1.1 磁场对通电导线的作用力（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

第1节 磁场对通电导线的作用力 第一章 人教版 高中选择性必修第二册 安培力的方向 01 安培力的大小 02 安培力的实际应用 03 巩固提升 04 CONTENTS 目录 新课导入 下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？ 新课导入 磁场强弱如何描述？ 在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B。 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampèreforce），把电流的单位定为安培。 安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？ 安培力的方向 PART 01 研究安培力的方向与哪些因素有关 01 请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？ 猜想：磁感应强度方向、电流方向... ... 实验方案： 1.实验方法：控制变量法 2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。 （1）上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察导体棒受力方向是否改变。 （2） 改变导体棒中电流的方向，观察受力方向是否改变。 研究安培力的方向与哪些因素有关 01 研究安培力的方向与哪些因素有关 01 实验结论： 众多事实表明，通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。 左手定则 02 你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？ 左手定则： 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。 磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？ 立体图转平面图 03 研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出” 垂直于纸面向里的磁场 垂直于纸面向外的磁场 垂直于纸面向里的电流 垂直于纸面向外的电流 o I F B F B I F B I F I B I B F B I F 当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？ 电流与磁场方向不垂直的安培力方向 04 当电流与磁场方向夹角为θ时: B F B⊥ B∥ B I F一定与B垂直，一定与I垂直；即安培力垂直于电流和磁场所在的平面.但B与I 不一定垂直. 现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？ 通电导线间的相互作用 05 如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 用学过的知识加以分析 F F F 同向电流 F 反向电流 安培力的大小 PART 02 安培力大小 01 在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？ F＝ILB （1）当B⊥I 时 （2）当B∥I时 F＝0 （3）当B和I夹角为θ时 F＝? 01 安培力大小 （3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时: F = B2IL＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) B1 B2 B 法一：分解磁感应强度B 思路：变不垂直成垂直 法二.投影导线 L1 F = BIL1＝BILsinθ(θ为B与I的正向夹角) 01 安培力大小 （4）对安培力大小计算公式的深刻理解 ①公式F＝ILB中L指的是“有效长度”． 当B与I垂直时，F 最大，F＝ILB；当B与I平行时，F＝0. ②弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端． 02 安培力大小的计算 02 安培力大小的计算 03 技巧点拨 应用公式F＝IlBsin θ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsin θ理解为有效磁感应强度或将lsin θ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。 应用安培力公式F＝IlBsin θ解题的技巧 B1 B2 B L1 安培力的实际应用 PART 3 01 磁电式电流表 现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？ 磁电式电流表的结构 线圈在磁场中受受到安培力使其发生偏转 01 磁电式电流表 再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？ 磁电式电流表的结构 线圈通电时，安培力使线圈转动时 变形 产生弹力阻碍转动 安培力与弹力平衡，指针停止转动 电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大 观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？ 01 磁电式电流表 电流表表盘的刻度是均匀的，即指针偏转角度与电流大小成正比，你知