1.1磁场对通电导线的作用力（培优教学课件）物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦“磁场对通电导线的作用力”，系统讲解安培力的方向（左手定则）、大小（F=ILBsinθ）及磁电式电流表原理。通过复习安培定则和磁感应强度衔接旧知，结合福建舰电磁弹射案例引导思考，搭建前后知识支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过控制变量法实验探究安培力方向，结合实验记录表归纳规律，培养科学思维。以左手定则“万箭穿心、仙人指路”口诀简化理解，通过弯曲导线有效长度分析深化公式应用，兼顾物理观念与科学态度。助力学生提升探究能力与知识迁移能力，为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

1. 磁场对通电导线的作用力 第一章 安培力与洛 伦兹力 人教版选择性必修第二册 导入新课 1.怎样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个？如何计算？ 磁感应强度 为了纪念安培，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。 导入新课 大国重器福建舰：电磁弹射，电磁刹停 思考分析，飞机受力大小与方向与哪些因素有关？如何确定？ 学习目标 物理观念 知道左手定则的内容，会用左手定则熟练判断安培力的方向 科学思维 知道通电导线在磁场中受安培力，熟练使用F＝ILBsinθ并掌握有关计算 科学探究 通过实验探究,归纳出安培力方向与什么有关，总结相关规律。 科学态度 与责任 利用安培力和左手定则解释生活中的相关现象，理解磁电式电流表的工作原理 重点难点 重点 1.左手定制的概念和应用。 2. 安培力大小和方向的求解。 难点 1.在实际问题中安培力的应用。 2.安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系。 1. 安培力的方向 2. 安培力的大小 3. 磁电式电流表 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 第1节 磁场对通电导线的作用力 一、安培力的方向 第1节 磁场对通电导线的作用力 一、安培力的方向 猜想：磁感应强度方向、电流方向 … 磁感应强度 安培力 通电导线的有效长度 通电导线的电流 如何设计实验方案研究？ 安培力的大小和方向与什么物理量有关? 麦克斯韦把安培誉为“电学中的牛顿”。 安培 1775 ─ 1836 一、安培力的方向 猜想：可能与磁感应强度B的方向和电流I的方向有关。 实验：探究安培力的方向与哪些因素有关 步骤2：改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 步骤1：上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，导线受力的方向是否改变? 实验方法：控制变量法 一、安培力的方向 ①改变磁场方向 ②改变电流方向 ①磁场力方向跟电流I方向有关 ②磁场力方向跟磁场B方向有关 实验探究： 一、安培力的方向 次数 磁场方向 电流方向 安培力方向 图 4 3 1 2 向上 向下 垂直于纸面向外 垂直于纸面向里 垂直于纸面向里 水平 向右 水平 向左 水平 向右 水平 向左 F F F F 垂直于纸面向外 安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直 实验记录并分析： 一、安培力的方向 左手定则 （1）内容：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。 B I F 大拇指——所受安培力的方向 磁感线——垂直穿入手心 四指——指向电流的方向 伸开左手： （2）安培力方向的判断步骤： 注意：安培力与 B、I 都垂直，但 B 和 I 可以不相互垂直 I不⊥B时：磁感线从掌心斜入从手背斜出 万箭穿心 仙人指路 一指乾坤 一、安培力的方向 当电流与磁场方向夹角为θ时: B F B⊥ B∥ B I F 既⟂B，也⟂I，垂直B、I 决定的平面；即安培力的方向总是垂直于电流和磁场所在的平面。但B与I 不一定垂直。 拓展：当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？ I 一、安培力的方向 【例1】.(安培力的方向)下列各图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和通电直导线所受安培力F的方向,其中正确的是(　　) C 一、安培力的方向 【例2】先将下图转化为平面图，再画出安培力 F 解释同向电流相互吸引，异向电流相互排除 二、安培力的大小 第1节 磁场对通电导线的作用力 二、安培力的大小 在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行时，导线上的电流为I。 