1.1磁场对通电导线的作用力-2023-2024学年高二物理备课必备讲义（人教版2019选择性必修第二册）

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 【科技前沿】 我国电磁炮7.5倍高超音速，或成唯一。2022年8月，《欧亚时报》报道了一则博人眼球的文章，标题：中国测试了“高超音速子弹”，以每秒4000米的速度飞行。 【核心素养目标】 物理观念 通过安培力的理解，进一步完善场的物质观，并从电磁场的观点认识其物质观念、运动和相互作用。 科学思维 （1）能够定性地对安培力的方向问题进行分析，找出规律，形成结论。 （2）能够运用电流的磁效应、安培力的知识对电流间相互作用进行分析，进一步建立电与磁的关系。 科学探究 经历探究安培力方向的实验过程，学会设计实验、观察现象、分析结果、归纳总结的科学探究方法。 科学态度与责任 （1）体会到相关物理量之间的方向关系是客观存在的规律；而定则只是便于人们用以了解、记忆它们之间的方向关系，是主观的。应用定则时既要严格统一，又要灵活多变。 （2）通过知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　安培力的方向 知识点一　安培力的方向 【情境导入】按照如图所示进行实验． (1)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)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？ 【知识梳理】 1．安培力： 在磁场中受的力． 2．安培力的方向与 、 有关；安培力垂直于 与 决定的平面． 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 ，这时 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． 【重难诠释】 1．安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流I和磁场B所决定的平面． (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直． (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向． 2．判断安培力方向的步骤 (1)明确研究对象； (2)用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向； (3)由左手定则判断安培力方向． 【典例精析】 例1．《大国重器Ⅲ》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为Ⅰ，下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I，电流方向如图，则（　　）    A．A、B输电线缆相互吸引 B．A输电线缆所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下 C．输电线缆A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上 D．正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左 【规律方法】 由右手螺旋定则判断磁铁上下两磁极间的磁场方向，由左手定则判断安培力方向。 知识点二　安培力的大小 【情境导入】(1)在如图甲所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度l、电流大小I有怎样的关系？ (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ (3)如图乙，当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？ 　　 甲　　　　　 　　乙 【知识梳理】 如图甲、乙所示，导线电流为I，长度为l，磁场的磁感应强度为B. 1．如图甲，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力F＝ 2．如图乙，通电导线与磁场方向平行，此时安培力F＝ 3．如图丙，当通电导线与磁场不垂直时，此时安培力F＝ 【重难诠释】 对公式F＝IlBsin θ的理解 1．公式F＝IlBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． 2．公式F＝IlBsin θ中θ是B和I方向的夹角 (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝IlB. (2)当θ＝0时，即B∥I，F＝0. 3．公式F＝IlBsin θ中l指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度l等于连接两端点直线段的长度(如图虚线所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端． 推论：对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈在匀强磁场中所受