2019_2020版高中物理第5章磁场与回旋加速器5.4探究安培力课件沪科版选修3_1.pptx

5.4 探究安培力,,,第5章 磁场与回旋加速器,物理观念： 1.知道安培力的概念，掌握安培力的公式. 2.知道左手定则的内容. 科学思维： 1.会用左手定则判定安培力的方向. 2.会用安培力的公式F＝ILBsin θ进行有关计算. 科学探究： 能设计方案、选择器材进行实验，探究安培力F与I、L、B的定量关系，体会控制变量法在实验中的应用.,学科素养与目标要求,,NEIRONGSUOYIN,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,,,知识探究,利用如图1所示的实验装置进行实验. (1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？ 答案 导线受力的方向改变,,一、安培力的方向,,,图1,(2)改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？ 仔细分析实验结果，说明安培力的方向与磁场方向、 电流方向有怎样的关系？,答案 导线受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则,[要点总结] 1.左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指 ，且都跟手掌在 ，让磁感线穿入手心，使四指指向 方向，则大拇指所指的方向就是__________，如图2所示. 2.判断电流的磁场方向用 定则(右手螺旋定则)，确定通电导体在磁场中的受力方向用 定则.,图2,垂直,同一个平面内,电流,安培力的,方向,安培,左手,3.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于 方向，即安培力的方向垂直于 所决定的平面. (1)当电流方向与磁场方向垂直时，安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直，应用左手定则时，磁感线垂直穿过掌心. (2)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向.应用左手定则时，磁感线斜着穿入掌心.,磁场,电流I和磁场B,[延伸思考] 电流周围可以产生磁场，磁场又会对放在其中的电流产生力的作用，如果有两条相互平行的、距离很近的通电直导线，它们之间会不会有力的作用？若有力的作用，那么同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？ 答案 有力的作用，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.,典型例题,例1 画出图3中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明).,图3,解析 无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I决定的平面，且满足左手定则.,答案 如图所示,[学科素养] 例1用左手定则来判断安培力的方向，这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析，是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养.,1.阅读教材，了解电流天平的结构、原理和使用方法，制定实验方案，进行实验，注意体会控制变量法的运用，分析实验所测数据，回答下列问题： (1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流大小，导线受力情况如何变化？ 答案 电流越大，导线受力越大. (2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度，导线受力情况如何变化？ 答案 通电导线越长，导线受力越大.,,二、安培力的大小,,,(3)通电导线受力与哪些因素有关？ 答案 通电导线在磁场中受到的力的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F＝kBIL，式中k为比例系数，国际单位制中，k＝1，F＝BIL.,2.当导线与磁场方向的夹角为θ时，如图4所示，如何计算导线所受作用力的大小？,图4,答案 将B分解为平行导线方向和垂直导线方向的两个分量，分别研究B的两个分量对导线的作用，可得出F＝BILsin θ.,[要点总结] 1.(1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝ ； (2)当θ＝0°，即B与I平行时，F＝ ； (3)当电流方向与磁场方向成θ角，F＝ . 2.F＝BIL中的L是指导线在磁场中的“有效”长度，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5所示)；相应的电流沿L由始端流向末端.,图5,BIL,0,BIlsin θ,3.磁感应强度的另一种定义方法：在磁场中 方向放置一小段通电导线，导线所受安培力F跟电流I和导线长度L的乘积 的比值叫做导线所在处的磁感应强度，即B＝ .,垂直于磁场,IL,典型例题,例2 长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，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，将导线投影到垂直磁场方向上，故F＝BILcos θ，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F＝BIL，C错误； D图中，导线和磁场方向垂直，故F＝BIL，D错误.,例3 如图6所示，一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.现给这根导线通入由A至E的恒定电流I，则导线受到磁场作用的合力大小为,图6,√,例4 (2018·北京市朝阳区高二上学期期末)一种可测量磁感应强度大小的实验装置，如图7所示.磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场.其余区域磁场的影响可忽略不计.此时电子测力计的示数为G1.将一直铜条AB水平且垂直于磁场方向静置于磁场中. 两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流 表连成回路.闭合开关，调节滑动变阻器的滑片. 当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2， 测得铜条在匀强磁场中的长度为L.铜条始终未 与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是,,三、安培力的实际应用,,,图7,典型例题,√,解析 由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A错误；,由牛顿第三定律可知，铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，可知：G2－G1＝BIL，解得B＝ ，选项C正确，B、D错误.,,达标检测,,1.(安培力的方向)下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I、磁场的磁感应强度B和所受安培力F的方向，其中图示正确的是,1,2,3,4,解析 A图中电流与磁场方向平行，没有安培力，故A错误； B图中安培力的方向是垂直导线向下的，故B错误； C图中安培力的方向是垂直导线向上的，故C正确； D图中电流方向与磁场方向平行，不受安培力作用，故D错误.,√,2.(安培力的大小)如图8所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I，磁感应强度为B，则各导线所受到的安培力的大小分别为：,1,2,3,4,图8,FA＝ ，FB＝ ，FC＝ ，FD＝ .,BILcos α,0,3.(安培力的大小)如图9所示，某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一正方形刚性线圈，边长为L，匝数为n，线圈平面与磁场方向垂直，线圈一半在磁场内.某时刻，线圈中通过大小为I的电流，则此线圈所受安培力的大小为,图9,√,1,2,3,4,4.(安培力的应用)(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表.这种电流表的构造如图10甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的恒定电流(b端电流流向垂直纸面向内)，下列说法正确的是 A.当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动 C.线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小 D.电流表表盘刻度均匀,1,2,3,4,图10,√,√,1,2,3,4,解析 由左手定则可判定：当线圈在如题图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向下，故A错误； 当通电后，处于磁场中的线圈受到安培力作用，使其转动，螺旋弹簧被扭动，则线圈受到弹簧的阻力，阻碍线圈转动，故B正确； 线圈中通过的电流越大，线圈受到的安培力越大，指针偏转的角度越大，C错误； 在线圈转动的范围内，线圈平面始终与磁感线平行，且磁感应强度大小相等，故各处安培力大小相同，表盘刻度均匀，D正确.,