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

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第一章　磁场对电流的作用 1　安培力 1 学习任务目标 1.知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向。(物理观念) 2.通过实验探究匀强磁场中影响通电导线所受安培力大小和方向的因素。(科学探究) 3.掌握安培力的计算公式F＝ILB sin θ，并会进行有关计算。(科学思维) 1　安培力 2 问题式预习 知识点一　安培力的方向 1．通电导线在磁场中受到力的作用是______首先发现的。 2．______对通电导线的作用力叫安培力。 安培 磁场 1　安培力 3 3．安培力的方向：安培力的方向可用______定则判定。 伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指______，并且都跟手掌在____________内，让磁感线垂直穿过手心，______指向电流方向，则_________所指方向就是通电导线所受安培力的方向。 [科学思维] 　安培力方向的特点：安培力方向与______方向、_______________方向都垂直，即垂直于导线和磁感应强度决定的平面。 左手 垂直 同一平面 四指 大拇指 电流 磁感应强度 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4 [做一做] 下列各图中，表示磁场方向、电流方向及导线所受安培力方向的相互关系，其中正确的是(　　) A　　　　　 　　　B C　　　　 　　　　D √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 C　解析：A图，电流的方向向上，让磁场垂直于掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，故A错误；B图，电流的方向与磁场的方向平行，电流不受到安培力的作用，故B错误；C图，电流的方向向右，让磁场垂直于掌心向里穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向上，故C正确；D图，电流的方向向里，让磁场垂直于掌心穿过，根据左手定则可得，安培力的方向向左，故D错误。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 知识点二　安培力的大小 1．通电导线与磁场方向垂直时：F＝_________。 2．通电导线与磁场方向夹角为θ时：F＝____________________。 3．通电导线与磁场方向平行时：F＝___。 [判一判] 1．通电的导线在磁场中一定受安培力。 (　　) 2．对处于匀强磁场中的某段导线而言，其所通电流越大，所受安培力越大。 (　　) 3．当导体在磁场中放置时，导体所受作用力为F＝IBL。(　　) ILB ILB sin θ 0 × × × 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 任务型课堂 任务一　对安培力方向的理解 1．(多选)下列图中，表示电流I的方向、磁场B的方向和磁场对电流作用力F的方向的关系正确的是 (　　) A　　　　　B　　 　　　C　　　　　D √ √ √ 1　安培力 8 2．一根容易发生形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示。当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 (　　) A　　　　 　B　　　　　C　　　　　D √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 9 D　解析：A图，当匀强磁场竖直向上和导线平行时，导线受到的安培力为零，故A选项错误；B图，当匀强磁场水平向右时，根据左手定则可知导线受到的安培力向里，故B选项错误；C图和D图，当匀强磁场垂直纸面向外时，根据左手定则可知导线受到的安培力水平向右，故C选项错误，D选项正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．画出下列图中通电直导线A受到的安培力的方向。 (1)　　　(2)　　　　(3)　　　　　(4) 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 解析：(1)电流与磁场垂直，由左手定则可判断出A所受安培力方向如图甲所示。 (2)条形磁体在A附近的磁场分布如图乙所示， 由左手定则可判断A受到的安培力的方向如图 乙所示。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 (3)由安培定则可判断出A附近磁场方向如图丙所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丙所示。 (4)由安培定则可判断出A附近磁场如图丁所示，由左手定则可判断出A受到的安培力方向如图丁所示。 答案：安培力的方向见解析图。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4．把下面各种情况的立体图转化成平面图，并画出导体棒所受的安培力方向。 甲　　　 乙　　　丙　　　 丁 如图所示： 　 甲　　　　　乙　 　　　　丙　　　　丁 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1．安培力方向的特点 (1)安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，但磁场方向与电流方向不一定垂直，由此可知安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面。 (2)当磁场方向、电流方向、安培力方向两两垂直时，只要已知其中任意两个量的方向，就可以判断第三个量的方向。 (3)当不能确定磁场方向和电流方向是否垂直时，若已知磁场方向(或电流方向)与安培力的方向，电流方向(或磁场方向)不唯一。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．安培定则与左手定则的区别   安培定则 左手定则 用途 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向 适用对象 直线电流 环形电流或通电螺线管 电流在磁场中 应用方法 右手拇指指向电流的方向 右手四指弯曲的方向表示电流的环绕方向 磁感线穿过左手掌心，四指指向电流的方向 结果 四指弯曲的方向表示磁感线的方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的磁场力的方向 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 任务二　对安培力公式F＝ILB sin θ的理解 1．长度为L、通有电流I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度大小均为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. F＝ILB cos θ　　　　B. F＝ILB cos θ 　　　　　 C. F＝ILB sin θ　　　　D. F＝ILB sin θ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 17 2．如图所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到磁场的作用力的合力 (　　) √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．(2024·福建卷)(多选)如图所示，将半径为r的铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘绳a、b悬挂于天花板上，AB置于垂直纸面向外、大小为B的磁场中，现给导线通以自A向B、大小为I的电流，则 (　　) A. 通电后两绳拉力变小 B. 通电后两绳拉力变大 C. 安培力为πBIr D. 安培力为2BIr √ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 BD　解析：通电流之前，铜导线半圆环处于平衡状态，根据平衡条件有2T＝mg，通电流之后，半圆环受到安培力，由左手定则可判断半圆环受到的安培力方向竖直向下，根据平衡条件有2T′＝mg＋F安，可知通电后两绳的拉力变大，A错误，B正确；半圆环的有效长度为2r，由安培力公式可知F安＝2BIr，C错误，D正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4．