第1节 安培力及其应用（教学课件） 物理鲁科版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦“安培力及其应用”，涵盖安培力定义、大小公式（F=BILsinθ）、方向（左手定则）及应用。以“神奇小火车”和福建舰电磁弹射导入，温故知新衔接安培贡献，通过实验探究搭建“猜想-验证-规律”学习支架，构建“磁体-电流-安培力”相互作用图景。 其亮点在于融合科学探究与科学态度，实验设计用控制变量法分析安培力方向和大小影响因素，培养科学思维；结合磁电式电流表、电磁弹射等科技应用，渗透科技责任。课堂小练含高考真题，助力学生物理观念形成与问题解决，方便教师高效教学。

第1章 安培力与洛伦兹力 第1节 安培力及其应用 物理选择性必修第二册 •鲁科版2019 福建舰-电磁弹射 你知道这神奇小火车的原理吗？ 导入新课 物理观念 能理解安培力的定义（磁场对电流的作用力），掌握安培力大小公式（F=BILsinθ）及左手定则，建立“磁场→电流→安培力”的相互作用认知。 科学思维 能通过分析安培力方向与磁场、电流方向的关系，推导左手定则的应用逻辑，解释电动机、电流表等设备的工作原理，提升逻辑推理与现象解释能力。 科学探究 能参与“探究安培力大小与方向影响因素”实验（如改变磁场强弱、电流大小、导体摆放角度），记录数据并归纳规律，提高实验观察与数据归纳能力。 科学态度 与责任 通过了解安培力在电磁驱动、电磁起重机等领域的应用，认识其对工业生产与科技发展的价值，培养运用物理规律解决实际问题的责任意识。 学习目标 重点难点 重点 掌握安培力大小公式（𝐹=𝐵𝐼𝐿sin𝜃）及左手定则。 难点 应用安培力知识解释电动机等设备工作原理。 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力，把电流的单位定为安培。 温故知新 01. 安培 1775—1836 探究安培力的方向与哪些因素有关 02. 猜想：磁感应强度方向、电流方向 控制变量法 探究安培力的方向与哪些因素有关 02. 实验步骤： 1.磁感应强度方向不变，改变电流方向，观察记录导体棒受力方向。 2.电流方向不变，改变磁感应强度方向，观察记录导体棒受力方向。 磁场方向 N极在下，S极在上 N极在上，S极在下 电流方向 向外 向里 向里 向外 导体棒运动方向 安培力的方向 探究安培力的方向与哪些因素有关 02. 磁场方向 N极在下，S极在上 N极在上，S极在下 电流方向 向外 向里 向里 向外 导体棒运动方向 安培力的方向 I B F F I B F I B I B F 垂直于纸面向外：“ ” 垂直于纸面向里：“ ” 向左 向左 向左 向左 向右 向右 向右 向右 探究安培力的方向与哪些因素有关 02. 安培力的方向 03. 1.特点：F⊥B，F⊥I，即F 垂直于B、I 决定的平面。 B F I 如何用更简单方便的方法来描述这个关系？ I B F F I B F I B I B F 安培力的方向 03. 伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时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。 2.安培力方向的判断：左手定则 磁感线 穿过掌心 四指 电流方向 拇指 安培力方向 课堂小练1 • I F F （1） （2） （3） × F I I F B B B B （4） 判断下列图中电流、磁感应强度和安培力三者中未知的方向 探究安培力的大小与哪些因素有关 04. 猜想：磁感应强度大小、电流大小、导线长度 控制变量法 实验步骤： 1.控制其余量不变，改变电流大小，观察线框受力情况。 2.控制其余量不变，改变导线长度，观察线框受力情况。 3.控制其余量不变，改变磁感应强度大小，观察线框受力情况。 还与通电导线在磁场中放置的位置有关 探究安培力的大小与哪些因素有关 04. 实验结论： 1.当通电导线与磁场方向平行时：F=0 2.当通电导线与磁场方向垂直时：F最大 思考：当通电导线中的电流方向与磁场方向既不垂直也不平行时，我们应该如何计算安培力呢? （B是一个仅与磁场有关的物理量） 导线与磁场不垂直时 （） B 方法一：分解磁感应强度B 分析思路：分解 导线与磁场不垂直时 分析思路：分解 方法一：投影导线L （） 16 1.磁电式电流表的构造： 极靴 线圈 刻度盘 05. 安培力的应用-磁电式电流表 05 2.电流表中磁场分布特点： (2)该磁场是非匀强磁场 (1)电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的 安培力的应用-磁电式电流表 05 3.工作原理: 极靴 线圈 线圈通电时，安培力使线圈转动时 变形 产生弹力阻碍转动 安培力与弹力平衡，指针停止转动 电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大 安培力的应用-磁电式电流表 05 4.电流表表盘的刻度均匀的原因: 线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。 F=ILB θ ∝ I，表盘的刻度均匀 安培力的应用-磁电式电流表 磁电式电流表 如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（　　） 该磁场为匀强磁场 线圈将逆时针转动 线圈转动过程中受到的安培力逐渐变大 图示位置线圈a边受安培力方向竖直向上 B 课堂小练2 用以测量两平行通电导体之间的力或用以测量磁感应强度的仪器。 