物理選修3-1粵教版 3.3 探究安培力 學(xué)案

1、3.3 探究安培力 學(xué)案（粵教版選修3-1）一、安培力的方向1磁場對電流的作用力稱為_2通電直導(dǎo)線所受安培力的方向和磁場方向、電流方向之間的關(guān)系，可以用_定則來判斷：伸開_手使大拇指跟其余四指_，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中讓_垂直穿入手心，并使伸開的四指指向_的方向，那么大拇指所指的方向就是_的方向二、安培力的大小1物理學(xué)規(guī)定，當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向_時(shí)，通電導(dǎo)線所受安培力F跟_和_的乘積的比值叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度；用B表示，則B_.2磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位是_，符號是_其方向?yàn)開，是_量 3如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場叫做_4在勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線

2、與磁場方向垂直的情況下，電流所受安培力F_.三、磁通量1磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的_叫做穿過這個(gè)面的磁通量，用表示，則有_，其中S為垂直_方向的面積2磁通量的單位是_，符號是_.一、安培力的方向問題情境通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道磁場對電流有力的作用，為了表彰和紀(jì)念安培在這方面作出的杰出貢獻(xiàn)，人們把磁場對電流的作用力稱為安培力1通電直導(dǎo)線與磁場平行時(shí)，導(dǎo)線受安培力嗎？2通過課本實(shí)驗(yàn)與探究得到通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí)，安培力沿什么方向？安培力的方向與哪些因素有關(guān)？要點(diǎn)提煉_手定則安培力的方向判斷伸開_手，使大拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌處在同一個(gè)平面內(nèi)；把手放入磁場中讓_垂直穿入掌心，并使四

3、指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向問題延伸安培定則又稱_手螺旋定則，是判斷電流產(chǎn)生的磁場方向的；左手定則是判斷電流在磁場中所受安培力方向的二、安培力的大小問題情境1.當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)、平行時(shí)、斜交時(shí)，所受安培力相同嗎？何時(shí)最大？何時(shí)最??？2本節(jié)中我們只研究什么情況下的安培力的大??？3回顧描述電場強(qiáng)弱的物理量是什么？它是怎樣定義的？能否用類似的方法來定義一個(gè)描述磁場強(qiáng)弱的物理量？4類比于“勻強(qiáng)電場”來描述一下“勻強(qiáng)磁場”5勻強(qiáng)磁場中的安培力的表達(dá)式是怎樣的？要點(diǎn)提煉1磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：B_，單位_，此公式的成立條件是_2磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：_.3磁感應(yīng)

4、強(qiáng)度與磁感線的關(guān)系：磁感線上_方向都與該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，磁感線的_表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小4勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度的_和_處處相同的磁場5安培力大小的公式表述：(1)當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)_.(2)當(dāng)B與I成角時(shí)，F(xiàn)BILsin ，是B與I的夾角問題延伸圖11彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長度(如圖1所示)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端2公式FBILsin 中的Lsin 也可以理解為垂直于磁場方向的“有效長度”三、磁通量問題情境1.什么是磁通量？2為什么要引入磁通量？3什么是磁通密度？要點(diǎn)提煉1磁通量的定義式：_，適用條件：磁場是勻強(qiáng)磁場，且磁場方向與平面_2公式理解：在勻強(qiáng)磁場B中

5、，若磁感線與平面不垂直，磁通量可表示為BSBScos ，式中Scos 為面積S在垂直于磁感線方向的投影面積，是線圈平面與投影面間的夾角3在國際單位制中磁通量的單位為_，符號是Wb.1Wb1_.4磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度B_，1T1_1_.5磁通量的另一種定義方式：若穿過某一平面的磁感線有條，我們就稱穿過這個(gè)平面的磁通量為.即穿過某一平面的磁感線的條數(shù)稱為該面的磁通量用磁感線條數(shù)定義時(shí)，面積和磁場不必垂直問題延伸1磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，如何理解磁通量的正負(fù)？2若有兩個(gè)方向相反的磁場穿過某一面積，則此時(shí)的磁通量應(yīng)如何計(jì)算？例1在勻強(qiáng)磁場中的P處放一個(gè)長度為L20 cm，通電電流I0.5 A的直導(dǎo)線

6、，測得它受到的最大磁場力F1.0 N，其方向豎直向上，現(xiàn)將該通電導(dǎo)線從磁場中撤走，則P處磁感應(yīng)強(qiáng)度為()A0B10 T，方向沿豎直方向向上C0.1 T，方向沿豎直方向向上D10 T，方向肯定不沿豎直方向向上聽課記錄：變式訓(xùn)練1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是()A某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場力的方向B某處小磁針N極所受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向D磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場方向例2將長度為20 cm、通有0.1 A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場中，電流與磁場的方向如圖(1)(4)所

