第1章 1.磁场对通电导线的作用力-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

第一章　安培力与洛伦兹力 1．磁场对通电导线的作用力 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.判断安培力的方向 2．理解安 培力大小的 公式 3．磁电式电流表 1.能通过实验，得到左手定则；能熟练运用左手定则判断安培力的方向 2．能推导出磁场与通电导线成一般夹角时安培力的公式，并能通过演绎推理得到磁场与通电导线平行、磁场与通电导线垂直的两种特殊情况下的安培力的公式 3．能应用安培力的知识，分析磁电式电流表的原理 1.物理观念：通过安培力的学习进一步认识运动与相互作用观念和理解场的观念 2．科学思维：能运用矢量分解的思想方法，推导出磁场与通电导线成夹角时安培力的公式 3．科学探究：能通过实验探究，得到左手定则 知识点一　安培力的方向 按照如图所示装置进行如下实验，并思考有关问题： (1)接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生了摆动，其原因是什么？ (2)仅上下对调磁极的位置，改变磁场的方向，观察导体棒摆动方向是否改变？ (3)仅改变导体棒中电流的方向，观察导体棒摆动方向是否改变？ (4)根据上面的实验，说明磁场对通电导体棒的作用力方向与什么因素有关？ 提示：(1)因为磁场对通电导体棒有力的作用。 (2)导体棒摆动方向反向。 (3)导体棒摆动方向反向。 (4)与磁场方向、电流方向都有关系。 1．安培力：通电导线在磁场中受的力。 2．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。 【判断正误】 1．安培力的方向与磁感应强度的方向相同。(×) 2．安培力的方向与电流的方向相反。(×) 3．安培力的方向既垂直于磁感应强度的方向又垂直于电流的方向。(√) 1．安培力方向的特点：安培力方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，即垂直于电流方向与磁场方向决定的平面。 学生用书↓第2页 (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。 2．安培定则与左手定则的比较 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 3.平行电流间的相互作用 如图甲、乙为同向电流和反向电流间安培力方向的分析： 结论：同向电流相互吸引反向电流相互排斥，如图丙所示。 画出(或者说出)各图中磁场对通电导线安培力的方向。 解析：根据左手定则判断安培力的方向，注意无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面。各图中磁场对通电导线的安培力的方向如图所示。 答案：见解析 规律总结 判断安培力方向常见的两类问题 　　 针对练1.在等边三角形的三个顶点a、b、c处，各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，则下列关于过c点的导线所受安培力的方向表述正确的是(　　) A．与ab边平行，竖直向上 B．与ab边平行，竖直向下 C．与ab边垂直，指向左边 D．与ab边垂直，指向右边 C　[导线a在c处产生的磁场方向由安培定则可知垂直ac向左下方，同理导线b在c处产生的磁场方向垂直bc向右下方，则由平行四边形定则可知，过c点的合磁场方向平行于ab向下，根据左手定则可判断导线c受到的安培力与ab边垂直，指向左边，C正确。] 针对练2.在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线，则此导线(　　) A．受到竖直向上的安培力 B．受到竖直向下的安培力 C．受到由南向北的安培力 D．受到由西向东的安培力 A　[赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向示意图如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，A正确。] 针对练3.如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　 ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 A　[在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力的方向竖直向上，故A正确。] 学生用书↓第3页 知识点二　安培力的大小 如图甲、乙、丙所示，同一段通电导线，如果在同一匀强磁场中的放置方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 提示：不同的放置方式，通电导线所受的安培力大小不同。 1．通电导线的方向与磁场的方向垂直时：F＝IlB。 2．通电导线的方向与磁场的方向平行时