安培力的应用-电流天平 安培力的应用-电动机 安培力的应用-电磁炮 安培力的应用-神奇的旋转液体 安培力的应用-神奇小火车的工作原理 B B F B F F F B 电磁弹射技术 “八一勋章”获得者马伟明带领的科研团队研制成功的电磁弹射技术首次在中国003号航母“福建舰”上使用。电磁弹射可用于舰载机、无人机、电磁炮等领域。用强迫储能器代替常规电源，它能在极短时间内释放所储存的电能。 电磁弹射装置的原理图 课堂小结 安培力的大小 安培力的方向 安培力的应用 左手定则 F=ILBsinθ 特点:电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。 （2024·贵州·高考真题）如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流，且，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（　　） A．竖直向上 B．竖直向下 C．水平向左 D．水平向右 C 【技巧点拨】 （1）根据右手安培定则判断导线框里的磁场方向； （2）根据左手定则判断安培力的方向，根据大小，判定合力方向。 课堂小练3 真题研析·精准预测 31 【答案】C 【详解】根据右手螺旋定则可知导线框所在磁场方向向里，由于，可知左侧的磁场强度大，同一竖直方向上的磁场强度相等，故导线框水平方向导线所受的安培力相互抵消，根据左手定则结合可知左半边竖直方向的导线所受的水平向左的安培力大于右半边竖直方向的导线所受的水平向右的安培力，故导线框所受安培力的合力方向水平向左。 真题研析·精准预测 （2025·江苏南通·二模）在倾角的光滑导体滑轨的上端接入一个电动势，内阻的电源，滑轨间距，将一个质量，电阻的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨所在空间加一匀强磁场，当闭合开关S后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。已知，下列说法正确的是（　　）  A．磁感应强度有最小值，为0.32T，方向垂直滑轨平面向下 B．磁感应强度有最大值，为0.4T，方向水平向右 C．磁感应强度有可能为0.3T，方向竖直向下 D．磁感应强度有可能为0.4T，方向水平向左 C 课堂小练4 命题预测·考向探究 考向探究 【答案】C 【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得对金属棒受力分析可知，当安培力沿斜面向上时，安培力最小，此时当安培力最小，且磁感应强度方向与电流方向相互垂直时，磁感应强度最小为由左手定则判断可知，磁感应强度的方向为垂直斜面向下，故A错误； B．当磁感应强度方向水平向右，安培力竖直向上，当金属棒刚好静止在滑轨上，可得但此时磁感应强度并不是最大值，故B错误； C．当磁感应强度方向竖直向下，金属棒受到安培力方向水平向右，金属棒平衡可得解得故C正确； D．当磁感应强度方向水平向左，安培力竖直向下，不可能平衡，故D错误。故选C。 命题预测·考向探究 考向探究 右图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为 n，线圈的水平边长为 l，处于匀强磁场内，磁感应强度 B 的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流 I 时，调 节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变。这时需要在左盘中增加质量为 m 的砝码，才能使两臂再达到新的平衡。 （1）导出用 n、m、l、I 表示磁感应强度 B 的表达式。 （2）当 n ＝ 9，l ＝ 10.0 cm，I ＝ 0.10 A，m ＝ 8.78 g 时，磁感应强度是多少? 课堂小练5 课堂小练6 答案：C　 课外探究作业：根据神奇小火车的驱动原理和速度影响因素，写一篇科技小论文。 Lavf58.46.101 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.4 https://clipchamp.com Create videos with https://clipchamp.com/en/video-editor - free online video editor, video compressor, video converter. Lavf58.12.100 如图甲所示，电磁炮是一种新型的武器，其射程甚至可达数百公里，远远超过常规炮弹。它的主要原理如图乙所示，当弹体中通以强电流时，弹体在强大的磁场力作用下加速前进，最后从炮口高速射出。设两轨道间距离为0.10 m，匀强磁场的磁感应强度为40 T，电流为2 000 A，轨道长度为20 m，不考虑电流产生的磁场对匀强磁场的影响，则 (　 ) A．若不计任何阻力，质量为20 g的炮弹最终获得的速度为400 m/s B．若不计任何阻力，磁场的磁感应强度加倍，则炮弹获得的速度也加倍 C．若阻力大小一定，轨道长度加倍，速度变为原来的倍 D．若阻力大小一定，电流加倍，速度变为原来的倍 解析：在运动过程中，炮弹受到的安培力大小F＝BIl＝8 000 N，根据动能定理可知Fx＝mv2，解得v＝4 000 m/s，故A项错误；根据上述公式可知v＝ ，若不计任何阻力，磁场的磁感应强度加倍，则炮弹获得的速度变为原来的倍，故B项错误；若阻力大小一定，轨道长度加倍，根据动能定理可知BIlx－fx＝mv2，解得 ，故轨道长度加倍，速度变为原来的倍，若电流加倍，速度不是原来的倍，C项正确，D项错误。 $