高中物理3.4《磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力》精品課件新人教版選修3-1

1、新課標(biāo)人教版課件系列高中物理選修選修3-13-13.4磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能1、知道什么是安培力。知道通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向與電流、磁場(chǎng)方向都垂直時(shí)，它的方向的判斷-左手定則。知道左手定則的內(nèi)容，會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向，并會(huì)用它解答有關(guān)問(wèn)題.2、會(huì)用安培力公式F=BIL解答有關(guān)問(wèn)題. 知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，電流受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，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)造的原理。 （二）過(guò)程與方法（二）過(guò)程與方法 通過(guò)演示、分析、歸納、運(yùn)用使學(xué)生理解安培力的方向和大

2、小的計(jì)算。培養(yǎng)學(xué)生的間想像能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來(lái)認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的一種重要的科學(xué)方法.并通過(guò)對(duì)磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造的原理了解，感受物理知識(shí)之間的聯(lián)系。二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：二、重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：重點(diǎn)：安培力的方向確定和大小的計(jì)算。難點(diǎn)：難點(diǎn)：左手定則的運(yùn)用（尤其是當(dāng)電流和磁場(chǎng)不垂直時(shí)，左手定則如何變通使用）。三、教具三、教具：磁鐵、電源、金屬桿、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、滑動(dòng)變阻器、多媒體。演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。方向是否改變。

3、通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化向，觀察受力方向是否變化FIBFIBIBFF、B、I方向關(guān)系BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直又與磁安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面面左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入,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)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向遵循左手

4、定則BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直又與磁安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面面FIBFIBBBIFBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向3 0FFIIIBBB問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用 用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以判斷用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以判斷同向電流相互吸引。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)

5、方中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F F等于磁感應(yīng)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度強(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？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即： F=ILB（2 2）平行時(shí)：）平行時(shí)：F0B BIIB B0o0F 90OFIBL把磁感應(yīng)強(qiáng)度把磁感應(yīng)強(qiáng)度B B分解為兩個(gè)分量：分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于導(dǎo)線的分

6、量平行于導(dǎo)線的分量B B2 2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由所受作用力僅由B B1 1決定決定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB2B2B1B1二、安培力的大小二、安培力的大小將將B B1 1=Bsin=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公式：公式： F=ILBsin 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 在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)二、安培力的大小二、安培力的大小問(wèn)題:若B與I不垂直時(shí)，F(xiàn)

7、安與B和I方向關(guān)系可以概括為那句話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？BIF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 O點(diǎn)，在磁點(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)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是況將是( )( )A A靜止不動(dòng)靜止不動(dòng)B B向紙外平動(dòng)向紙外平動(dòng)C CN N極向紙外，極向紙外，S S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)D DN N極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng)極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng) 兩條導(dǎo)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(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，

8、cd導(dǎo)線將（）A.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abC.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開abD.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababcd0 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20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A電流的直導(dǎo)線放電流的直導(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，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)度為已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向IBIB3 0IBBacbI 如圖所示，直角三角形如

9、圖所示，直角三角形abcabc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流有電流I I1A1A，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各邊，求三角形框架各邊所受的安培力。所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0F在圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有一段長(zhǎng)L，通有電流為I的直導(dǎo)線ab，電流方向從a到b，則導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力大小和方向如何？并將立體圖改畫為平面圖BbazxyBOabBBabFBBFBxyFB如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相同的彈簧，

10、下面掛一條長(zhǎng)為有兩根相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為0.5m0.5m，質(zhì)，質(zhì)量為量為0.1kg0.1kg的金屬棒的金屬棒MNMN，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm10cm，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？方向如何？MNIB2A2A，方向從，方向從M M到到N N磁電式電流表磁電式電流表1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。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

11、圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。.問(wèn)題問(wèn)題電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？電流表中磁鐵與鐵芯之間是電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布均勻輻向分布的的. . 所謂所謂均勻輻向分布均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度間的夾角都是零度. .在以鐵芯為中心的圓圈上，在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的的大小是相等大小是相等的的. .該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)問(wèn)題問(wèn)題該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)

12、磁場(chǎng)？是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？問(wèn)題問(wèn)題該磁場(chǎng)該磁場(chǎng)的特點(diǎn)？的特點(diǎn)？2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理 1 1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩通過(guò)線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈

13、轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2 2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。3 3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力

14、的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。的方向。表盤的刻度均勻，表盤的刻度均勻，II關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,下列說(shuō)法正確的是( )A.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)方向垂直C.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂于由B和I所確定的平面磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示( )A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等

15、,BaBbC.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小ab如圖所示，通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時(shí),通電直導(dǎo)線受到水平向 的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時(shí)改變方向時(shí),通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向 .AIBI如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(huì)( )A.縱向收縮,徑向膨脹B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮D.縱向收縮,徑向收縮縱向把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象 是( )A.

16、彈簧向上收縮B.彈簧被拉長(zhǎng)C.彈簧上下振動(dòng)D.彈簧仍靜止不動(dòng)S 如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc如圖所示，將通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地堅(jiān)直向下放入水平方向垂直紙面各里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則在通電圓環(huán)完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,所受的安培力大小變化是( )BA.逐漸變大B.先變大后變小C.逐漸變小D.先變小后變大I如圖所示，MN是一條水平放置的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有大小不一為I1,方向如圖所示的電流.P是一個(gè)通有電流I2的,與MN共面的金屬圓環(huán),圓環(huán)P在磁場(chǎng)作用下將( )MI1PA.沿紙面向上運(yùn)動(dòng)B.沿紙面向下運(yùn)動(dòng)C.上半部垂直紙面向外, 下半部垂直紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng)D.上半部垂直紙面向里, 下半部垂直紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng)I2N如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，些時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以( )A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B.使磁場(chǎng)反向C.適當(dāng)增大電流D.使電流反向MNab如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止在斜