第1章 第1节 磁场对通电导线的作用力（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

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 [学习目标] 1.通过实验，认识安培力，掌握安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向之间的关系(科学探究).2.理解安培力的公式F＝BIlsin θ，并会进行有关计算(科学思维).3.知道磁电式电流表的基本构造及测量电流大小、确定电流方向的原理(物理观念)． 知识点一　安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受到的力． 2．安培力的方向与磁场方向、电流方向有关；安培力垂直于磁场方向与电流方向决定的平面． 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． 知识点二　安培力的大小 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．如图甲所示，通电导线与磁场方向垂直，此时安培力F＝IlB. 2．如图乙所示，通电导线与磁场方向平行，此时安培力F＝0. 3．如图丙所示，当通电导线与磁场不垂直时，此时安培力F＝BIlsin θ. 知识点三　磁电式电流表 1．构造：图中磁电式电流表各部件分别为①永磁铁，②极靴，③铁质圆柱，④螺旋弹簧，⑤线圈，⑥指针． 2．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场都沿半径方向，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之处的磁感应强度的大小都相等. 4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流． 缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱. 1．判断下列说法的正误 (1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(×) (2)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力的方向．(√) (3)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到的螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√) (4)两根通电导线在同一匀强磁场中，若导线长度相同，电流大小相等，则所受安培力大小相等，方向相同．(×) 2．(多选)把通有电流I、长度为l的直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，关于导线所受安培力大小的说法正确的是(AC) A．可能为0 B．一定为BIl C．可能小于BIl D．可能大于Bil 解析　当导线与磁场方向平行时，导线受到的安培力为0，选项A正确；当导线与磁场方向垂直时，导线受到的安培力最大，为BIl，选项C正确，B、D错误. 考点一　安培力的方向 【情境导学】 按照如图所示进行实验．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？仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 答案　受力的方向改变；受力的方向改变． 【知识拓展】 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． 【例题1】 下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是(　　) 思维导引：(1)先明确电流和磁场的方向；(2)按照程序，即伸开左手手掌→磁感线穿过掌心→四指指向电流方向，确定安培力的方向． 答案　C 解析　A图，电流的方向向上，让磁场垂直于左手掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，选项A错误；B图，电流的方向与磁场的方向平行，电流不受安培力的作用，选项B错误；C图，电流的方向向右，让磁场垂直于左手掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向上，选项C正确；D图，电流的方向向里，让磁场垂直于左手掌心穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，选项D错误． 左手定则应用的两个要点 1．安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，应用左手定则时必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直． 2．由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿过手掌，可能与四指方向成某一夹角，但四指一定要指向电流方向． 【变式1】 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所受安培力的方向是(　　) A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 答案　A 解析　在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知