第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力（Word教参）-【优化指导】2022-2023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 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 通过实验认识安培力的方向及大小。 1.会用左手定则判断安培力的方向。 2．经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。 3．观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理。 了解安培力在生产生活中的运用，体会物理知识与科学技术的关系。 [对应学生用书P1] 知识点一 安培力的方向 1.定义：通电导线在磁场中受到的力。 2．方向：用左手定则判断：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❶，如图所示。 1．通电导线在磁场中一定会受到安培力的作用。(　　×　　) 2．安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。(　　×　　) 3．判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则。(　　√　　) 知识点二 安培力的大小 1.垂直于磁感应强度B的方向放置一段长为l的导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力为F＝IlB❷。 2．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，安培力为0。 3．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向成θ角时，安培力F＝IlB_sin_θ❸。 1．若匀强磁场中磁感应强度B＝1 T，导线中的电流I＝1 A，导线长度l＝1 m，则安培力F＝1 N。(　　×　　) 2．若通电导线在某处受到的安培力不为零，则此处的磁感应强度一定不为零。(　　√　　) 3．若磁场一定，导线的长度和电流也一定，则导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小。(　　×　　) 知识点三 磁电式电流表 1.磁电式电流表的构造和特点 (1)构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。(如图甲所示) (2)特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向均匀分布，使线圈平面都与磁感线平行，使表盘刻度均匀。(如图乙所示) 　　　　　　 　甲　　　　 　　　　　　乙 2．原理 (1)通电线圈在磁场中受安培力作用发生转动，螺旋弹簧❹变形，反抗线圈的转动。 (2)线圈偏转的角度越大，被测电流就越大，所以根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以确定被测电流的方向。 3．优缺点：优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很小。 1．磁电式电流表中的磁场为匀强磁场。(　　×　　) 2．磁电式电流表指针的偏转角度与电流大小成正比。(　　√　　) 3．磁电式电流表的灵敏度不高，不能测出很弱的电流。(　　×　　) 批注❶：安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即安培力F垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面。 批注❷：在非匀强磁场中公式F＝IlB可用于求解很短的一段通电直导线的安培力。 批注❸：当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，我们应该如何计算安培力？ 提示：(1)把长度为l的通电导线，投影到与磁场垂直和平行的两个方向，得安培力F＝IBl sin θ。 (2)把磁感应长度正交分解，一个与电流方向垂直，一个与电流方向平行，得安培力F＝IlB sin θ。 批注❹：磁电式电流表螺旋弹簧的作用：当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则可知，线圈左右两边所受安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，螺旋弹簧反抗线圈的转动。 [对应学生用书P3] 探究点一　安培力的方向　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)如图所示，若仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：改变 (2)如图所示，若仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：改变 (3)仔细分析以上两种实验现象，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 提示：安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则 ►探究归纳 1．安培力的方向 (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 判断电流产生的磁场的方向 判断通电导线在磁场中的受力方向 因果关系 电流是因，磁场是果 电流和磁场都是因，安培力是果 适用对象 直线电流 环形电流或通电螺线管 磁场中的通电导线 应用方法 拇指指向电流的方向