(guò)

2、觀察_大小來(lái)比較磁場(chǎng)力大小保持電流不變，改變磁場(chǎng)中_，通過(guò)觀察直導(dǎo)線_大小來(lái)比較磁場(chǎng)力大小直導(dǎo)線垂直電流大小彈簧測(cè)力計(jì)蹄形磁體個(gè)數(shù)受力42022/7/30 星期六(3)結(jié)論：通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)_時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力的大小與_和_都成正比2安培力的大小(1)通電導(dǎo)線跟磁場(chǎng)垂直時(shí)：安培力最大，F(xiàn)_.(2)通電導(dǎo)線跟磁場(chǎng)平行時(shí)：安培力最小，F(xiàn)_.3安培力的方向(1)左手定則：伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓_垂直穿過(guò)手心，四指指向_方向，則大拇指所指方向就是_所受安培力的方向.方向垂直導(dǎo)線長(zhǎng)度電流大小ILB0磁感線電流通電導(dǎo)線52022/7/30 星期六(2

3、)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向，既與_垂直，又與_垂直，即垂直于_和_所確定的平面二、電動(dòng)機(jī)安培力的重要應(yīng)用1構(gòu)造：由磁場(chǎng)(磁體)、_、_、_及電源組成2原理：(圖見教材P87)電流從滑環(huán)A流入時(shí)，從滑環(huán)B流出，滑環(huán)起一個(gè)_的作用，當(dāng)線圈通電后，由于受到_的作用，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)起來(lái)電流方向磁場(chǎng)方向電流方向磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)線圈滑環(huán)電刷換向器安培力62022/7/30 星期六核心要點(diǎn)突破一、安培力大小的計(jì)算1公式FILB中L指的是“有效長(zhǎng)度”當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)最大，F(xiàn)ILB；當(dāng)B與I平行時(shí)，F(xiàn)0.2彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖321)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端圖321

4、72022/7/30 星期六3若磁場(chǎng)和電流成角時(shí)，如圖322所示可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度B正交分解成BBsin和BBcos，而B對(duì)電流是沒有作用的FILBILBsin，即FILBsin.圖32282022/7/30 星期六特別提醒：(1)公式FILBsin中是B和I方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析(2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解為垂直于磁場(chǎng)方向的“有效長(zhǎng)度”(3)用公式計(jì)算安培力適用于電流處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中92022/7/30 星期六即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1一根長(zhǎng)為0.2 m、電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的

5、大小可能是()A0.4 NB0.2 NC0.1 N D0 N解析：選BCD.據(jù)安培力的定義，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通電電流I方向垂直時(shí)，磁場(chǎng)力有最大值為FmBIL0.520.2 N0.2 N.當(dāng)兩者方向平行時(shí)，磁場(chǎng)力有最小值為0 N.隨著二者方向夾角的不同，磁場(chǎng)力大小可能在0 N與0.2 N之間取值102022/7/30 星期六二、安培力方向的判斷1安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時(shí)首先確定磁場(chǎng)和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向2已知I、B的方向，可惟一確定F的方向；已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確

6、定時(shí)，可惟一確定I的方向；已知F、I的方向時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不能惟一確定112022/7/30 星期六3由于B、I、F的方向關(guān)系在三維立體空間中，所以解決該類問題時(shí)，應(yīng)具有較好的空間想象力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖4判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向的幾種方法(1)電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向122022/7/30 星期六(2)特殊位置分析法：根據(jù)通電導(dǎo)線在特殊位置所受安培力的方向，判斷其運(yùn)動(dòng)方向，然后推廣到一般位置

7、(3)等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線管可等效為條形磁鐵，其南、北極由安培定則判定132022/7/30 星期六5分析通電導(dǎo)線在安培力作用下運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟(1)畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況；(2)用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力；(3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況特別提醒：(1)在F、I、B三個(gè)物理量中，F(xiàn)與I、F與B一定垂直，但B與I不一定垂直(2)判斷通電線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，應(yīng)找準(zhǔn)具有對(duì)稱關(guān)系的特殊位置的電流元142022/7/30 星期六即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2.通電矩形導(dǎo)線框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方

8、向如圖323所示，ab與MN平行關(guān)于MN的磁場(chǎng)對(duì)線框的作用，下列敘述中正確的是()A線框有兩條邊所受的安培力的方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框受安培力的合力向左Dcd邊所受安培力對(duì)ab邊的力矩不為零圖323152022/7/30 星期六解析：選BC.通電矩形線框abcd在無(wú)限長(zhǎng)直通電導(dǎo)線形成的磁場(chǎng)中，受到磁場(chǎng)力的作用，對(duì)于ad邊和bc邊，所在的磁場(chǎng)相同，但電流方向相反，所以ad和bc邊所受磁場(chǎng)力(安培力)大小相等，方向相反，即ad邊和bc邊所受合力為零而對(duì)于ab和cd兩條邊，由于在磁場(chǎng)中，離長(zhǎng)直導(dǎo)線的位置不同，ab邊近且由左手定則判斷受力向左， cd邊遠(yuǎn)且由左手定則判斷受力向右

