人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè)課件1.1《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》

1、人教版人教版 選擇性必修第二冊(cè)選擇性必修第二冊(cè) 1.1 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力新課引入問(wèn)題：為什么“心”會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？其中會(huì)有怎么樣的規(guī)律呢？一、知識(shí)回顧一、知識(shí)回顧ILFB 如何描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱？如何描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱？)(IB 在必修課中，我們已經(jīng)知道了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有作用力，并從這個(gè)現(xiàn)象入手定義了物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度B安培在研究磁場(chǎng)與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻(xiàn)，安培在研究磁場(chǎng)與電流的相互作用方面作出了杰出的貢獻(xiàn)，為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力為了紀(jì)念他，人們把通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力（Ampre force），把電流的單位定為安培），把電流的單位定為安培安德烈-馬里安培（

2、法語(yǔ) Andr-Marie Ampere，F(xiàn)RS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，經(jīng)典電磁學(xué)的創(chuàng)始人之一。1. 上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。組裝好器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察導(dǎo)體棒受力方向。2. 改變導(dǎo)體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。實(shí)驗(yàn)探究F、B、I方向關(guān)系安培力方向既與電流方向安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面于電流和磁場(chǎng)所在的平面左手定則：伸開(kāi)左手伸開(kāi)左手, ,使拇指與其余四個(gè)手指垂直使拇指與其余四個(gè)手指垂直, ,并并且都與手掌在同一平面內(nèi)且都與手掌在

3、同一平面內(nèi); ;讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入, ,并使并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向遵循左手定則再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用 請(qǐng)使用剛學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請(qǐng)使用剛

4、學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同向電流相互吸引。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。反向電流相互排斥。結(jié)論結(jié)論: :FFF同向電流F反向電流（1 1） 在在勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線的情況下，導(dǎo)線所受安培力所受安培力F F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B B、電流、電流I I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L L三者的乘積。三者的乘積。問(wèn)題問(wèn)題: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行時(shí)：）平行時(shí)：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小BILF 0FIB B把磁感應(yīng)強(qiáng)度把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：分解為兩個(gè)

5、分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B1=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B2=Bcos平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定決定即即F=ILB1F=ILBsinB B2 2B B1 1將將B1=Bsin代入得代入得通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直不垂直的情況的情況三、安培力的大小三、安培力的大小公式：公式： F=ILBsin表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角 注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)

6、問(wèn)題問(wèn)題1:若若B與與I不垂直時(shí)，不垂直時(shí)，F(xiàn)安安與與B和和I方向關(guān)系可以概括為哪句方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小結(jié)論：結(jié)論：F一定與一定與B垂直，一定與垂直，一定與I垂直。但垂直。但B與與I不一定垂直。不一定垂直。問(wèn)題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？L LL LL LL L例題：例題：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到到b的穩(wěn)定電流的穩(wěn)定電流I，這時(shí)兩，這時(shí)兩根細(xì)線被拉緊

7、，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對(duì)金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采根?xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對(duì)金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法：用哪些方法?( )A A、適當(dāng)增大電流、適當(dāng)增大電流I I B B、將電流反向并適當(dāng)改變大小、將電流反向并適當(dāng)改變大小C C、適當(dāng)增大磁場(chǎng)、適當(dāng)增大磁場(chǎng)D D、將磁場(chǎng)反向并適當(dāng)改變大小、將磁場(chǎng)反向并適當(dāng)改變大小ACabI0 00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直導(dǎo)線，垂直導(dǎo)線，斜向左上方斜向左上方將長(zhǎng)度為將長(zhǎng)度為20cm、通有、通有0.1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所

8、示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T。試。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向IBIB30IBGGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 自由自由固定固定FF 解析：解析：兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)向相同的趨勢(shì)例題例題兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，固定，cd可以可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)逆時(shí)針?lè)?/p>

9、向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abC.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abD.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababcd如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是( )GGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)A靜止不動(dòng)靜止不動(dòng)B向紙外平動(dòng)向紙外平動(dòng)CN極向紙外，極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)DN極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)BacbI 如圖所示，直角三角形

10、如圖所示，直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流I1A，并處在方向，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2T中，中，AC=40cm， ，求三角形框架各邊所受，求三角形框架各邊所受的安培力。的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0GGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái)把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它的下端使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電并使它組成如圖所示的電波波,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象將看到的現(xiàn)象 是是( )A.A.彈簧向上收縮彈簧向上收縮B.B.彈

11、簧被拉長(zhǎng)彈簧被拉長(zhǎng)C.C.彈簧上下振動(dòng)彈簧上下振動(dòng)D.D.彈簧仍靜止不動(dòng)彈簧仍靜止不動(dòng)SC1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。.四、磁電式電流表四、磁電式電流表磁電式電流表最基本的組成部分是磁體和放在磁體兩極之間的線圈。線圈在磁場(chǎng)中受力的情況如圖所示。當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，導(dǎo)線受到安培力的作用。由左手定則可以判定，線圈左右兩邊所受的安培力的方向相反，

12、于是安裝在軸上的線圈就要轉(zhuǎn)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圖1.1-6 中的螺旋彈簧變形，以反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，線圈偏轉(zhuǎn)的角度也越大，達(dá)到新的平衡。所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過(guò)電流的大小。從前面的分析可知，安培力總與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直。電流表的兩磁極裝有極靴，極靴中間還有一個(gè)用軟鐵制成的圓柱。這樣，極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向，如圖1.1-8所示。線圈無(wú)論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都跟磁感線平行，線圈左右兩邊所在之處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都相等1 1、靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流，但是繞制、靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流，但是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很??；線

13、圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很??；2 2、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；均勻的；3 3、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)?；仡檶?dǎo)入：回顧導(dǎo)入：你知道我的你知道我的“心心”為什么在動(dòng)了嗎？為什么在動(dòng)了嗎？利用左手定則知道左邊電流受到安培力向里，右邊的向外，不斷變換，我的“心”就動(dòng)起來(lái)了。BCD 1 1、一根長(zhǎng)為、一根長(zhǎng)為0.2 m0.2 m的電流為的電流為2 A2 A的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為0.5 T0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力大

14、小可能是（的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力大小可能是（ ）A A、0.4N0.4N B B、0.2N0.2NC C、0.1N0.1N D D、0 0FFFF2 2、試畫(huà)出下列各圖中安培力的方向：、試畫(huà)出下列各圖中安培力的方向：4 4、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東、在赤道上空，水平放置一根通以由西向東的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線的電流的直導(dǎo)線，則此導(dǎo)線 ( )( )A A、受到豎直向上的安培力、受到豎直向上的安培力 B B、受到豎直向下的安培力、受到豎直向下的安培力C C、受到由南向北的安培力、受到由南向北的安培力 D D、受到由西向東的安培力、受到由西向東的安培力5 5、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面固定一根長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則（向外的電流，則（ ）A A磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用 B B磁鐵對(duì)桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用 C C磁鐵對(duì)桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用 D D磁鐵對(duì)桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用磁鐵對(duì)桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用 A6