2020粤教版高中物理选修313.3探究安培力教案

1、学案2探究安培力学习目标定位1.知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向，会用公式 F=BIL计算安培力的大小.2.理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强度的方向.3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点.4.知道磁通量的概念，会根据公式中=85计算磁通量.磁场对电流的作用力称为安培力.法国物理学家”擅宜先总结出磁场对电流的作用力遵循的规律.一、安培力的方向通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判断:伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让磁感 线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通

2、电导线在磁场中所受安培力的方向.二、安培力大小.磁感应强度(1)物理学规定，当通电导线与磁场方向垂直山！电导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值叫做磁感应强度，用B表示，则B= .(2)磁感应强度B是凭量，其方向为该处的磁场方向，单位是特斯拉，符号是 T. 匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场.距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内中间部分的磁场均是匀强磁场.安培力在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F=BJL.三、磁通量.磁感应强度 B与面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,用 表示，则有 中=至 其 中S为平面垂直磁场方向的面积.磁通量

3、的单位是韦伯，符号是Wb,1 Wb= 1_T- m2.一、安培力的方向问题设计.在如图1所示的实验中，上下交换磁极的位置，用以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素有关？图1答案 力的方向改变 与磁场方向有关.改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么 因素有关？答案力的方向改变 与电流方向有关要点提炼.安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则判断.不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直，即总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面.判断电流、磁场方向用安培 （右手螺旋）定则

4、，确定通电导体在磁场中的受力方向用左手 定则.二、安培力的大小要点提炼.对磁感应强度的理解（1）磁感应强度的定义式为B=，是反映磁场性质的物理量，是由磁场自身决定的，与是否引入电流、引入的电流是否受力及受力大小无关.（2）磁感应强度的方向是该处磁场的方向，而不是电流受力F的方向.公式B=成立的条件是电流I与磁场垂直.磁感应强度与磁感线的关系：磁感线上每一点的切线方向都与该点磁感应强度的方向一 致，磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小.匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场.安培力大小的公式表述：（1）当B与I垂直时，F=BIL.（2）当B与I成0角时，F= BILsin 0 , 0是B

5、与I的夹角.（3）当B与I平行时F= 0.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度 L,等于连接两端点直线的长度 （如图2所示）; 相应的电流沿L由始端流向末端.延伸思考如图3所示，导线与磁场方向的夹角为e时，如何计算导线受力的大小?图3答案 将B分解到平行导线方向和垂直导线方向的分量，分别研究B的两个分量对导线的作用，可得出F=ILBsin 0 .三、磁通量问题设计在磁场中放一面积为 S的线框，怎样放置才能使穿过线框的磁感线条数最多？放置方式相同时，磁场强弱不同，穿过线框的磁感线条数是否相同？答案 垂直磁场方向放置不相同要点提炼.磁通量的定义式： 十=BS适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与

6、平面垂直.当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即 =BSl = BScos 0 （如图4所示）.图4一r、一 ，、一.磁感应强度 B= -g-,又叫磁通心度.一、对安培力方向的判定)例1画出图5中通电导体棒ab所受的安培力的方向（图中箭头方向为磁感线的方向图5解析 题目所给的图是立体图， 如果直接把ab 棒受到的安培力画在立体图上则较为抽象 为了直观，一般画成平面图，题图中的各个图从外向内看的正视平面图如图所示（ 此时导体棒ab是一个横截面图，Ox表示电流向里，。表示电流向外），题图甲中，I与B决定的平面是与纸面垂直的竖直面， 安培力方向与

7、这个平面垂直， 由左手定则知， 安培力的方向为水平向右；题图乙中，I与B决定的平面是与水平方向成0角的垂直纸面的平面，安培力方向与这个平面垂直，指向右下方；题图丙中， I 和 B 决定的平面是垂直斜面的平面，安培力方向与斜面平行，指向右上方甲乙丙答案见解析规律总结 1.判断安培力的方向， 要先明确磁场的方向和电流的方向，用左手定则判断，不要“习惯性”地错用右手. 实际上左手定则揭示了磁感应强度、电流、安培力这三个物理量方向之间的关系，知道其中任意两个方向，可以由安培定则判断第三个方向.2.分析安培力方向时，左手定则和安培定则往往同时使用，要特别注意它们的不同：安培定则用来判断电流的磁场方向，用

8、右手；左手定则用来判断电流的受力方向，用左手.二、对磁感应强度概念及公式的理解例2 （单选）关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A.由B= iL可知，B与F成正比，与IL成反比B.通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C.通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场（即B= 0）D.磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定解析 磁感应强度 B= （只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关.故选 D.答案 D三、对安培力大小的计算例3 （单选）长度为L、通有电流I

9、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 B,对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是（）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上，故F= BILcos 0 , A正确；B图中，导线和磁场方向垂直，故F= BIL, B错误；C图中导线和磁场方向垂直，故尸=BIL, C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故F= BIL, D错误.答案 A规律总结1.当磁场方向与电流方向垂直时安培力F= ILB ,如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为 F= ILBi, Bi是B在垂直于电流方向的分量.2如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算3如果是非匀强磁场，原则上把通电导线分为很短的电流元，对电流元用安培力公式，然 后求矢量和四、对磁通量认识及计算例4如图6所示，框架面积为 S,框架平面与磁感应强度为 B的匀强磁场方向垂直，则穿 过平面的磁通量为 .若使木g架绕 OO转过60角，则穿过框架平面的磁通量为;若从初始位置转过90。角，则穿过框架平面的磁通量为位置转过180。角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是 图6框架转过90180角时 4一 1| = |( 一一 一 一 .1 一解析 初始位置 i=BG框架转过60角时 2=B$ = BSCos 60 = -Bg角时 3= BSl= BSios 90 = 0;若规定