磁場對通電導線的作用力活動單

1、薛窯中學2008-2009學年度高一物理第二學期選修3-1活動單第四節(jié) 、磁場對通電導線的作用力學習目標1、知道什么是安培力。知道通電導線在磁場中所受安培力的方向與電流、磁場方向都垂直時，它的方向的判斷-左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會用它解答有關(guān)問題。2、會用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題。知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL。3、了解磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造及工作原理。 學習重點、難點：重點：安培力的方向確定和大小的計算。難點：左手定則的運用（尤其是當電流和磁場不垂直時，左手

2、定則如何變通使用）。活動過程：安培力：磁場對電流（通電導線）的作用力。安培力是以安培的名字命名的，因為他研究磁場對電流的作用力有突出的貢獻。 活動一、研究安培力的方向與哪些因素有關(guān)實驗時，發(fā)現(xiàn)改變電流的方向，導體向相反的方向運動，這說明安培力的方向與 有關(guān)；調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向，導體又向相反的方向運動。這說明安培力的方向與 有關(guān)。人們通過大量的實驗研究，總結(jié)出通電導線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律一一左手定則。左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放人磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方

3、向，就是通電導線在磁場中的受力方向。（如右圖）*確定一般情形下的安培力方向的方法：電流和磁場可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場方向垂直，用左手定則時，可將磁場分解為一個垂直于電流方向的分量和一個平行于電流方向的分量，再用垂直分量判斷就行。（見反饋1的d圖）反饋1、 畫出圖中第三者的方向反饋2 、畫出圖中導體棒受到安培力的方向活動二、區(qū)別安培定則和左手定則，并且用這兩個定則去解釋“平行通電導線之間的相互作用”這一演示實驗（P92圖3.43）。反饋3、兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（ ）A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近

4、abB.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開abC.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開abD.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ab活動三、熟練掌握安培力大小的計算 通電導線電流為I，導線長為L，磁場磁感應(yīng)強度為B，通電導線所受的安培力大小為F 1、兩種特例：即F = (IB)和F = (IB)。2、一般情況：當磁感應(yīng)強度B的方向與導線成角時，有F = 。反饋4、如圖所示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計)注：盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得

5、的，但兩者的物理意義卻有不同。公式B=F/IL是根據(jù)放置于給定磁場中的給定點上的檢驗電流(電流元)受力情況，來確定這一位置的磁場的性質(zhì)，它對任何磁場中的任何點都是適用的。公式F=ILB則是在已知磁場性質(zhì)的基礎(chǔ)上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導線的受力情況，在中學階段，它只適用于勻強磁場。（物理公式在作數(shù)學的等價變形時，其物理意義和適用范圍將會發(fā)生變化。） 活動四、了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理（1）電流表的組成及磁場分布問題1：電流表主要由哪幾部分組成的？電流表的組成：問題2：為什么說電流表中磁鐵與鐵芯之間的磁場是均勻輻向分布的？所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，

6、不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度.該磁場并非勻強磁場，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強度B的大小是相等的。（2）電流表的工作原理線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? 線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱?如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向?使用時要特別注意什么?活動五、閱讀課本P93做一做，說說液體怎樣旋轉(zhuǎn)（俯視圖），并解釋。課堂反饋1、 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直導線MN，導線與磁場垂直，給導線通以由N向M的電流，則（ ）A. 磁鐵對桌面的壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. 磁鐵對桌面的壓力減小

7、，受桌面的摩擦力作用C. 磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. 磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面的摩擦力作用2、如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L0.5m的光滑平行導軌，將電源、滑動變阻器用導線連接在導軌上，在導軌上橫放一根質(zhì)量為m0.2kg的金屬棒ab，電源電動勢E12V，內(nèi)阻r0.3，磁場方向垂直軌道所在平面，B0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動變阻器的使用電阻R應(yīng)為多大？（g取10m/s2，其它電阻不計）3、水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒ab，電源電動勢為V，內(nèi)阻為0.5，滑動變阻器調(diào)到2.5時，要在金屬棒所在位置施

