1.1 磁场对通电导线的作用力 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

§1.1 磁场对通电导体的作用力 高二物理（人教版2019） 选择性必修 第二册 第一章 安培力与洛伦兹力 知识回顾： 1.如何用安培定则判定直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向？ 2.描述磁场强弱的物理量是哪一个？如何计算？ 磁感应强度 神奇的旋转液体 在饱和食盐水液面上撒上漂浮物，然后将容器放在磁体上，在接通电源后，同学们可以观察到什么现象，如何解释现象形成的原因？ 观察：在本实验的物理环境中哪些物理量具有方向性？ 思考：安培力的方向与情景中其他物理量的方向有关吗？ 定义：把通电导线在磁场中受到的力称为安培力。 探究过程： 1、提问：安培力的方向与磁场方向和电流方向是否有关 2、猜测或假设 （ 有关） 3、设计并进行实验 （控制变量法） 4、得出结论 科学探究： 通电导体在磁场中受力方向的影响因素 新课讲授 实验现象与记录： 探究序号 1 2 3 观察记录 实验结论 安培力方向与磁场方向、 电流方向都有关，并且 垂直于磁场和电流确定 的平面。 磁场方向向上，电流方向向右时。 磁场方向向下，电流方向向右时。 磁场方向向下，电流方向向左时。 S N S N S N 一、安培力方向的判断方法 左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直;让磁感应线从掌心垂直进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是安培力的方向。 N N N S S S I B I B 【练习1】判定以下通电导线所受安培力的方向 30° I I B B B I × B I × B I 侧视图 θ 【练习2】首先应画出下图的侧视图，便于进行受力分析 由 得到安培力的大小计算式F安=ILB。在磁场中放置长为L的一段导线，而通过的电流为I时判断安培力的方向。 由前面可知：当B⟂I时 ，F安=ILB 当B∥I 时，无法判断方向，F=0 那么，如果通电导线与磁场方向既不平行也不垂直呢？ 二、安培力的大小 I B B// B⊥ θ F安=ILB⊥=ILBsinθ 1、当B//I时，θ=0° sin0°=0，F＝0 2、当B⊥I时，θ=90° sin90°＝1，F＝BIL 根据刚才所学给我们提供了方法，我们应该把磁感应强度B按照垂直和平行于电流方向分解为两个分量： ①垂直导线分量为 B⊥=Bsinθ ②平行导线分量为 B//=Bcosθ 二、安培力的大小 对公式 F安=BILsinθ的理解 （1）仅适用于匀强磁场 （2）F安大小还与B、I方向的夹角正弦值sinθ有关。 （4）L指的是“有效长度”，等于连接两端点线段的长度。相应的电流沿L由始端流向末端。 （3）F安方向总是垂直于B、I组成的平面。 1、下列说法正确的是( ) A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的 B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直 C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直 D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直 【答案】D 【解析】电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场 和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流向。 课堂练习 2、长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B应符合 ( ) A.B＝10T B.B≥10T C.B≤10T D.不能确定 【答案】B 【解析】由安培力公式，得出，得出B正确。 3、如下图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，已知金属棒长为，质量，欲使悬线的张力为零，分析并求解金属棒中的电流的方向与大小。（） 1、分析受力：只受安培力与重力，并且平衡。 由左手定则可知，电流方向为从a到b。 I a b 2、列安培力与重力平衡的关系式 F mg 高二物理（人教版2019） 4.如图所示，水平金属导轨的间距为L，其上垂直导轨放置长度为2L的金属棒，当导轨左侧接上电源时，金属棒通过的电流为I，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面的夹角为 θ ，金属棒处于静止状态，求：⑴金属棒受到的安培力大小； ⑵金属棒受到的摩擦力大小． 一、首先画出立体图的侧视图 二、受力分析 1、按序分析出导体受到的几个力 3、由F=ILBsinθ求出安培力。 4、由平衡力知识求得摩擦力 2、并将安培力在水平方向上分解 4、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45°，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直