第1章 第2节 安培力的应用（Word教参）-【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，弹丸受到水平向右的安培力，以很大的加速度做加速运动，最终高速发射出去。 3．特点：弹丸体积小，重量轻，飞行时的空气阻力很小，因而发射稳定性好，初速度大，射程远。 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，线圈受安培力作用而转动，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平衡时指针便停留在某一刻度。 (3)根据线圈偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小；根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向。,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) [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 [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。 [答案]　D /方法技巧/ 判断安培力作用下通电导体的运动方向的思路 (1)首先应画出通电导体所在位置的磁感线方向。 (2)根据左手定则确定通电导体所受安培力的方向。 (3)由通电导体的受力情况判断通电导体的运动方向。　 [针对训练] 1.如图所示，将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关K的瞬间(　 ) A．A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B．A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C．A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D．A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大 解析：选D　当开关K接通时，根据安培定则