8、加一個垂直與ab的勻強磁場，才能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零，求勻強磁場的大小和方向。若保持磁感應(yīng)強度B的大小不變，方向順時針轉(zhuǎn)37°，此時ab仍然靜止，則軌道對ab的支持力和摩擦力為多大？第四節(jié) 、磁場對通電導線的作用力學習目標1、知道什么是安培力。知道通電導線在磁場中所受安培力的方向與電流、磁場方向都垂直時，它的方向的判斷-左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會用它解答有關(guān)問題。2、會用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問題。知道電流方向與磁場方向平行時，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時，電流受的安培力最大，等于BIL。3、了解磁

9、電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造及工作原理。 學習重點、難點：重點：安培力的方向確定和大小的計算。難點：左手定則的運用（尤其是當電流和磁場不垂直時，左手定則如何變通使用）?；顒舆^程：安培力：磁場對電流（通電導線）的作用力。安培力是以安培的名字命名的，因為他研究磁場對電流的作用力有突出的貢獻。 活動一、研究安培力的方向與哪些因素有關(guān)實驗時，發(fā)現(xiàn)改變電流的方向，導體向相反的方向運動，這說明安培力的方向與 有關(guān)；調(diào)換磁鐵兩極的位置來改變磁場方向，導體又向相反的方向運動。這說明安培力的方向與 有關(guān)。人們通過大量的實驗研究，總結(jié)出通電導線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律一一左手定則。左手定則：伸開左手

10、，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且跟手掌在同一個平面內(nèi)，把手放人磁場中，讓磁感線垂直穿人手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么，拇指所指的方向，就是通電導線在磁場中的受力方向。（如右圖）*確定一般情形下的安培力方向的方法：電流和磁場可以不垂直，但安培力必然和電流方向垂直，也和磁場方向垂直，用左手定則時，可將磁場分解為一個垂直于電流方向的分量和一個平行于電流方向的分量，再用垂直分量判斷就行。（見反饋1的d圖）反饋1、 畫出圖中第三者的方向反饋2 、畫出圖中導體棒受到安培力的方向活動二、區(qū)別安培定則和左手定則，并且用這兩個定則去解釋“平行通電導線之間的相互作用”這一演示實驗（P92圖3.43）。反

11、饋3、兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（ ）A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近abB.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開abC.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開abD.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ab活動三、熟練掌握安培力大小的計算 通電導線電流為I，導線長為L，磁場磁感應(yīng)強度為B，通電導線所受的安培力大小為F 1、兩種特例：即F = (IB)和F = (IB)。2、一般情況：當磁感應(yīng)強度B的方向與導線成角時，有F = 。反饋4、如圖所示，兩平行光滑導軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁

12、場中，電源電動勢為6V，內(nèi)阻為1，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計)注：盡管公式F=ILB是從公式B=F/IL變形而得的，但兩者的物理意義卻有不同。公式B=F/IL是根據(jù)放置于給定磁場中的給定點上的檢驗電流(電流元)受力情況，來確定這一位置的磁場的性質(zhì)，它對任何磁場中的任何點都是適用的。公式F=ILB則是在已知磁場性質(zhì)的基礎(chǔ)上，確定在給定位置上給定的一小段通電直導線的受力情況，在中學階段，它只適用于勻強磁場。（物理公式在作數(shù)學的等價變形時，其物理意義和適用范圍將會發(fā)生變化。） 活動四、了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理（1）電流表的組成及磁場分布問題1：電流表主要由哪幾部分組成

13、的？電流表的組成：問題2：為什么說電流表中磁鐵與鐵芯之間的磁場是均勻輻向分布的？（2）電流表的工作原理線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? 線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱?如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向?使用時要特別注意什么?活動五、閱讀課本P93做一做，說說液體怎樣旋轉(zhuǎn)（俯視圖），并解釋。課堂反饋1、 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直導線MN，導線與磁場垂直，給導線通以由N向M的電流，則（ ）A. 磁鐵對桌面的壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. 磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C. 磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. 磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面的摩擦力作用2、如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L0.5m的光滑平行導軌，將電源、滑動變阻器用導線連接在導軌上，在導軌上橫放一根質(zhì)量為m0.2kg的金屬棒ab，電源電動勢E12V，內(nèi)阻r0.3，磁場方向垂直軌道所在平面，B0.8T。欲使棒ab在軌道上保持靜止，滑動