F＝ILB （1）当B⊥I 时 （2）当B∥I时 F＝0 F＝? 问题：如图导线所受安培力F大小应怎样求？ 当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时: B1 B2 B 法一：分解磁感应强度B 思路：变不垂直成垂直 法二：投影导线 L1 F = BIL1＝BILsinθ (θ 为 B 与 I 的正向夹角) F安=ILB2=ILBsinθ (θ 为 B 与 I 的正向夹角) 二、安培力的大小 当θ=0〫，即B∥I，F=0 当θ=90〫，即B⊥I，F=BIl 当0〫<θ<90〫，F=BIlsinθ （θ 为B、I 的夹角） 注明：（1）F=BIL只适用于适用于匀强磁场 （2）式中的L 是导线垂直于磁场方向的有效长度。 I B F 二、安培力的大小 对安培力公式的理解 (1) 公式 F = BILsinθ 中 L 指的是“有效长度”。匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度。 （2）公式 F = BILsinθ的适用条件 导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。 （3）公式F = BILsinθ 中θ 是B 和I 方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。 （4）电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。 F F 二、安培力的大小 练习3. 如图所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中,其中lAB=lBC=lCD=lDE=l,且∠C=120°, ∠B=∠D =150°。现给这根导线通入由A至E的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为(　　) C 二、安培力的大小 三、磁电式电流计 第1节 磁场对通电导线的作用力 三、磁电式电流计 1、磁电式电流表的构造： 极靴 线圈 2、磁电式电流表的工作原理： ①线圈在辐向的磁场中与磁感线平行，安培力方向总是垂直线圈平面。 优点： 缺点： F弹 = FA平衡时指针稳定， 夹角 一定 线圈中通入电流 受到安培力 F = BIl 带动螺旋形弹簧 扭转产生弹力 灵敏度高，可以测量很弱的电流 线圈的导线很细，允许通过的电流很小 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 三、磁电式电流计 情景探索：你知道为什么金属框会转动了吗？ 利用左手定则知道左边电流受到安培力向里，右边的向外，金属框就转动起来了。 三、磁电式电流计 四、课堂总结 第1节 磁场对通电导线的作用力 四、课堂总结 安培力的大小 安培力的方向 磁电式电流表 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。 五、练习与应用 第1节 磁场对通电导线的作用力 四、练习与应用 1. 如图所示，取一段柔软的铝箔条，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”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是(　 　) A．铝箔条中部向磁铁S极运动 B．铝箔条中部向磁铁N极运动 C．铝箔条中部向下方运动 D．铝箔条中部向上方运动 D 四、练习与应用 2.如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是( ) A. 线圈向左运动 B. 线圈向右运动 C. 从上往下看顺时针转动 D. 从上往下看逆时针转动 A S N I 四、练习与应用 3.如图所示，三根长直通电导线中的电流大小相同，通过b、d导线的电流方向垂直纸面向里，通过c导线的电流方向垂直纸面向外，a点为b、d两点连线的中点，ac垂直bd，且ab=ad=ac，则c导线受到的安培力方向( ) A.由a指向c B.由c指向a C.由a指向b D.由a指向d A 四、练习与应用 4. 如图所示是磁电式仪表中的辐向磁场。假设长方形线圈的匝数为n，垂直于纸面的边长为L1，平行于纸面的边长为L2，线圈垂直于纸面的边所在处磁场的磁感应强度大小为B。当通入电流I，线圈以角速度ω绕垂直纸面的中心轴OO′转动到水平位置时，下列判断正确的是( 　　) A．穿过线圈的磁通量为BL1L2 B．线圈左侧边所受的安培力方向竖直向上 C．线圈左侧边所受的安培力大小为nBIL1 C D．线圈左侧边转动的线速度 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 A.2BIl B.BIl C.(2+)BIl D.4BIl $