7、示已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T，試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向變式訓(xùn)練2如圖2所示，其中A、B圖已知電流方向及其所受磁場力的方向，試判斷并在圖中標(biāo)出磁場方向C、D圖已知磁場方向及其對電流作用力的方向，試判斷電流方向并在圖中標(biāo)出圖2圖3例3如圖3所示，線圈平面與水平方向夾角60°，磁感線豎直向下，線圈平面面積S0.4 m2，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.6 T，則穿過線圈的磁通量為多少？圖4變式訓(xùn)練3如圖4所示，線框面積為S，線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直，則穿過線框平面的磁通量為_若使線框繞OO軸轉(zhuǎn)過60°，則穿過線框平面的磁通量為_；若從初始位置轉(zhuǎn)過90

8、76;，則穿過線框平面的磁通量為_；若從初始位置轉(zhuǎn)過180°，則穿過線框平面的磁通量變化為_【即學(xué)即練】1把一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入一勻強(qiáng)磁場中，下列圖中能正確反映各量間關(guān)系的是()2有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，下列說法正確的是()AB的方向就是小磁針N極所指方向BB的方向與小磁針在任何情況下N極受力方向一致CB的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向DB的方向就是該處磁場的方向3.關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是()A磁通量不僅有大小而且有方向，所以是矢量B磁通量越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大C穿過某一面積的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零D磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度4請畫出在圖5所示的甲、乙、丙三種情況

9、下，導(dǎo)線受到的安培力的方向圖5參考答案課前自主學(xué)習(xí)一、1安培力2左手左垂直磁感線電流通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力二、1垂直電流I導(dǎo)線長度L2特斯拉T該處的磁場方向矢3勻強(qiáng)磁場4.BIL三、1乘積BS磁場2.韋伯Wb核心知識(shí)探究一、問題情境1不受2安培力的方向與磁場方向和電流方向有關(guān)，安培力的方向由左手定則判定要點(diǎn)提煉左左磁感線問題延伸右二、問題情境1不同，垂直時(shí)最大，平行時(shí)最小2只研究通電導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)的安培力3電場強(qiáng)度E；采用比值定義法，E；能磁感應(yīng)強(qiáng)度B，B4磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個(gè)區(qū)域的磁場叫勻強(qiáng)磁場5FBIL要點(diǎn)提煉1.特斯拉導(dǎo)線與磁場方向垂直2該處磁場的方向(小磁針N極指

10、向)3每一點(diǎn)的切線疏密程度4大小方向5.(1)BIL三、問題情境1(見課本)在勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)與磁場方向垂直的平面，我們把磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直磁場的平面的面種S的乘積叫穿過這個(gè)面的磁通量2在以后研究電磁感應(yīng)等其他電磁現(xiàn)象時(shí)，常常需要討論穿過某一面積的磁場及它的變化3磁通密度是垂直于磁場方向單位面積上的磁通量要點(diǎn)提煉1BS垂直3.韋伯T·m2 4.問題延伸1磁通量也有“正、負(fù)”，磁通量的正、負(fù)號并不表示磁通量的方向，它的符號僅表示磁感線的貫穿方向一般來說，如果設(shè)磁感線從線圈的某面穿過，線圈的磁通量為“”，那么磁感線的反面穿過線圈的磁通量就為“”，反之亦然2穿過這一面積的磁通量應(yīng)為正、負(fù)相

11、互抵消后合磁場的磁通量解題方法探究例1D由公式B，把數(shù)值代入可以得到B10 T，公式中B是與L垂直的，方向肯定不沿豎直方向向上，故選D.變式訓(xùn)練1BD例2(1)0(2)0.02 N；安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右；(3)0.02 N；安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上；(4)1.732×102 N，方向垂直紙面向里解析由左手定則和安培力的計(jì)算公式得：(1)因?qū)Ь€與磁感線平行，所以導(dǎo)線所受安培力為零(2)由左手定則知：安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右，大小F2BIL1×0.1×0.2 N0.02 N(3)安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上，大小F3BIL0.02 N(4)安培

12、力的方向垂直紙面向里，大小F4BILsin 60°1.732×102 N變式訓(xùn)練2A圖磁場方向垂直紙面向外；B圖磁場方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里例30.12 Wb解析方法一：把S投影到與B垂直的方向，則B·Scos 0.6×0.4×cos 60° Wb0.12 Wb.方法二：把B分解為平行于線圈平面的分量B和垂直于線圈平面的分量B，B不穿過線圈，且BBcos ，則BSBcos ·S0.6×0.4×cos 60° Wb0.12 Wb.變式訓(xùn)練3BSBS02BS即學(xué)即練1BC2.BD3C磁通量盡管有正負(fù)之分，但卻是標(biāo)量，A錯(cuò)誤；磁通量等于平面垂直于磁場時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度與面積的乘積，則同一線圈在同一磁場的同一位置，因放