第1章 第1节 安培力及其应用-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第1节　安培力及其应用 【核心素养目标】 物理观念 知道安培力的概念，通过磁场对电流作用力的实验，体会安培力概念的生成过程。 科学思维 掌握安培力方向的判断方法及计算公式，通过安培力公式的推导，体会建构物理模型的重要作用。 科学探究 经历安培力方向的探究过程，进一步理解安培力方向的判断方法。 科学态度与责任 通过磁电式电流表的结构和原理分析、体会科学技术对社会发展的促进作用。 一、安培力 1．安培力：磁场对通电导线的作用力。 2．科学探究：安培力与哪些因素有关？ (1)实验探究采用的方法：控制变量法。 (2)当通电导线与磁感线垂直时，实验结论： ①当其他因素不变，磁感应强度增大时，安培力增大； ②当其他因素不变，电流增大时，安培力增大； ③当其他因素不变，导体长度增大时，安培力增大； ④安培力的方向由磁场方向和电流方向共同决定。 3．安培力的大小 (1)F＝IlB。 (2)适用条件： ①通过直导线电流方向与磁场方向平行时，导线所受安培力为零；在匀强磁场中，电流方向与磁场方向垂直时，通电直导线受到的安培力F跟电流I和直导线长度l的乘积成正比，比例系数就是磁感应强度B。 ②在非匀强磁场中，可用于很短的一段通电直导线。 4.方向——左手定则(如图所示)判断安培力的方向，伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，此时，拇指所指方向即为安培力的方向。 二、安培力的应用 1．电动机：安培力使电动机转动起来。 (1)构造： ①定子：由两个磁极组成。 ②转子：线圈。 (2)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)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、 学生用书第2页 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。 2．电流计 (1)电流计的构造：磁铁、线圈、游丝、指针、铁芯、铝框。 (2)电流计的原理： ①当电流流入线圈时，线圈受安培力作用而转动，使游丝扭转形变，从而对线圈的转动产生阻碍。 ②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。 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．判断正误 (1)载流导体放在磁场中，一定会受到安培力作用。(　×　) (2)安培力的大小一定为IlB。(　×　) (3)用左手定则判断安培力方向时，磁感线一定要垂直穿过手心。(　×　) (4)通入一定电流的电流计的线圈在转动过程中所受安培力的大小是变化的。(　×　) (5)电流计的表盘刻度是均匀的。(　√　) 2．链接实景 处在匀强磁场中的通电导线，如果放置的方式不同，其所受安培力的大小是否相同？ 提示：　通电导线在匀强磁场中放置的方式不同，其所受安培力的大小可能不同。 知识点一　安培力方向的理解及判断 按照如图所示进行实验： (1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ (2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 提示：　(1)受力的方向改变。(2)受力的方向改变。 1．安培力方向的特点 (1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直。应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者方向两两垂直。 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向。应用左手定则判断时，拇指与四指、拇指与磁感线方向均垂直，但磁感线与四指方向不垂直。 2．安培定则与左手定则的对比理解 安培定则 左手定则 用途 判断电流产生的磁场方向 判断通电导线在磁场中的受力方向 因果关系 电流是因，磁场是果 电流和磁场都是因，安培力是果 结论 判断安培力的方向不是用安培定则，而是用左手定则 学生用书第3页 (2022·广东肇庆高二期末)下列情景中，关于通电导线在磁场中所受安培力的方向判断正确的是(　　) A．通电导线静止，磁场垂直纸面向里 B．磁场与竖直方向的夹角为θ，电流方向垂直纸面向里 C．磁场竖直向上，导轨水平放置 D．导体棒静止，磁场竖直向上 B　[由左手定则可知A图中通电导线受到的安培力F竖直向上，故A错误；B图中通电导线受到的安培力F斜向右上方且与磁场垂直，故B正确；C图中通电导线受到的安培力F水平向右，故C错误；D图中导体棒受到的安培力F水平向右，故D错误。] 规律总结 判断安培力方向常见的两种情况 针对练1.如图所示，取一柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通时(　　) A．铝箔条中部向磁铁S极运动 B．铝箔条中部向下方运动