1.1 安培力（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第一节　安培力 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 安培力 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 磁场 电流 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 磁感应强度B 电流I 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 电流的方向 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 √ √ √ × 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 √ × × 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 知识方法 探究 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 随堂达标 训练 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 课时作业(1) 返回导航 物理 选择性必修 第二册 Y 第一章　磁场 谢谢观看！ 课程内容要求 核心素养提炼 1．通过实验，认识安培力． 2．能判断安培力的方向，会计算安培力的大小 1．物理观念：结合对具体实例的分析，体会判断安培力方向的方法． 2．科学思维：通过实例分析，掌握安培力作用下导体运动问题的分析方法，培养一定的空间思维能力． 3．科学探究：通过实验探究安培力的方向与电流的方向、磁感应强度的方向之间的关系． 4．科学态度与责任：在实验探究的过程中，学会合作，培养学科学爱科学的科学态度 [对应学生用书P1] eq \a\vs4\al(一、认识安培力) 1．安培力的定义：磁场对通电导线的作用力称为______(Ampère force). 2．探究安培力的方向与哪些因素有关 (1)实验观察 按照图所示组装好器材，进行以下两个实验，观察导体棒受力方向的变化情况． ①上下交换磁极的位置——改变磁场的方向． ②改变导体棒中电流的方向． (2)实验结论 实验现象表明，安培力的方向与____方向、____方向有关． [思考] 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？ 提示　因为通电导体棒在磁场中受到了磁场力的作用． eq \a\vs4\al(二、安培力的方向) 1．影响安培力方向的因素 (1)磁场方向． (2)电流方向． (3)安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：安培力F垂直于____________与______决定的平面． 2．左手定则 伸开左手，使大拇指与四指垂直，且都与手掌在同一个平面内；让磁感线垂直穿入手心，并使四指指向__________，这时大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向． [判断] (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，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反向，则安培力的方向也与原来反向．( ) eq \a\vs4\al(三、安培力的大小) 1．如图甲所示，当B与I垂直时，F＝BIL. 2．如图乙所示，当B与I平行时，F＝0. 3．如图丙所示，当B与I成θ角时，F＝BIL sin θ. [特别提醒]　 1．公式B＝ eq \f(F,IL) 是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)的受力情况，来确定这一位置的磁场性质的，它对任何磁场中的任何点都适用． 2．公式F＝BIL则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上的一小段通电直导线的受力情况，中学阶段，它只适用于匀强磁场． [判断] (1)通电导线在磁场中不一定受安培力．( ) (2)一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)若磁场一定，导线的长度和电流也一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小．( ) [对应学生用书P3] 探究点一　安培力的方向 把盛有导电液体的玻璃器皿放在两磁极中间，接通电源后，会看到液体旋转起来． (1)通电液体为何会旋转，液体的旋转方向如何判断？ (2)如果增大电流，将会看到什么现象？ 提示　(1)通电液体之所以旋转是因为受到力的作用，其旋转方向可以用左手定则判断． (2)电流增大，液体旋转加快，说明通电的液体受力变大． 1．左手定则 安培力F的方向特点：F⊥I，F⊥B，即F垂直于B和I所决定的平面． 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与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心． 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(　　) 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垂直于磁场方向向上，C图中安培力的方向应垂直于导线向下，D图中安培力的方向垂直于导线向右．D正确．] [训练1]　如图，一段半圆形粗铜线固定在绝缘水平桌面上，铜线所在空间有一匀强磁场，磁场方向竖直向下．当铜线中通有顺时针方向的电流时，铜线所受安培力的方向(　　) A．向前　　　B．向后　　　C．向左　　　D．向右 A　[半圆形导线所受的安培力等效于长度等于其直径的直导线所受的安培力，由左手定则可知，铜线所受安培力的方向向前，A正确．] [训练2]　如图所示，A为一个水平旋转的橡胶圆盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一根通电直导线，电流方向如图所示．当圆盘绕中心轴OO′高速顺时针转动时(从上向下看)，通电直导线所受安培力的方向是(　　) A．竖直向上　　　　 　　 B．竖直向下 C．水平向里 D．水平向外 C　[电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，因为圆盘带负电，所以当圆盘绕中心轴OO′高速顺时针转动时，形成逆时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘上方形成的磁场方向竖直向上，根据左手定则可得导线所受安培力的方向水平向里，C正确，A、B、D错误．] 