1.1磁场对通电导线的作用力（导学案）（学生版）

第1节磁场对通电导线的作用力导学案【学习目标】1.通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用左手定则判断安培力的方向。2.经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。3.观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与科学技术的关系。【学习重难点】1、教学重点：安培力的方向和大小2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系【知识回顾】一、磁感应强度(1)定义：在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值叫___________。(2)公式：B＝___________。(3)单位：国际单位是___________，简称特，国际符号是___________,1T＝1eq\f(N,A·m)。【自主预习】一、安培力的方向1．安培力：___________在磁场中受的力。2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从___________，并使四指指向___________的方向，这时___________的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于___________所决定的平面。二、安培力的大小1．垂直于磁场B的方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F＝___________。2．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线所受安培力为eq\a\vs4\al(0)。3．当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，导线所受安培力F＝_______________________。三、磁电式电流表1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的___________。如图所示。2．原理(1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。(2)电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就___________，线圈偏转的角度也___________，达到新的平衡。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过___________。(3)线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的___________，可以知道被测电流的方向。3．特点：极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线___________，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都___________。4．优、缺点(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。【课堂探究】【新课导入】下图是磁电式电流表的结构示意图，为什么电流表通电后其指针会发生偏转？磁场强弱如何描述？安培力是矢量，既有大小又有方向，其方向和大小有什么规律？、【新课教学】任务一、安培力的方向（一）研究安培力的方向与哪些因素有关请你结合以前所学知识，你觉得安培力方向与那些因素有关？如何设计实验方案研究？猜想：.实验方案：1.实验方法：2.实验步骤：按照图所示，组装好器材，进行实验，观察导体棒受力方向。实验结论：左手定则你能根据实验结果总结一下判断安培力方向的方法吗？左手定则：磁场、电流、安培力三者方向描述有什么困难？立体图转平面图研究安培力的问题要涉及三维空间，为了描述方便，我们可以将立体图转平面图，物理学规定“×进·出”当电流与磁场方向不垂直时，如何判断安培力方向？现在你能解释必修三中通电导线间相互作用力的实验现象了吗？如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。用学过的知识加以分析提示：任务二、安培力的大小安培力大小在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直和平行的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？（3）当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:思路：综上所述，F=BIL中L有什么要求？（二）安培力大小的计算【典例探究】如图所示，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框，垂直匀强磁场放置。将M、N两点接入电压恒定的电源两端，通电时，线框受到的安培力为1.2N。若将MON边移走，则余下线框受到的安培力大小为 ()A．0.6N B．0.8NC．1.2N D．1.6N（三）技巧点拨应用安培力公式F＝IlBsinθ解题的技巧：应用公式F＝IlBsinθ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将Bsinθ理解为有效磁感应强度或将lsinθ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线中电流方向之间的夹角。任务三、安培力的实际应用（一）磁电式电流表现在，你可以解释为什么电流表通电后其指针会发生偏转了吗？再次仔细观察磁电式电流表结构，思考电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？你知道这是如何实现的吗？极靴和铁质圆柱使磁场沿半径方向，旋转的线圈在磁场中受到的安培力有什么特点？电动机观看视频，总结原理。扬声器观看视频，自己原理电磁炮观看视频，总结原理【自我测评】1．一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时，弹簧将()A．保持原长 B．收缩C．伸长 D．不能确定2．关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()A．安培力的方向可以不垂直于直导线B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半3．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A．竖直向下 B．竖直向上C．水平向右 D．水平向左4．长为L的通电直导线放在倾角为θ的光滑斜面上，并处在磁感应强度为B的匀强磁场中。如图所示，当B方向竖直向上，电流为I1时导体处于平衡状态；若B方向改为垂直斜面向上，则电流为I2时导体处于平衡状态，那么电流比值I1∶I2应为()A．cosθ B．eq\f(1,cosθ)C．sinθ D．eq\f(1,sinθ)5．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