9、，所以ab邊、cd邊受合力方向向左，故B、C選項(xiàng)正確162022/7/30 星期六三、安培力作用下的物體平衡1有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題只是多了一個(gè)安培力而已2與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用：(1)閉合電路歐姆定律；(2)求安培力用公式FBIL；(3)物體平衡條件172022/7/30 星期六3在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和前面我們學(xué)習(xí)的共點(diǎn)力平衡相似，一般也是先進(jìn)行受力分析，再根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件列出平衡方程其中重要的是在受力分析過(guò)程中不要漏掉了安培力182022/7/30 星期六即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3.如圖32

10、4所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流I垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向正確的是()圖324192022/7/30 星期六202022/7/30 星期六課堂互動(dòng)講練類型一安培力大小的計(jì)算例1 如圖325所示，導(dǎo)線abc為垂直折線，其中電流為I，abbcL，導(dǎo)線所在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向圖325212022/7/30 星期六【思路點(diǎn)撥】利用FILB可以計(jì)算安培力的大小222022/7/30 星期六【規(guī)律總結(jié)】對(duì)安培力公式FBILsin的

11、正確理解是分析的關(guān)鍵本題中既可分段求解，然后求合力，又可采用等效方法進(jìn)行計(jì)算232022/7/30 星期六變式訓(xùn)練1將長(zhǎng)為1 m的導(dǎo)線ac從中點(diǎn)b折成如圖326所示的形狀，放入B0.08 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，abc平面與磁場(chǎng)垂直若在導(dǎo)線abc中通入25 A的直流電，則整個(gè)導(dǎo)線所受安培力大小為_N.圖326242022/7/30 星期六252022/7/30 星期六類型二安培力方向的判斷例2 如圖327所示，一金屬直桿MN兩端接有導(dǎo)線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內(nèi)，為使MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，可以()圖327262022/7/30 星期六A將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負(fù)極

12、B將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負(fù)極C將a、d端接在電源正極，b、c端接在電源負(fù)極D將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端【思路點(diǎn)撥】磁場(chǎng)的方向、電流的方向、安培力的方向遵守左手定則，電流的磁場(chǎng)用安培定則判斷272022/7/30 星期六【精講精析】要求直桿MN垂直紙面向外運(yùn)動(dòng)，把直桿所在處的磁場(chǎng)方向和直桿中電流畫出來(lái)，得A、B正確若使a、c兩端(或b、d兩端)的電勢(shì)相對(duì)于另一端b、d(或a、c)的電勢(shì)的高低做同步變化，線圈磁場(chǎng)與電流方向的關(guān)系跟上述兩種情況一樣，故D也正確【答案】ABD【規(guī)律總結(jié)】安培定則、左手定則往往同時(shí)應(yīng)用應(yīng)特別注意，安培定則是判斷電流的磁場(chǎng)

13、方向，又稱右手螺旋定則，而左手定則是用左手判斷電流的受力情況的282022/7/30 星期六變式訓(xùn)練2在地球赤道上空，沿東西方向水平放置一根通以由西向東的直線電流，則此導(dǎo)線()A受到豎直向上的安培力B受到豎直向下的安培力C受到由南向北的安培力D受到由西向東的安培力解析：選A.地球赤道上空的磁場(chǎng)方向由南向北與地面方向平行，由左手定則可判斷導(dǎo)線受到豎直向上的安培力292022/7/30 星期六類型三安培力作用下的平衡問題例3 質(zhì)量為m0.02 kg的通電細(xì)桿ab置于傾角為37的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d0.2 m，桿ab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直且方

14、向向下，如圖328所示現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸頭，試求出為使桿ab靜止不動(dòng)，通過(guò)ab桿的電流范圍為多少？圖328302022/7/30 星期六【思路點(diǎn)撥】 先對(duì)ab進(jìn)行正確受力分析，根據(jù)平衡條件求安培力的最大值、最小值，可確定電流的范圍【自主解答】桿ab中的電流為a到b，所受的安培力方向平行于導(dǎo)軌向上當(dāng)電流較大時(shí)，導(dǎo)體有向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所受靜摩擦力向下；當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，磁場(chǎng)力為最大值F1，此時(shí)通過(guò)ab的電流最大為Imax；同理，當(dāng)電流最小時(shí)，應(yīng)該是導(dǎo)體受向上的靜摩擦力，此時(shí)的安培力為F2，電流為Imin.312022/7/30 星期六正確地畫出兩種情況下的受力圖329，由平衡條件列方程求解根

15、據(jù)第一幅受力圖列式如下：F1mgsinf10Nmgcos0f1NF1BImaxd解上述方程得：Imax0.46 A根據(jù)第二幅受力圖，得F2f2mgsin0，Nmgcos0，f2N，F(xiàn)2BImind解上述方程得：Imin0.14 A.圖329322022/7/30 星期六【答案】0.14 AI0.46 A【規(guī)律總結(jié)】(1)必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖，然后對(duì)物體進(jìn)行受力分析，要注意安培力方向的確定最后根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程(2)注意靜摩擦力可以有不同的方向，因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍332022/7/30 星期六變式訓(xùn)練3如圖3210所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁鐵對(duì)桌面的壓力的反