一长10 cm的通电直导线，通以1 A的电流，在匀强磁场中受到的磁场力为0.4 N，则该磁场的磁感应强度为 (　　) A. 等于4 T B. 大于或等于4 T C. 小于或等于4 T D. 上述说法都错误 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 5．如图所示，在一个范围足够大、磁感应强度B＝0.40 T的水平匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态，且使金属棒与磁场方向垂直。已知金属棒长L＝0.20 m，质量m＝0.020 kg，取g＝10 N/kg。 (1)若棒中通有I＝2.0 A的向左的电流，求此时 金属棒受到的安培力F的大小。 (2)改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力 恰好为零，求此时棒中通有电流的大小。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 答案：(1)0.16 N　(2)2.5 A 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1．对安培力F＝ILB sin θ的理解 (1)B对放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度，分析时不必考虑通电导线自身产生的磁感应强度的影响。 (2)L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(如图)，相应的电流沿有效长度L由始端流向末端。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．F＝ILB sin θ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．电流在磁场中的受力特点 (1)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到安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。 (2)当电流同时受到几个安培力时，电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 任务三　安培力作用下导体的运动分析 [探究活动] 图中装置可演示磁场对通电导线的作用。在电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。 (1)如果a、e接正极，b、f接负极，则L向哪个方向滑动？ (2)若a、f接负极，b、e接正极，则L向哪个方向滑动？ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 27 提示：(1)若a接正极，b接负极，由安培定则(右手螺旋定则)知电磁铁上下两磁极间磁场方向向上；若e接正极，f接负极，由左手定则知L受到的安培力向左，L向左滑动。 (2)若a接负极，b接正极，磁场方向向下；若e接正极，f接负极，L所受的安培力向右，L向右滑动。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 [评价活动] 1．如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁体N极附近，磁体的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，线圈内通入如图方向的电流后，线圈(　　) A. 向左运动 B. 向右运动 C. 静止不动 D. 无法确定 A　解析：把通电线圈等效成条形磁体。由安培定则可知，线圈等效成条形磁体后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相互吸引，线圈向左运动。 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．如图所示，两根固定的通电长直导线a、b相互垂直，a平行于纸面，电流方向向右，b垂直于纸面，电流方向向里，则导线a所受安培力方向是 (　　) A. 平行于纸面向上 B. 平行于纸面向下 C. 左半部分垂直纸面向外，右半部分垂直纸面向里 D. 左半部分垂直纸面向里，右半部分垂直纸面向外 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 C　解析：根据安培定则，可判断出导线a左侧部分的空间磁场方向斜向右上方，右侧部分的磁场方向斜向右下方，根据左手定则可判断出导线a左半部分所受安培力垂直纸面向外，右半部分所受安培力垂直纸面向里。故选C。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．如图所示，把一根通电的硬直导线ab，用轻绳悬挂在通电螺线管正上方，直导线中的电流方向由a向b。闭合开关S瞬间，导线a端所受安培力的方向是 (　　) A. 向上 B. 向下 C. 垂直纸面向外 D. 垂直纸面向里 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 D　解析：闭合开关S瞬间，由右手定则知螺线管右端为N极，左端为S极，螺线管产生的磁场方向在通电导线a端指向左下方，由左手定则可知，导线a端所受安培力的方向垂直纸面向里，D正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4．一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合。当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将 (　　) A. 不动 B. 顺时针转动 C. 逆时针转动 D. 向纸面内平动 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 B　解析：方法一：直线电流元分析法 把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场均向上。由左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1将顺时针转动。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 方法二：等效分析法 把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后，在转动之前，N极指向纸内，因此应由向纸内转为向上，所以从左向右看，线圈L1将顺时针转动。 方法三：利用结论法 环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得从左向右看，线圈L1将顺时针转动。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1．判断安培力作用下通电导体(或通电线圈)的运动方向的思路 (1)首先应画出通电导体(或通电线圈)所在位置的磁感线方向。 (2)根据左手定则确定通电导体(或通电线圈)所受安培力的方向。 (3)由通电导体(或通电线圈)的受力情况判断通电导体(或通电线圈)的运动方向。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．分析导体在磁场中运动的常用方法 电流元法 把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向 等效法 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁体或多个环形电流(反过来等效也成立)，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 特殊位置法 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势 转换研究对象法 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作用力，从而确定磁体所受合力及其运动方向 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 40 $