2017-2018学年高中物理（粤教版,选修1-1）同步课件+教师用书:第1章 第5节　奥斯特实验的启示 （2份打包）

第五节　奥斯特实验的启示 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.了解奥斯特发现电流磁效应的历程． 2．会判断安培力的方向．(重点、难点) 3．知道影响安培力大小的因素．(难点) 奥 斯 特 的 发 现 1820年丹麦科学家奥斯特通过实验发现了电流的磁效应，说明电流能够产生磁场．它使人们第一次认识到电和磁之间确实存在某种联系． 1．奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”．(√) 2．电流的磁效应揭示了电和磁的联系．(√) 　能不能说电流的磁效应是奥斯特发明的？ 【提示】　不能．因为电流的磁效应是一种自然现象，只能说是奥斯特发现了电流的磁效应． 1．直线电流的磁场 安培定则：用右手握住通电直导线，使伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向，如图1­5­1所示． 图1­5­1 2．环形电流的磁场 安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形载流导线中心轴线上磁感线的方向，如图1­5­2所示． 图1­5­2 3．通电螺线管的磁场 安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲的四指的方向跟电流的方向一致，则拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向．也就是说，拇指指向通电螺线管的北极．如图1­5­3所示． 图1­5­3 1.1820年，奥斯特发现，把一根导线平行地放在磁针的上方(如图1­5­4 所示)，给导线通电时，磁针发生了偏转，就好像磁针受到磁铁的作用一样．这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应．以下哪种情况比较正确地反映了奥斯特实验？实际做一下进行验证．(　　) 【导学号：75392031】 电流能使磁针偏转 图1­5­4 A．电流流向由南向北时，其下方的小磁针N极偏向东边 B．电流流向由东向西时，其下方的小磁针N极偏向北边 C．电流流向由南向北时，其下方的小磁针N极偏向西边 D．电流流向由西向东时，其下方的小磁针N极偏向北边 【解析】　为使小磁针能产生明显的偏转，实验时应使电流流向沿南北方向，B、D选项错误．当电流流向由南向北时，由安培定则判断其下方的磁场方向由东向西，故小磁针N极指向西边，A选项错误，C选项正确． 【答案】　C 2．关于磁场和磁感线，下列说法正确的是(　　) A．磁铁是磁场的唯一来源 B．磁感线是从磁体的北极出发到南极终止 C．自由转动的小磁针放在通电螺线管内部，其N极指向通电螺线管磁场的北极 D．两磁感线空隙处不存在磁场 【解析】　由电流的磁效应可知电流也能产生磁场，A错；由磁感线的特性可知B、D错；由通电螺线管磁场的分布可知C正确． 【答案】　C 安 培 力 的 大 小 1．安培力的定义：磁场对通电导体的作用力称为安培力． 2．实验表明，如图1­5­5所示，通电导体所受的安培力的大小与磁感应强度、电流大小以及磁场中垂直磁场方向的导体长度有关．磁场越强，导体中电流强度越大，通电导体在磁场中垂直磁场方向的长度越长，通电导体所受的安培力就越大． 图1­5­5 1．安培力的大小只跟磁感应强度、电流大小和导体长度有关．(×) 2．当电流与磁场平行时，电流不受安培力．(√) 在废旧钢铁收购场，我们经常看见磁性起吊机能吊起成吨的钢铁，磁性起吊机是用永久性磁铁做成的吗？若不是，那是什么做成的呢？ 【提示】　磁性起吊机用电磁铁来吊起重物，在通电导体的周围存在着磁场，当我们接通电源，它便提起钢铁碎片；当起重机把碎片搬到适当的位置，再切断电源，碎片就从电磁铁上掉下来．若用永久性磁铁，则钢铁始终被吸住，无法达到搬运的目的． 1．安培力的决定因素有两个：一个是放入磁场中的一段导体的IL的乘积，另一个是磁场本身，即磁场的磁感应强度B. 2．通过实验归纳得出，电流方向跟磁场垂直时，电流受到的安培力最大为F＝BIL，平行放置时安培力为0. 3．一般情况下，电流受到的安培力介于零和最大值之间．所以F＝BIL只适用于电流与磁场方向垂直的情况． 3.如图1­5­6所示，质量为m的导体棒ab静止在水平导轨上，导轨宽度为L.已知电源的电动势为E，内阻为r，导体棒的电阻为R，其余电阻不计．磁场方向垂直导体棒斜向上，与水平面间的夹角为θ，磁感应强度为B.求轨道对导体棒的支持力和摩擦力． 图1­5­6 【解析】　棒的受力分析图如图所示． 由闭合电路欧姆定律有：I＝ 由安培力公式有：F＝BIL 由共点力平衡条件有： Fsin θ＝f FN＋Fcos θ＝mg 联立以上各式可解得：f＝ FN＝mg－. 【答案】　mg－　 4．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是(　　) 【导学号：75392032】 A．通电导线受安培力大的地方磁感应强度一定大 B．磁感线的指向就是磁感应强度减小的方向 C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同 D．