1.1 磁场对通电导线的作用力（第二课时）-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第二册同步PPT课件（人教版2019）

人教版（2019） 高中物理选择性必修 第二册 第一章：安培力与洛伦兹力 授课老师：物理优课PPT 第二课时 学习目标 3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。 1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。 2.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。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。 2 学科素养 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 3 目 目录 录 01 安培力的方向 02 安培力的大小 03 安培力的实际应用 4 1.安培力的大小 大 小 当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流 I 成正比，即与 I 和 l 的乘积成正比。 公 式 F = IlB 5 1.安培力的大小 在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？ F＝ILB （1）当 B⊥I 时 （2）当 B∥I 时 F＝0 （3）当 B 和 I 夹角为θ时 F＝? 此时电流所受的安培力最大 电流所受的安培力等于零 所受安培力介于最大值和零之间 6 1.安培力的大小 （3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时: F = B2IL＝BILsinθ (θ为B与I的正向夹角) B1 B2 B 方法一：分解磁感应强度B 思路：变不垂直成垂直 方法二：投影导线 L1 F = BIL1＝BILsinθ (θ为B与I的正向夹角) 7 1.安培力的大小 （4）安培力大小计算公式的深入理解 ② 弯曲导线的有效长度 L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿 L 由始端向末端。 ① 公式 F＝ILB 中 L 指的是“有效长度”。当 B 与 I 垂直时，F 最大，F＝ILB；当 B 与 I 平行时，F＝0。 8 1.安培力的大小 磁场可以让通电线圈转动 9 1.安培力的大小 通电线圈在安培力的作用下发生转动 10 2.课堂小练 【例1】将长度为 20 cm、通有 0.1 A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为 1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。 0 0.02 N 水平向右 0.02 N 垂直导线斜向左上方 I B I B 30° I B 11 2.课堂小练 【例2】如图所示，金属杆 ab 的质量为 m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为角斜向上，结果 ab 静止于水平导轨上。求 （1）金属杆 ab 受到的摩擦力； （2）金属杆对导轨的压力。 θ B 12 2.课堂小练 θ B G F f N θ f =Fsinθ =IlBsinθ N+Fcosθ =mg N = mg-Fcosθ = mg-IlBcosθ N’=N = mg-IlBcosθ 由牛顿第三定律： 13 2.课堂小练 【例3】如图所示，宽为 l 的光滑导轨与水平面成角，质量为m、长为 l 的金属杆水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路总电流为 I1 时，金属杆恰好能静止。求： （1）磁感应强度 B 至少有多大？此时方向如何? （2）若保持 B 的大小不变而将 B 的方向改为竖直向上，应把回路总电流 I2 调到多大才能使金属杆保持静止？ 14 2.课堂小练 α F G N 15 2.课堂小练 mgsinα =I1lB α F G B N 16 2.课堂小练 α F2 G N B 17 2.课堂小练 α G F2 N2 mgtanα =I2lB mgsinα =I1lB 18 2.课堂小练 【例4】 19 2.课堂小练 【解析】 20 2.课堂小练 【技巧点拨】 应用公式 F＝IlBsin θ 求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将 Bsin θ 理解为有效磁感应强度或将lsin θ 理解为有效长度，θ 为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。 应用安培力公式 F＝IlBsin θ 解题的技巧 L1 B1 B2 B 21 目 目录 录 01 安培力的方向 02 安培力的大小 03 安培力的实际应用 22 1.磁电式电流表 在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器——电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。 23 1.磁电式电流表 24 . 刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）