探究点二　安培力的大小 (1)在图所示的实验中，探究安培力的大小与磁场强弱、电流大小、导线长度的关系．在B、L一定时，增大电流I，导线受力怎么变化？ (2)在B、I一定时，增大导线的长度L，导线受力怎么变化？ (3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，如何计算安培力的大小？ 提示　(1)安培力变大． (2)安培力变大． (3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，分别计算两分磁感应强度对导线的作用力． 1．公式F＝BIL sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． 2．公式F＝BIL sin θ中L 指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于两端点连线的长度(如图所示)；相应的电流沿两端点的连线由始端流向末端． 3．公式F＝BIL sin θ中θ是B和I方向的夹角，当θ＝90°时sin θ＝1，公式变为F＝BIL.当θ＝0°或180°即两者平行时，不受安培力． 如图所示，三块相同的蹄形磁铁a、b、c并列放置在水平桌面上．导体棒用轻而柔软的细导线1、2悬挂起来，它们与导体棒和电源构成回路(电源没有在图中画出)，导线1、2接在直流电源的两端，认为导体棒所在位置附近为匀强磁场．接通电源后，导体棒偏离竖直方向，位置如图中虚线所示．依次撤去磁铁a、c，看到导体棒的摆动幅度逐渐减小．根据该实验的操作，可直接得出的结论是(　　) A．导线1接在直流电源的负极，导线2接在直流电源的正极 B．磁场越强，导体棒受到的安培力越大 C．电流越大，导体棒受到的安培力越大 D．导体棒在磁场中的长度越长，导体棒受到的安培力越大 D　[由图可知，导体棒向外偏，即受到的安培力向外，磁场方向向下，由左手定则可知，导线1接在直流电源的正极，导线2接在直流电源的负极；依次撤去磁铁a、c，导体棒在磁场中的长度减小，导体棒的摆动幅度减小，则导体棒所受的安培力逐渐减小，可直接分析得出，导体棒在磁场中的长度越长，导体棒受到的安培力越大．故本题应选D.] [训练3]　如图所示，导线框中电流为I，导线框垂直于磁场放置，磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则棒MN所受安培力大小为(　　) A．F＝BId　　　　　　　　 B．F＝BId sin θ C．F＝BIdcos θ D．F＝ eq \f(BId,sin θ) D　[导体棒在磁场中，故安培力为F＝BIL＝ eq \f(BId,sin θ) ，D正确．] [训练4]　长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是(　　) A　[A图中，导线和磁场方向不垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，F＝BIL cos θ，A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误．] [对应学生用书P5] 1．(安培力)关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是(　　) A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C．安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角无关 D．将直导线从中间折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半 B　[根据左手定则可知，安培力方向与磁场和电流所决定的平面垂直，即与电流和磁场方向都垂直，A错误，B正确；磁场与电流不垂直时，安培力的大小为F＝BIl sin θ(θ为B和I的夹角)，则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关，C错误；当电流方向与磁场的方向平行时，所受安培力为0，将直导线从中间折成直角，安培力的大小一定变为 eq \f(1,2) BIl，将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中间折成直角，安培力的大小一定变为原来的 eq \f(\r(2),2) ，D错误．] 2．(安培力的方向)(多选)如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是(　　) A．均向左 B．均向右 C．a的向左，b的向右 D．a的向右，b的向左 CD　[a、b的电流均向左或均向右时，根据通电直导线产生的磁场及其分布和叠加可知，在a、b导线附近的磁场方向相反，则由左手定则可以判断平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相同，线框所受的合力不为0，故不可能静止，A、B错误；a、b的电流方向相反时，在a、b导线附近的磁场方向相同，平行于a、b导线的矩形线框的两边受力的方向相反，用对称性也可以判断线框的另外两边所受的磁场力也大小相等方向相反，故线框处于平衡状态，C、D正确．] 3．(安培力的大小)如图所示，通电导线MN置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，其中的电流保持不变．当它在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是(　　) A．变小　　　　　　　　 B．变大 C．不变 D．不能确定 C　[导线从a位置转到b位置时，仍然与磁场方向垂直，故安培力大小不变，C正确．] 4．(安培力的大小和方向)如图所示，三根长均为L 的直导线水平放置，截面构成以A为顶点的等腰直角三角形，其中导线A、B中电流的方向垂直纸面向里，导线C中电流的方向垂直纸面向外．若导线B、C中的电流在导线A所在位置产生的磁感应强度的大小均为B0，导线A通过的电流大小为I，则导线A受到的安培力的大小和方向为(　　) A． eq \r(2) B0IL，水平向左 B．2B0IL，水平向左 C． eq \r(2) B0IL，竖直向上 D．2B0IL，竖直向上 C　[B、C中的电流A处产生的磁场的磁感应强度的大小均为B0，方向如图所示： 根据平行四边形定则，结合几何关系，可得A处的磁感应强度大小为BA＝ eq \r(2) B0，方向水平向左；由左手定则可知，导线A所受安培力方向竖直向上，大小为F＝ eq \r(2) B0IL，C正确，A、B、D错误．] $$