高中物理人教版选修3-1课件：3.4 通电导线在磁场中受到的力[数理化网]

1、目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习高中物理高中物理选修选修3-1人教版人教版第三章第三章 磁磁 场场第四讲第四讲 通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力 目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习1知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向 2理解并熟练应用安培力的计算公式理解并熟练应用安培力的计算公式FILBsin 3了解磁电式电流表的构造及原理了解磁电式电流表的构造及原理 目标定位目标定位通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂

2、讲义对点练习对点练习一、安培力的方向一、安培力的方向1、磁场磁场 2、磁场磁场 电流电流 3、掌心掌心 电流的方向电流的方向 4、B和和I 想一想想一想：当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安：当通电导线与磁感线不垂直时，还可用左手定则判断安培力的方向吗？培力的方向吗？答：当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方向仍垂直与电流和答：当电流方向跟磁感线方向不垂直时，安培力的方向仍垂直与电流和磁场决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感磁场决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心线不再垂直穿过手心.二、安培力的大小二、安培力的大小1

3、、ILB 2、0 3、ILBsin 想一想想一想：通电导线在磁场中一定受到磁场力吗？若导线不受磁场力：通电导线在磁场中一定受到磁场力吗？若导线不受磁场力作用是否可以判定该处无磁场呢？作用是否可以判定该处无磁场呢？答：当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此也可知，当导线不受磁场力答：当通电导线与磁场平行时不受磁场力，由此也可知，当导线不受磁场力作用时无法判定该处有无磁场作用时无法判定该处有无磁场.预习导学预习导学通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习三、磁电式电流表三、磁电式电流表1、安培力安培力 越大越大 偏转的方向偏转

4、的方向 2、磁铁磁铁 3、半径半径 平行平行 4、很弱很弱 想一想想一想：用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受：用磁电式电流表测量电流时，通电线圈的四条边是否都受到安培力作用？到安培力作用？答：与磁感线平行的两个边不受安培力作用答：与磁感线平行的两个边不受安培力作用预习导学预习导学通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习一、安培力的方向一、安培力的方向1判断安培力方向的方法：左手定则判断安培力方向的方法：左手定则2判定安培力的方向应注意的问题判定安培力的方向应注意的问题(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，

5、又与电流方向垂直，也就是说安培力的安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面 (2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是面，所以仍用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心斜穿过手心特别提醒特别提醒FI，FB，但，但B与与I不一定垂直不一定垂直课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中

6、受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习【例例1】 画出图中各磁场对通电导线的安画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向培力的方向 解析解析FFFFFFFF课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习二、安培力的大小二、安培力的大小对安培力对安培力FILBsin 的理解的理解1公式中公式中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响产生的磁场对外加磁场的影响2公式中公式中L指的是

7、导线在磁场中的指的是导线在磁场中的“有效长度有效长度”， 弯曲导线的有效长度弯曲导线的有效长度L，等于连，等于连接两端点直线的长度接两端点直线的长度(如图如图3-4-4所示所示)；相应的电流沿；相应的电流沿L由始端流向末端由始端流向末端3. 公式中公式中是是B和和I方向的夹角，当方向的夹角，当=90时时sin =1，公式变为，公式变为FILB4. 公式中公式中Bsin 可以理解为磁感应强度可以理解为磁感应强度B在垂直在垂直L方向的分量，方向的分量，Lsin 也可以也可以理解为理解为L在垂直于磁场方向的在垂直于磁场方向的“有效长度有效长度”3-4-4课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导

8、线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习【例例2】长度为长度为L、通有电流为、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是受安培力的大小计算正确的是 （ ）A. F=BILcos B. F=BILcos C. F=BILsin D. F=BILsin课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力解析解析A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向

9、上，图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，B图中，导线和磁场方向垂直图中，导线和磁场方向垂直C图中导线和磁场方向垂直图中导线和磁场方向垂直D图中导线和磁场方向垂直图中导线和磁场方向垂直F=BILFF=BILcos方向垂直纸面向外方向垂直纸面向外BFF=BILF=BILFA目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习根据左手定则可以确定根据左手定则可以确定安培力的方向安培力的方向可算出各段导线的有效可算出各段导线的有效长度长度合力大小为整段导线的合力大小为整段导线的等效长度所受的安培力等效长度所受的安培力课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中

