1.1 磁场对通电导线的作用力 导学案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

选修二第一章安培力和洛伦兹力 第1节　磁场对通电导线的作用力 学案设计 学习目标 1.知道安培力的概念,会用左手定则判断安培力的方向。 2.掌握安培力的计算公式F=IlB,并会进行有关计算。 3.了解磁电式电流表的构造和原理。 自主预习 一、安培力的方向 1.通电导线在磁场中受的力称为　　　　。  2.伸开　　　　,使拇指与其余四个手指　　　　,并且都与手掌在　　　　　　　内;让　　　　从掌心垂直进入,并使四指指向　　　　　　,这时　　　　所指的方向就是通电导线在磁场中所受　　　　的方向。这就是判断通电导线在磁场中受力方向的　　　　。  二、安培力的大小 1.长为l的一段导线,通过的电流为I,垂直于磁场B的方向放置时,所受的安培力F=　　　。  2.长为l的一段导线,通过的电流为I,平行于磁场B的方向放置时,所受的安培力F=　　　。  课堂探究 [情境设问] 线圈为什么会运动?受到了什么力?要想研究这个力,都需要研究哪些因素? 一、安培力的方向 [情境设问] 组装好器材,进行实验,注意观察导体棒受力方向与哪些因素有关。 1.上下交换磁极的位置以改变磁场的方向,请观察导体棒受力方向是否改变。 2.改变导体棒中电流的方向,请观察受力方向是否改变。 结论1:实验现象表明,通电导体棒受力方向与　　　　、　　　　　　有关。  [提出问题]在磁场中通电导体棒受力方向和磁场方向、电流方向有什么规律呢?如何去判断安培力的方向? 结论2:(1)众多事实表明,通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。 (2)安培力的方向可以用以下方法判定:伸开　　　　,使拇指与其余四个手指　　　　,并且都与手掌在　　　　　内;让　　　　从掌心垂直进入,并使四指指向　　　　,这时　　　　所指的方向就是通电导线在磁场中所受　　　　的方向。这就是判断通电导线在磁场中受力方向的　　　　。　  二、安培力的大小 [情境设问]组装好器材,进行实验,注意观察导体棒摆动情况与哪些因素有关。 1.改变电流的大小,请同学们观察导体棒摆动情况。 2.改变导体棒在磁场中的长度,请同学们观察导体棒摆动情况。 同时指出,如果改变磁场的强弱,导体棒摆动情况也会发生变化。 结论3:实验现象表明,通电导体棒受力大小与　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、　　　　　　　　　有关。  [科学推理与论证]请同学们根据磁感应强度的定义式,推导安培力的大小。 结论4:安培力的大小F=　　　　。  [思考与讨论]在匀强磁场B中,导线中的电流为I,当磁感应强度B的方向与导线成θ角时(如图1.1-34),导线所受安培力F应怎样求解? 图1.1-34 三、磁电式电流表 1.结构:磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴。 2.原理:通电线圈在磁场中受　　　　发生　　　　。  [例题展示] 【例题1】图中,金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是(　　) A B C D 【变式训练1】画出下列各图中磁场对通电导线的安培力的方向。 A B C D 【例题2】(多选)如图所示,在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上,金属棒中通入由a到b的恒定电流I,这时两根细线被拉紧,现要想使两根细线对金属棒拉力变为零,可采用哪些方法(　　) A.适当增大电流I B.将电流反向并适当改变大小 C.适当增大磁场 D.将磁场反向并适当改变大小 【变式训练2】在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线,电流为I,磁感应强度为B,求各导线所受的安培力的大小。 A B C D 核心素养专练 1.在赤道上空,有一条沿东西方向水平架设的导线,当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时,导线受到地磁场的作用力的方向为(　　) A.向北　　　B.向南　　　C.向上　　　D.向下 2.两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中ab固定,cd可以自由活动,当通以如图所示电流后,cd导线将(　　) A.顺时针方向转动,同时靠近ab B.逆时针方向转动,同时离开ab C.顺时针方向转动,同时离开ab D.逆时针方向转动,同时靠近ab 3.如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁体的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁体的运动情况将是(　　) A.静止不动 B.向纸外平动 C.N极向纸外,S极向纸内转动 D.N极向纸内,S极向纸外转动 4把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电路,当开关接通后,将看到的现象是(　　) A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动 5.如图所示,直角三角形abc组成的导线框内通有电流I=1 A,并处在方向竖直向下的匀强磁场B=2 T中,ac=40 cm,∠α=30°,求三角形框架各边所受的安培力的大小和方向。 参考答案 自主预习 一、1.安培力　2.左手　垂直　同一个平面　磁感线　电流的方向　拇指　安培力　左手定则 二、1.IBl　2.0 课堂探究 一、结论1:电流方向　磁场方向 结论2:(2)左手　垂直　同一个平面　磁感线　电流的方向　拇指　安培力　左手定则 二、结论3:电流的大小　导体棒在磁场中的长度　磁感应强度大小 结论4:IlB。 [思考与讨论]把磁感应强度B分解为两个分量:一个分量与导线垂直,B⊥=Bsin θ,另一分量与导线平行,B∥=Bcos θ(如图),平行于导线的分量B∥不对通电导线产生作用力,通电导线所受作用力仅由B⊥决定,即F=IlB⊥,将B⊥=Bsin θ代入得F=IlBsin θ。 三、安培力作用　转动 【例题1】 例题分析:判断通电导线所受安培力时,需要根据左手定则来判断。注意拇指与四指应在同一平面内。 例题解答:根据左手定则,导体棒ab所受安培力方向垂直于导体棒斜向上,A正确;导体棒ab和磁场方向平行,不受安培力,B错误;导体棒ab所受安培力方向垂直于导体棒向下,C错误;导体棒ab所受安培力方向垂直于导体棒向左,D错误。 答案:A 【变式训练1】 A B C D 【例题2】 例题分析:根据左手定则,判断得出安培力方向向上。金属棒在匀强磁场中受力如图,受重力mg和安培 力的拉力F和绳子拉力T三个力作用。因为金属棒静止,所以金属棒受到的合力为零。根据平衡条件及安培力大小的计算公式和方向判断,可得拉力变为零的可能性。 例题解答:根据左手定则,金属棒在匀强磁场中受安培力的方向向上。 由平衡条件可得 mg=BIL+2T, 所以,适当增加电流I或者适当增大磁场,都可以让拉力T变为零。根据左手定则,若电流反向或者磁场反向,安培力方向向下,会使得拉力变大。 答案:AC 【变式训练2】A.IlBcos α　B.IlB　C.2BIR　D.0 核心素养专练 1.D　2.D　3.C　4.C　5.Fab= N,方向:垂直纸面向里;Fbc=0;Fac= N,方向:垂直纸面向外 学科网（北京）股份有限公司 $