第1章 1 安培力（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册（教科版）

该高中物理课件聚焦安培力知识点，涵盖方向判断（左手定则、平行反向电流作用）、大小计算（F=ILB sinθ及有效长度）及平衡问题，通过“知识辨析”问题导入，从概念到规律再到应用，构建递进式学习支架。 其亮点在于结合科学思维中的模型建构（弯曲导线有效长度转化）和科学推理（左手定则判断方向、平衡方程推导），通过典例解析和方法总结，帮助学生形成解题思路，提升分析能力，也为教师提供系统教学资源，提高教学效率。

1　安培力 1.安培力:磁场对通电导线的作用力。 2.相互平行的通电导线间的作用力 (1)反向电流相互排斥。(2)同向电流相互吸引。 知识 清单破 知识点 1 安培力及其方向 3.安培力方向的决定因素 (1)实验装置 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 (2)实验结论:决定安培力方向的因素有两个:①磁场方向;②电流方向。 4.左手定则:伸出左手,四指并拢,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁 感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向, 如图所示。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 导师点睛    当通电导线与磁场方向不垂直,而是与磁场方向的夹角为θ时,可把磁感应强度B 分解为垂直导线方向与平行导线方向的分量B⊥和B∥,应用左手定则判断安培力方向时,应使 B⊥垂直穿入手心。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 1.垂直于磁场(磁感应强度为B)的方向放置的长为L的一段导线,当通过导线的电流为I时,它 所受的安培力为F=ILB。 2.当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时,安培力为0。 3.当磁感应强度B的方向与电流方向成θ角时,安培力F=ILB sin θ,如图所示。   知识点 2 安培力的大小 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 知识辨析 1.柔软导线绕成的单匝矩形线圈,放在光滑的水平面上,当给线圈通上电流时,它将变成什么 形状? 2.若通电导体在某处受到的安培力为零,该处的磁感应强度一定为零吗? 3.只要将通电导线垂直于磁场方向放置,其所受安培力大小就等于磁感应强度B、电流I和导 线长度L的乘积。这句话对吗? 4.通电导线所受安培力的方向一定与电流方向垂直,那么是不是安培力对通电导线一定不做 功? 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 一语破的 1.圆形。给矩形线圈通上电流后,线圈上每个电流元将受到一个向外的安培力,这些力将使线 圈发生形变,直到变成圆形。 2.不一定。可能是导体中电流方向与该处磁感应强度方向平行。 3.不对。当导线垂直磁场方向放置,计算导线所受安培力大小时,公式F=BIL中的长度L指的 是导线在磁场中的有效长度,而导线的有效长度不一定等于导线的长度,例如非直导线的有 效长度小于导线的长度。 4.不是。虽然安培力垂直于通电导线中的电流方向,但导线的运动方向可以与导线中的电流 方向成任意角,所以安培力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 关键能力 定点破   1.安培力方向特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B 所决定的平面。 (1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直,应用左手定 则时,磁感线垂直穿过掌心。 (2)当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向。 应用左手定则时,磁感线斜着穿过掌心。 2.重要结论 同向电流相互吸引,反向电流相互排斥。 知识点 1 安培力方向的判断 第一章　磁场对电流的作用 高中同步   1.对公式F=ILB sin θ的理解 (1)B对于放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度,不必考虑通电导线自身产生的磁场 对外加磁场的影响。 (2)L为通电导线在磁场中的有效长度,弯曲导线的有效长度L等于连接两端点的线段长度,相 应的电流沿线段由始端指向末端,如图所示。 知识点2 安培力大小的计算 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 (3)θ为通电导线与磁场方向的夹角,同样情况下,通电导线与磁场方向垂直(即θ=90°)时,它所 受的安培力F=ILB,为最大值;通电导线与磁场方向平行(即θ=0°)时,不受安培力;通电导线与 磁场方向斜交(即0°<θ<90°)时,它所受的安培力介于0和最大值之间。 2.安培力大小的计算 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 (1)利用F=ILB sin θ计算安培力的大小时,注意通电导线所受的安培力等于各段所受安培力的 合力。对任意形状的闭合线圈,当线圈平面与磁场方向垂直时,线圈的有效长度L=0,故通电 后在匀强磁场中所受安培力的矢量和一定为零。 (2)当通电导线同时受到几个安培力时,可分别求出这几个安培力,再利用平行四边形定则求 出它们的矢量和。