第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力 （Word教参）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专版）

第一章｜安培力与洛伦兹力 第1节　磁场对通电导线的作用力 核心素养导学 物理观念 (1)通过实验认识安培力的方向，会计算安培力的大小，了解安培力在生产生活中的应用。 (2)观察磁电式电流表的结构，知道其工作原理。 科学思维 (1)会用左手定则判断安培力的方向。 (2)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。 科学探究 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。 科学态度与责任 在实验探究的过程中，体会物理知识与科学技术的关系，有较强的学习和研究物理的兴趣，具有实事求是的态度。 一、安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 2．决定安培力方向的因素 (1)磁场方向；(2)电流方向。 3．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。 (1)电流方向和磁场方向不一定垂直。 (2)安培力的方向一定和电流方向、磁场方向都垂直。　　 二、安培力的大小 1．当通电导线垂直于磁场B的方向放置：F＝IlB。 2．当通电导线平行于磁场B的方向放置：F＝0。 3．如图所示，当通电导线与磁场方向不平行也不垂直时：F＝IlB⊥＝IlBsin θ。 (1)通电导线与磁场方向有夹角时，计算安培力只用垂直分量B⊥。 (2)弯曲的通电导线要应用“有效长度”来计算安培力。　　 三、磁电式电流表 1．结构：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴、铁质圆柱等。 2．物理学原理：通电线圈因受安培力而转动。 1.为什么接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生摆动？如何改变导体棒摆动的方向？ 提示：通电导体棒在磁场中受到了安培力的作用；调换磁铁“N、S”极或调换电源“＋、－”极。 2.如图，将通电导线放入匀强磁场中，导线方向和磁场方向不垂直。判断下列说法的正误。 (1)安培力的方向和磁感线方向一定不垂直。(×) (2)若匀强磁场中磁感应强度为B＝1 T，导线中电流I＝1 A，导线长度l＝1 m，则导线所受安培力F＝1 N。(×) (3)若通电导线在某处不受安培力，则该处磁感应强度不一定为0。(√) 3.磁电式电流表的原理如图所示，判断下列说法的正误。 (1)磁电式电流表指针偏转角度随电流的增大而增大。(√) (2)磁电式电流表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。(×) (3)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。(√) 新知学习(一)|安培力方向的判断 [任务驱动] 应用如图所示的装置探究安培力的方向，思考以下问题： (1)左右交换磁极的位置以改变磁场方向，铝箔条受力的方向是否改变？ (2)改变铝箔条中电流的方向，铝箔条受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验结果，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：(1)铝箔条受力的方向改变。 (2)铝箔条受力的方向改变。 (3)安培力的方向总是垂直于磁场的方向和电流的方向，安培力的方向可用左手定则判定(如图所示)。　　　　 [重点释解] 1．安培定则与左手定则的选取原则 2．两平行通电直导线的相互作用规律 (1)同向电流互相吸引；(2)反向电流互相排斥。 [典例体验] [典例]　(2022·淮安高二检测)下列各选项图中，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是(　 ) [解析]　让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，根据左手定则，可知A图中通电直导线所受安培力的方向垂直导线斜向上，B图中通电直导线所受安培力的方向水平向右，C图中通电直导线所受安培力的方向竖直向下，D图中通电直导线所受安培力的方向水平向左。故正确的示意图为B。 [答案]　B /方法技巧/ 判断安培力方向常见的两类问题 [针对训练] 1．(2022·宜兴高二检测)某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是(　 ) 解析：选D　A图中磁场方向和电流方向平行，导线不受安培力作用；根据左手定则可知，B图中安培力的方向应竖直向上，C图中安培力的方向应竖直向下，D图中安培力的方向水平向右。D正确。 2.(2021·广东高考)截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　 ) 解析：选C　因I1≫I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，正方形上下两边的直导线I2