10、受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习IBLF) 12(L) 12(A课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习 不计摩擦力不计摩擦力可知电流方向可知电流方向结合电流方向就可知安培结合电流方向就可知安培力方向力方向导体棒受力的合力为零，处导体棒受力的合力为零，处于平衡状态于平衡状态转换研究对象，先求导轨对棒转换研究对象，先求导轨对棒的支持力的支持力课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力【例例4】 如图如图3-4-11所示，在与水平方向所示，在与水平方

11、向夹角为夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，的光滑金属导轨间有一电源，在相距在相距1 m的平行导轨上放一质量为的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒的金属棒ab，通以从，通以从ba，I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止求：恰好静止求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小棒对导轨压力的大小(g10 m/s2)目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习【例例4】 如图如图3-4-11所示，在与水平方向所示，在与水平方向夹角为夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，的光滑金属

12、导轨间有一电源，在相距在相距1 m的平行导轨上放一质量为的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒的金属棒ab，通以从，通以从ba，I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止求：恰好静止求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小棒对导轨压力的大小(g10 m/s2)解析解析(1)ab棒静止，受力情况如图所示，棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则沿斜面方向受力平衡，则mgsin BILcos .课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力60mgFNFB目标定位目标定位

13、预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习【例例4】 如图如图3-4-11所示，在与水平方向所示，在与水平方向夹角为夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，的光滑金属导轨间有一电源，在相距在相距1 m的平行导轨上放一质量为的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒的金属棒ab，通以从，通以从ba，I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止求：恰好静止求：(1)匀强磁场磁感应强度的大小；匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨压力的大小棒对导轨压力的大小(g10 m/s2)借题发挥借题发挥有些同学在处理此有些同学在处理此类问题时常常感到比较困

14、难，类问题时常常感到比较困难，原因是空间观念不强，对磁场原因是空间观念不强，对磁场方向、电流方向、安培力方向方向、电流方向、安培力方向的关系分辨不清，这时可由立的关系分辨不清，这时可由立体图画出正视图、侧视图或俯体图画出正视图、侧视图或俯视图，则三者之间的关系就一视图，则三者之间的关系就一目了然了例如本题画出侧视目了然了例如本题画出侧视图，不但磁感应强度、电流、图，不但磁感应强度、电流、安培力三者方向关系确定了，安培力三者方向关系确定了，安培力、重力、支持力的关系安培力、重力、支持力的关系也清楚了也清楚了课堂讲义课堂讲义通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预

15、习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习安培力的方向安培力的方向1.如图如图6所示，其中所示，其中A、B图已知图已知电流方向及其所受磁场力的方电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场向，试判断并在图中标出磁场方向方向C、D图已知磁场方向及图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出断电流方向并在图中标出解析：解析：根据左手定则根据左手定则A图磁场方向垂直纸面向外图磁场方向垂直纸面向外B图磁场方向在纸面内垂直图磁场方向在纸面内垂直F向下向下D图电流方向垂直于纸面向里图电流方向垂直于纸面向里C图电流方向垂直于纸面向里图电流方向垂直于纸面向里对

16、点练习对点练习通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习安培力的大小安培力的大小2、如图、如图3-4-8所示在匀强磁场中所示在匀强磁场中有下列各种形状的通电导线，电有下列各种形状的通电导线，电流为流为I，磁感应强度为，磁感应强度为B，求各导，求各导线所受的安培力线所受的安培力答案答案AILBcos BILBC. ILBD2BIRE0对点练习对点练习通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习安培力作用下的物体平衡安培力作用下的物体平衡BI1Lmgsin Imgsin /BL.根据左手定则安培力方向根据左手定则安培力方向沿斜面沿斜面安培力安培力F必沿斜面向上必沿斜面向上B垂直轨道面向上垂直轨道面向上mgF安安FN对点练习对点练