第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第1节　磁场对通电导线的作用力 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向． 2．会推导匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小． 3．知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理． 1.物理观念：通过磁场对电流作用力的实验，体会安培力，形成安培力概念． 2．科学思维：通过安培力方向及大小的学习，体会物理模型在探索自然规律中的作用． 3．科学态度与责任：通过磁电式电流表的原理分析，体会科学技术对社会发展的促进作用． [对应学生用书P1] 1．安培力：通电导线在磁场中所受的力． 2．安培力方向的特点 通电导线在磁场中所受安培力方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直． 3．安培力的方向：用左手定则判断． 判断方法：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． [判断] (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直．(√) (2)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直.(√) (3)应用左手定则时，磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√) (4)若电流和磁场方向都与原来反向，则安培力的方向也与原来反向．(×) 1．当I⊥B时，F＝IlB． 2．当I∥B时，F＝0． 3．当I与B的方向成θ角时，把磁感应强度B分解(如图所示)，此时F＝IlB_sin_θ． [判断] (1)通电导线在磁场中不一定受安培力．(√) (2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零．(×) (3)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小．(×) 1．原理：通电线圈受到安培力而转动． 2．组成：磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈．如图所示，当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用． 3．特点：线圈转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧变形就越大，线圈偏转的角度越大． 4．优点：磁电式电流表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流． 5．缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安). [思考] 用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的左右两边受到的安培力的大小是否随着线圈的转动而变化？ 提示　通电线圈在安培力作用下转动时，安培力总与磁感应强度的方向垂直，且磁感应强度的大小不变，故线圈左右两边受到的安培力的大小不变． [对应学生用书P2] 探究点一　安培力的方向 如图所示，把一段导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极间，当导线中通以电流时，你能看到通电导线在磁场中朝一个方向摆动，这个实验现象说明了什么？改变电池的正负极接线柱或将磁铁的N极、S极交换位置，闭合开关，你能看到通电导线的摆动方向发生改变，这个实验现象说明了什么？ 提示　说明磁场对通电导线有力的作用，磁场中导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关． 1．安培力的方向 不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B． (1)已知I、B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向． (2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定I的方向． (3)已知F、I的方向，B的方向不能唯一确定． 2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 用途 判断电流的磁场方向 判断通电导线在磁场中的受力方向 适用 对象 直线电流 环形电流或通电螺线管 通电导线在磁场中 应用 方法 拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线垂直穿过手掌心，四指指向电流的方向 结果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向通电导线受到的安培力的方向 画出下列图中通电直导线A受到的安培力的方向． 解析　(1)中电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示． (2)中条形磁铁在A处的磁场分布如图乙所示，由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图乙所示． (3)中由安培定则可判断出A处磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示． (4)中由安培定则可判断出A处磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示． 答案　 [题后总结]　判断安培力方向常见的两类问题 [训练1]　(2021·山东济南高二检测)如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直于纸面