1.2 安培力的应用 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理课件以安培力的应用为核心，涵盖直流电动机、电磁炮、磁电式电流表及电流天平，通过先回顾安培力的方向（左手定则）和大小（F=ILBsinθ），再衔接生活生产中的实际应用，构建从理论到实践的学习支架。 亮点在于结合真实应用案例，通过原理分析、思考题及技术难题讨论，培养物理观念（相互作用）、科学思维（模型建构、推理）和科学态度（技术责任），帮助学生理解知识价值，教师可提升教学实效。

知识回顾 安培力的方向 安培力的大小 左手定则 F = ILB.sinθ 磁电式电流表 直流电动机 安培力在生活、生产和科研中有着广泛的应用 电磁炮 § 1.2 安培力的应用 第一章 磁场对电流的作用 一、直流电动机 如图所示是直流电动机的内部结构示意图和工作原理 主要部件： 磁体、线圈、滑环（换向器）、电刷等组成 (1)当线圈位于如图所示的四种状态时，所受安培力的情况如何？ (a) 换向 换向 （2)直流电动机的线圈是如何实现连续不停地朝一个方向转动的？ 通过换向器改变线圈中电流的方向，保证线圈沿同一方向持续转动下去 （3)直流电动机的优点是什么？ 直流电动机的优点：只需改变输入电流的大小，就能够直接调节电动机的转速，而输人电流的大小是较容易改变的，因此，直流电动机常被应用于需要调速的设备。 （4）生活中装配了直流电动机的设备 原理：利用安培力使通电线圈转动 能量转化：电能转化成机械能 1．定义：利用电磁系统中的安培力发射弹丸的一种先进的动能杀伤性武器，也叫轨道炮。 二、电磁炮 2．原理：电流通过导轨A、B和弹丸，在导轨间形成强磁场，弹丸受到安培力的作用在导轨上以很大的加速度加速运动并发射出去。 3．分类：分为电磁轨道炮、电磁线圈炮和重接炮三类。 4．优点：重量轻、安全稳定、射程远、高精度等 电磁炮 可以看出来，电磁炮的原理并不复杂，为什么在过去的实战中我们很少见到它的身影呢？它的主要技术难点会在哪里？ 技术难题：电磁炮需要解决散热冷却、炮管材料强度、炮弹精度等问题。例如，电磁炮在发射过程中会产生大量热能，需要有效的散热系统；炮管和加速轨道需要承受极高电流和压力，这对材料要求极高。 讨论交流 电源需求：电磁炮需要巨大的电力供应，主要是要求电源在极端的时间里为电磁炮提供巨大的能量，因此必须附有复杂的储能设备及转换开关。这在舰船上是一个重大挑战。美国海军在电磁炮项目上的失败部分原因就是无法解决连续作战时的供电问题。 成本问题：尽管电磁炮的炮弹成本低廉，但整个系统的研发和维护成本非常高昂。美国在电磁炮项目上的投入巨大，但最终因成本和技术问题放弃了该项目。 如图所示是磁电式电表内部结构示意图 主要部件：蹄形磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧等 三、磁电式电流表 蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看做是均匀辐射分布的，无论通电线圈转到什么位置，线圈的平面总与磁场方向平行。 【思考问题】 （1）线圈的转动是怎样产生的？ （2）线圈为什么不能一直转动下去？ 电流通过线圈时，线圈左右两边受到的 安培力的方向相反 磁场力矩与游丝的反作用力矩相等时，电表指针渐渐停下来 （3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？ 电流越大，安培力越大，螺旋弹簧的形变也就越大 （4）能否通过电表指针的偏转方向判断通过电表电流的方向？ 电流方向改变，安培力的方向随之改变，电表指针偏转的方向也随之改变 （5）磁电式电流电流刻度为什么是均匀的？ 电流强度与指针偏转角度成正比 （6）磁电式电表的优点有哪些？ （7）磁电式电表的缺点有哪些？ （8）使用磁电式电表来测量较大的电流时，应当怎样做？ 若要利用磁电式电表测量较大的电流值，需要根据电表改装方法扩大其量程 磁电式电表灵敏度高，能够测出很弱的电流 缺点是线圈的导线很细，只允许通过很弱的电流 磁电式电表的灵敏度较高，如果仅通过较小的电流就能使磁电式电表指针有显著的偏转，我们就认为该电表有较高的灵敏度。试根据磁电式电表的设计原理，简要列举提高磁电式电表灵敏度的办法，并说明相应的理由。 方法一：增加线圈匝数 方法二：增强电流计中永久磁铁的磁感应强度 方法三：换用弹性较小的游丝 方法四：增大线圈面积 四、电流天平 普通天平是应用杠杆原理把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡，利用等效替代法测量出被测物体的质量 对于较难直接测量的安培力和磁感应强度，人们同样运用等效替代法，结合安培力的相关知识和现代电子技术，设计出了如图所示的电流天平 电流天平 建模：如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂一矩形线圈，设线圈匝数为n ，底边cd长L，放在待测匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于纸面向里。 （1）设磁感应强度为B ，当线圈中通入如图所示方向的电流I 时，在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码使天平平衡； （2）保持线圈中电流的大小不变，使电流方向反向，通过在天平左盘加上质量m为的砝码使天平再次平衡； 常用于实验室中测量两平行通电导体之间的相互作用力和磁感应强度B 例．如果把上述情境中的线圈换成如图所示的四种不同形状的线圈，其中通电线圈匝数相同，变成MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，哪一种天平最容易失去平衡？由此说明了什么？ M M M M N N N N (a) (b) (c) (d) 例．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间磁感应强度的大小均为B，磁极宽度均为L。 忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和 线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外 电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的 位置并静止。 此时根据对应的供电电流I，可确定 重物的质量。 已知线圈匝数为n，线圈电阻为R， 重力加速度为g。 （1）供电电流I是从C端，还是从D端流入？ （2）求重物质量与电流的关系 发展空间——磁电式电流表(P88) 作业： 1、完成：课时跟踪检测第1节课时1 2、阅读：教材P11发展空间 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $