第一章 第1、2节 安培力 安培力的应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第1节　安培力 第2节　安培力的应用 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向． 2．会推导匀强磁场中安培力的表达式，会计算匀强磁场中安培力的大小． 3．知道直流电动机、电磁炮和磁电式电流表的基本构造及其基本原理． 1．物理观念：通过磁场对电流作用力的实验，体会安培力，形成安培力概念． 2．科学思维：通过安培力方向及大小的学习，体会物理模型在探索自然规律中的作用． 3．科学态度与责任：通过直流电动机、电磁炮和磁电式电流表的原理分析，体会科学技术对社会发展的促进作用． [对应学生用书P1] 1．安培力：磁场对通电导线的作用力． 2．安培力的方向 (1)实验探究：探究安培力的方向与哪些因素有关 ①实验装置如图所示． ②改变电流方向，观察弹簧测力计读数的变化． ③改变磁场方向，观察弹簧测力计读数的变化． (2)安培力的方向：用左手定则判断． 判断方法：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内；让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向． [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直．(　√　) (2)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直．(　√　) (3)应用左手定则时，让磁感线穿过手心，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(　√　) (4)若电流和磁场方向都与原来方向相反，则安培力的方向也与原来方向相反．(　×　) 1．当I⊥B时，F＝ILB． 2．当I∥B时，F＝0． 3．当I与B成θ角时，把磁感应强度B分解为垂直导线方向与平行导线方向的两个分量B⊥和B∥(如图所示)，此时F＝ILB_sin_θ． [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) (1)通电导线在磁场中不一定受安培力．(　√　) (2)一根通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零．(　×　) (3)在磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，当导线与磁场平行时，安培力最大，当导线与磁场垂直时，安培力最小．(　×　) 1．直流电动机 (1)构造：由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷等组成． (2)滑环的作用：电动机线圈每转半圈，线圈中电流方向就变换一次，从而可以连续转动。因此，滑环在其中起了一个换向器的作用． 2．电磁炮 (1)原理：由强电流产生强磁场，弹丸在安培力的作用下高速发射出去． (2)优点：弹丸体积小，重量轻，初速度大，射程远，射击精度高等． 3．磁电式电流表 (1)原理：通电线圈受到安培力而转动． (2)组成：磁电式电流表最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈．如图所示，当电流通过线圈时，导线受到安培力作用． (3)特点：线圈转动时，螺旋弹簧发生形变，产生的弹力阻止线圈继续转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧形变就越大，线圈偏转的角度越大． (4)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流． (5)缺点：对过载很敏感，线圈的导线很细，允许通过的最大电流很弱(几十微安到几毫安)，容易被烧坏． [思考] 用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的左右两边受到的安培力的大小是否随着线圈的转动而变化？ 提示　通电线圈在安培力作用下转动时，安培力总与磁感应强度的方向垂直，且磁感应强度的大小不变，故线圈左右两边受到的安培力的大小不变． [对应学生用书P3] 探究点一　安培力的方向 如图所示，把一段导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极间，当导线中通以电流时，你能看到通电导线在磁场中朝一个方向摆动，这个实验现象说明了什么？改变电池的正负极接线柱或将磁铁的N极、S极交换位置，闭合开关，你能看到通电导线的摆动方向发生改变，这个实验现象说明了什么？ 提示　说明磁场对通电导线有力的作用，磁场中导线所受安培力的方向与磁场方向和电流方向都有关． 1．安培力的方向 不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所在的平面，即总有F⊥I和F⊥B． (1)已知I、B的方向，可用左手定则确定F的方向． (2)已知F、B的方向，当导线的位置确定时，可确定I的方向． (3)已知F、I的方向，B的方向不能确定． 2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别 安培定则(右手螺旋定则) 左手定则 用途 判断电流的磁场方向 判断通电导线在磁场中的受力方向 适用 对象 直线电流 环形电流或通电螺线管 在磁场中的通电导线 应用 方法 大拇指指向电流的方向 四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线垂直穿过手掌心，四指指向电流的方向 结果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 大拇指指向轴线上磁感线的方向 大拇指指向通电导线受到的安培力的方向 画出