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 典例 如图所示,匀强磁场区域足够大,磁感应强度大小为B,方向水平向右,将一段 圆弧形导体ab 置于磁场中,圆弧圆心为O,半径为r【1】。现在导体ab中通以方向从b→a的恒定电流I,并将磁 场从图示位置沿顺时针方向在纸面内缓慢旋转【2】,下列说法正确的是 (　    ) A.圆弧形导体受到的安培力方向始终垂直纸面向外 B.圆弧形导体受到的安培力大小不可能为0 C.圆弧形导体受到的安培力大小可能为BIr D.圆弧形导体受到的安培力最大值为 πBIr C 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 信息提取    【1】如图所示,磁场方向与弦ba垂直时,圆弧形导体的有效长度为L= r。   【2】磁感应强度方向由与弦ba垂直转到与弦ba平行时,安培力由最大值变为零。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 思路点拨    利用左手定则【3】判断安培力的方向,利用公式F=ILB sin θ【4】分析通电导体在磁场中受到的安培力大小,关键是根据通电导体和磁场的关系,找到“有效长度”。 解析    根据左手定则可知,磁场水平向右时,导体所受安培力垂直纸面向外;当磁场与弦ba平 行时,圆弧形导体所受安培力为0;当磁场水平向左时,导体所受安培力垂直纸面向里,故A、B 错误(由【3】得到)。当磁感应强度与弦ba垂直时,圆弧形导体的有效长度为L= r,此时圆 弧形导体所受安培力最大,为Fmax=BIL= BIr;当磁感应强度与弦ba平行时,圆弧形导体所受 安培力为0,所以圆弧形导体所受安培力的大小范围为0≤F≤Fmax,C正确,D错误(由【1】 【2】【4】得到)。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 方法总结    安培力的大小可用F=BIL计算,其中L为通电导线在磁场中的有效长度。若为弯 曲导线,先变曲为直(首尾相连), 再将直导线转化为与磁场垂直(分解磁场或导线,寻找与磁场垂直的分量),进而计算安培力的 大小。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步   1.模型特点 　　一般由倾斜导轨、导体棒、匀强磁场、电源和电阻等组成,解题时一般要先把立体图转 化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系,如图所示。   知识点3 培力作用下的平衡问题 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 2.解题思路 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 典例　如图所示,直角梯形金属线框ACDF倾斜固定放置,AF边水平,边长为1.7 m,DF边与AF 边垂直,线框平面与水平面夹角θ=37°,在AF边接有电动势E=4 V、内阻r=1 Ω的直流电源【1】, CD边长为0.3 m,接有阻值为R1=2 Ω的定值电阻,AC、DF边的中点分别为G、H,金属线框处 在竖直向上的匀强磁场中【2】,磁场的磁感应强度B=2 T。质量为m=0.2 kg的导体棒放在线框 上的G、H处【3】,导体棒接入电路的电阻R2=2 Ω,导体棒恰好刚要滑动【4】。已知最大静摩擦 力等于滑动摩擦力,金属线框的电阻不计,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:   (1)导体棒受到的安培力大小; (2)导体棒与线框间的动摩擦因数。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 信息提取    【1】通过导体棒的电流方向为H→G; 【2】【3】导体棒与磁感线垂直; 【4】导体棒所受合外力等于零。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 思路点拨    (1)先根据串、并联电路的特点求出外电路总电阻,再根据闭合电路欧姆定律【5】 求电路中的总电流,进而确定导体棒中的电流,再根据F安=BIL【6】求解安培力大小; (2)将立体图转化为平面图,从右向左看,画出导体棒受力示意图,利用平衡条件求出导体棒所 受的摩擦力的大小,再由滑动摩擦力公式求解动摩擦因数。 解析    (1)外电路的电阻R外= =1 Ω, 电路中的总电流I= =2 A(由【5】得到), 导体棒接入电路的长度 L= ×(1.7 m+0.3 m)=1 m, 通过导体棒的电流为 I,导体棒受到的安培力大小为FA= I·BL=2 N(由【2】【3】【6】得 到)。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 (2)由于FA cos 37°>mg sin 37°,因此导体棒有向上滑动的趋势,受到的摩擦力沿线框平面向下, 受力如图所示   设导体棒与线框间的动摩擦因数为μ,根据力的平衡条件有 FA cos θ=mg sin θ+f, N=mg cos θ+FA sin θ, 根据滑动摩擦力的表达式有f=μN, 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 解得μ= 。 答案    (1)2 N    (2)  方法总结    有安培力参与的平衡和加速问题,求解方法与动力学中平衡问题、加速问题的求 解方法相同,只是多加了安培力。注意由于安培力的特殊性,一般应将立体图转换为平面 图。 第一章　磁场对电流的作用 高中同步 $