第1章 第1节 安培力及其应用（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（鲁科版2019）

　第1章　安培力与洛伦兹力 第1节　安培力及其应用 核心素养导学 物理观念 (1)通过实验认识安培力的方向和大小。 (2)了解安培力在生产生活中的应用。 (3)观察磁电式电流计的结构，了解电动机的构造和原理。 科学思维 (1)会用左手定则判断安培力的方向。 (2)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。 科学探究 能分析物理现象，提出有针对性的物理问题。 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、安培力 1．定义：磁场对通电导线的作用力。 2.方向判断：左手定则。 如图所示，伸开左手，拇指与其余四指垂直，且都与手掌处于同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。 3．大小：F＝IlB。 4．公式的适用条件 (1)通电导线与磁场方向垂直。 (2)匀强磁场或非匀强磁场中很短的通电直导线。 (1)电流方向和磁场方向不一定垂直。 (2)安培力的方向一定和电流方向、磁场方向都垂直。　　 二、安培力的应用 1．电动机的构造 (1)定子：由两个磁极组成。 (2)转子：线圈。 2．电动机的原理：通电的线圈——转子，在定子产生的磁场中受安培力而运动。 3．电动机的应用：生活、生产、建设、交通、科研、娱乐等一切通过用电获得动力的设备、机器，如电风扇、洗衣机、吹风机、电动车、磁盘的驱动、制冷设备的压缩机都离不开由安培力使其转动的电动机。 4．电流计工作原理 (1)构造：圆柱形铁芯、U形磁铁、线圈、指针和游丝，如图所示。 (2)原理：当被测电流通入线圈时，线圈受安培力作用而转动，当安培力的作用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。电流越大，安培力越大，指针偏转角度越大。 1.为什么接通电源之后，会观察到原来静止的导体棒发生摆动？如何能改变导体棒摆动的方向？ 提示：通电导体棒在磁场中受到了安培力的作用；调换磁铁“N、S”极或调换电源“＋、－”极。 2.如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用，在什么情况下两条直导线相互吸引，什么情况下两条直导线相互排斥？ 提示：每一条通电直导线均处在另一直导线电流产生的磁场中，根据安培定则可判断出通电直导线产生的磁场的方向，再根据左手定则可判断出每一条通电直导线所受安培力的方向，由此可知，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 3.磁电式电流表的原理如图所示。请对以下结论作出判断： (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)|安培力方向的判断 [任务驱动] 应用如图所示的装置探究安培力的方向，思考以下问题： (1)左右交换磁极的位置以改变磁场方向，铝箔条受力的方向是否改变？ (2)改变铝箔条中电流的方向，铝箔条受力的方向是否改变？ (3)仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 提示：(1)铝箔条受力的方向改变。 (2)铝箔条受力的方向改变。 (3)安培力的方向总是垂直于磁场的方向和电流的方向，安培力的方向可用左手定则判定。　　　　 [重点释解] 1．安培定则与左手定则的选取原则 2．两平行通电直导线的相互作用规律 (1)同向电流互相吸引；(2)反向电流互相排斥。 [典例体验] [典例]　下列各选项图中，F是磁场对通电直导线的作用力，其中正确的示意图是(　 ) [解析]　根据左手定则，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流的方向，可知A图中通电直导线所受安培力的方向垂直导线斜向上，B图中通电直导线所受安培力的方向水平向右，C图中通电直导线所受安培力的方向竖直向下，D图中通电直导线所受安培力的方向水平向左。故正确的示意图为B。 [答案]　B /方法技巧/ 判断安培力方向常见的两类问题 [针对训练] 1．某同学画的表示磁感应强度B、电流I和安培力F的相互关系如下列选项图所示，其中正确的是(　 ) 解析：选D　A图中磁场方向和电流方向平行，导线不受安培力作用；根据左手定则可知，B图中安培力的方向应竖直向上，C图中安培力的方向应竖直向下，D图中安培力的方向水平向右。D正确。 2.截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示，下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　 ) 解析：选C　因I1≫I2，则可不考虑四个边上的直导线之间的相互作用；根据两通电直导线间的安培力作用满足“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则正方形左右两侧的直导线I2要受到I1吸引的安培力，形成凹形，