1.1 安培力及其应用（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（鲁科版2019）

第1节　安培力及其应用 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 能通过实验探究，得出磁场对电流的作用力，进一步理解相互作用观。 1.认识安培力，会计算安培力的大小。会用左手定则判断安培力的方向。 2．了解安培力的应用，知道电流表的基本构造及其测量电流大小和方向的基本原理。 知道在探究安培力方向和大小的实验中如何具体运用控制变量法实施科学探究，了解影响安培力大小和方向的相关因素。 在合作中实事求是，能坚持观点又能修正错误；认识到磁技术应用对人类生活的影响。 [对应学生用书P1] 知识点一 安培力 1.定义：物理学中，将磁场对通电导线的作用力称为安培力。 2．方向：用左手定则判断：伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向(如图所示)❶。 3．大小：F＝IlB❷。 1．安培力的方向可能与磁场方向垂直，也可能不垂直。(　×　) 2．通电直导线在磁场中一定会受到安培力的作用。(　×　) 3．安培力的方向与导线的方向一定垂直。(　√　) 知识点二 安培力的应用 1.安培力在生活中的应用：电动机、电流计等。 2．电流计的工作原理 (1)构造：如图所示，圆柱形铁芯固定于U形磁铁两极间❸，铁芯外面套有缠绕着线圈并可转动的铝框，铝框的转轴上装有指针和游丝(又称螺旋弹簧)。 (2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，使游丝扭转形变，从而对线圈的转动产生阻碍。当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到平衡时，指针便停留在某一刻度。电流越大，安培力就越大，指针偏转角度就越大。 1．电流计中的磁场为匀强磁场。(　×　) 2．电流计指针的偏转角与电流大小成正比。(　√　) 3．电流计的灵敏度不高，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F垂直于B和I所决定的平面。 批注❷：(1)在非匀强磁场中此公式可用于求解很短的一段通电直导线所受安培力的大小。 (2)当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线所受安培力为0。 (3)当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，导线所受安培力的大小F＝IlB sin θ。 批注❸：极靴与铁质圆柱间的磁场沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小相等。 [对应学生用书P2] 探究点一　安培力方向的理解与判断　(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？ (2)若仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验现象，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：(1)改变　(2)改变　(3)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．安培定则与左手定则的对比 安培定则 左手定则 用途 判断电流产生的磁场方向 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 结论 判断安培力的方向不是用安培定则，而是用左手定则 ►对点例练 (2021·浙江杭州高二期中)一导体棒通过两根导线悬挂在U形铁芯的两板之间，导线的连接和线圈的绕向如图所示。则按图示方向，下列说法正确的是(　　) A．闭合开关后，铁芯上板为N极 B．闭合开关后， 两板之间存在向上的磁场 C．闭合开关后，导体棒向左运动 D．如改变电源的正负极，闭合开关后，导体棒的运动方向与原来相反 B　解析：闭合开关后，由导线的绕向和电流的流向结合安培定则可知U形铁芯内部有向下的磁场，则铁芯的上板为S极，两板之间存在向上的磁场，A错误，B正确；导体棒所接电流向里，由左手定则可知导体棒受到向右的安培力，导体棒向右运动，C错误；如改变电源的正负极，磁场方向和导体棒的电流方向同时反向，则闭合开关后，导体棒的运动方向与原来相同，D错误。 [练1] 画出下列各图中通电直导线所受安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)。 答案：如图所示 解析：无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则。对于A、B、C、D四项，安培力的方向直接用左手定则判断；E项中由安培定则可判断出通电导线在A处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图甲所示；F项中由安培定则可判断出通电导线在A处的磁场如图乙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向