2018-2019学年高中物理沪科版选修3-1（课件+教师用书）第5章 5.4　探究安培 (2份打包)

5.4　探究安培力 学 习 目 标 知 识 脉 络 1．知道什么是安培力．(重点) 2．知道左手定则的内容，学会用左手定则判断安培力的方向．(重点) 3．掌握用安培力公式F＝BIL解答有关问题，通过安培力公式的应用，培养空间想象能力．(重点、难点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、安培力的方向 1．安培力 磁场对电流的作用力称为安培力． 2．左手定则 伸开左手，使大拇指与其余四个手指垂直，且都跟手掌在同一个平面内；让磁感线穿入手心，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是安培力的方向． 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系 F⊥B，F⊥I，即F垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面． 二、安培力的大小 1．因素 通电导体在磁场中受到的安培力的大小，跟导体的长度L、导体中的电流I、磁感应强度B都成正比． 2．计算公式 (1)当电流方向与磁场方向垂直时，F＝BIL. (2)当电流方向与磁场方向夹角为θ时，F＝BILsin_θ. (3)当电流方向与磁场方向平行时，F＝0. [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．) (1)通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用．(×) (2)通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直．(√) (3)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√) (4)安培力的大小由电流强度、磁感应强度两个因素决定．(×) (5)将长度为L、电流强度为I的导体放入磁感应强度为B的磁场中，导体所受安培力的大小一定是F＝BIL.(×) (6)通电导线放入磁场中不受安培力的作用，则通电导线一定和磁场方向平行．(√) 【提示】　 (1)×　通电直导线与磁场方向平行时，不受安培力． (4)×　安培力的大小还跟导体长度有关． (5)×　只有在电流方向与磁场方向垂直时才有F＝BIL. 2．一根容易形变的弹性导线，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(　　) D　[A图中I与B平行应不受安培力，故A错误，由左手定则知B、C错误，D正确．] 3.如图5­4­1所示，长为2L的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为(　　) 【导学号：69682264】 图5­4­1 A．0　　　　　　 B．0.5BIL C．BIL D．2BIL C　[V形通电导线的等效长度为L，故安培力的大小为BIL，C正确．][合 作 探 究·攻 重 难] 安培力的方向与安培力作用下导体的运动 1．安培力的方向 (1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，但B与I不一定垂直． (2)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向；已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向；已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定． 2．判断导体在磁场中运动情况的五种常用方法 电流 元法 把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向 特殊位 置法 通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向 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铁或多个环形电流，反过来等效也成立．然后根据同极相斥、异极相吸或者根据同向电流相吸、反向电流相斥判断相互作用情况 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；两不平行的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或运动趋势的问题时，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作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向 　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5­4­2所示的电流时，从左向右看，线圈L1将(　　) 图5­4­2 A．不动　　　 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．向纸面内平动 思路点拨：①可采用等效法，将L1等效为小磁针，确定L2产生的磁场后判断L1受力运动情况． ②可采用结论法，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥． B　[方法一：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L2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该环形电流L2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，