第1章 第2节 安培力的应用 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第2节　安培力的应用 核心 素养 导学 物理观念 (1)了解直流电动机、电磁炮的结构和原理。 (2)了解磁电式电流表的结构，知道其工作原理。 科学态度与责任 认识到电磁技术的应用对人类生活的影响。 一、直流电动机 1．构造：由磁场(磁体)、转动线圈、两个半圆滑环、两个电刷等组成。 2．原理：通过两个半圆滑环，每转半圈，线圈内电流方向就改变一次，从而使线圈受到安培力作用后转动方向不变，线圈可以连续转动起来。 二、电磁炮 1．分类：电磁轨道炮、电磁线圈炮、重接炮。 2．电磁轨道炮 (1)原理示意图 (2)工作原理 当两金属导轨接入电源时，强大的电流在两导轨间产生竖直向上的强磁场，弹丸受到水平向_____的安培力，以很大的_________做加速运动，最终高速发射出去。 3．特点：弹丸体积小，重量轻，飞行时的空气阻力______，因而发射稳定性好，初速度大，射程远。 右 加速度 很小 三、磁电式电流表 1．构造：永磁体、线圈、指针、铁芯、游丝、极靴、刻度盘、机械调零螺旋等。 2．原理 (1)当被测电流流入线圈时，线圈受________作用而转动，线圈的转动使游丝扭转变形，产生阻碍线圈转动的效果。 (2)当安培力产生的转动与游丝形变产生的阻碍达到______时指针便停留在某一刻度。 (3)根据线圈__________的大小，可以确定被测电流的大小；根据__________的方向，可以知道被测电流的方向。 安培力 平衡 偏转角度 线圈偏转 1.如图为一台直流电动机的简化示意图。已知转子为n匝、长L、宽d的矩形线圈，匀强磁场的磁感应强度为B。当线圈中通有恒定电流I，转子绕线圈平面内垂直于磁场的轴，由图示位置顺时针(从a看向b)转过θ角时(转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行)，则此时ab边中的电流方向沿什么方向，ab边所受安培力大约是多少？ 提示：a→b；nBIL。 2．如图所示为电磁轨道炮的工作原理图，判断下列说法是否正确。 (1)电磁轨道炮发射过程中，化学能转化为弹丸的动能。 ( ) (2)电磁轨道炮发射过程中，弹丸的动能是由电能转化而来的。 ( ) (3)电流越大，磁场越强，同一弹丸获得的初速度越大。 ( ) × √ √ 3.磁电式电流表的原理如图所示，判断下列说法的正误。 (1)磁电式电流表指针偏转角度随电流的增大而增大。 ( ) (2)磁电式电流表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向。 ( ) (3)磁电式电流表内是均匀辐射磁场，不是匀强磁场。 ( ) √ × √ 新知学习(一) |安培力作用下导体的运动 [任务驱动] 如图所示，将一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触。 (1)通电后，你会观察到什么现象？ (2)为什么会出现这种现象？ 提示：(1)弹簧上下振动。 (2)通电时，弹簧各相邻线圈通有同向电流，线圈相互吸引，弹簧收缩；由于弹簧收缩，电路断开，相互吸引力消失，电路又接通。这个过程反复出现，使得弹簧上下振动，电路交替通断。 [重点释解] 判断通电导线在磁场中运动的五种方法 电流元法 分割为电流元 安培力方向→整段导线所受合力方向→运动方向 特殊位置法 在特殊位置→安培力方向→运动方向 等效法 环形电流→小磁针 通电螺线管→条形磁铁 结论法 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行位置且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 续表 [典例体验] [典例]　如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环A、B，可沿轴线OO′自由转动。现通以图示方向电流，沿OO′看去会发现 (　 ) A．A环、B环均不转动 B．A环将逆时针转动，B环也逆时针转动，两环相对不动 C．A环将顺时针转动，B环也顺时针转动，两环相对不动 D．A环将顺时针转动，B环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止 [解析]　由安培定则可得，A环在环内产生的磁场方向向下，B环在环内产生的磁场方向向左，两磁场相互作用后磁场的方向趋向一致，所以A环顺时针转动，B环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，D正确。