1.1磁场对通电导线的作用力 学案
文档属性
| 名称 | 1.1磁场对通电导线的作用力 学案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 830.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-20 14:51:52 | ||
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文档简介
学习内容：《 1.1磁场对通电导线的作用力》 总第_____课时
课标核心素养要求 会求安培力并分析实际问题
学习目标 会用左手定则来判断安培力的方向， 通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，应会用公式F=BIL解答有关问题、 知道磁电式电流表的工作原理。
学习重点 用左手定则判定安培力方向；用安培力公式计算
学习过程 教学笔记
【自主学习】 回顾：1、几种磁体和电流的磁场。 2、磁感应强度的定义 【合作学习·难点探究】 任务一、会判断安培力的方向 结合实验分析安培力的方向与什么因素有关？并总结左手定则。 2、总结 （1）安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直。 (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角。但四指一定要指向电流方向。 【例1】画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明). 【针对训练】1、如图所示，将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关S的瞬间( ) A.A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B.A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C.A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D.A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大 任务二、会求安培力的大小 结合教材分析： (1)在图所示的探究安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？ (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ (3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？ 2、总结 （1）公式F＝ILBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． （2）公式F＝ILBsin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿L由始端流向末端． （3）公式F＝ILBsin θ中θ是B和I方向的夹角： (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB. (2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0. 【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( ) 【例3】如图所示，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( ) A．2BIl B．(2＋)BIl C．(2＋)BIl D．4BIl 【针对性训练】2、如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡．由此可知( ) A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 B．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为 D．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为 任务三、明确磁电式电流表原理 1、电流表的构造： 2、电流表的工作原理： I 与角成 比. 【例4】如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的单匝正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（ ） A.该磁场是匀强磁场 B.该线圈的磁通量为BL2 C.a导线受到的安培力方向向下 D.b导线受到的安培力大小为BIL 【达标训练·限时检测】 1、如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反.下列说法正确的是（ ） A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1∶1∶ D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 ∶∶1 2、.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为（ ） A.Fa＞Fb＞Fc B.Fa＝Fb＝Fc C.Fb＜Fa＜Fc D.Fa＞Fb＝Fc 3、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图11所示，重力加速度为g，问： (1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少 (2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 4、质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，求为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2) 【反思总结】 答案 【例1】 【针对训练】1、D 【例2】A 【例3】C 【针对性训练】2、AB 【例4】D 【达标训练·限时检测】 BC 2、 D 3、（1） （2） 4、0.14 A≤I≤0.46 A
课标核心素养要求 会求安培力并分析实际问题
学习目标 会用左手定则来判断安培力的方向， 通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，应会用公式F=BIL解答有关问题、 知道磁电式电流表的工作原理。
学习重点 用左手定则判定安培力方向；用安培力公式计算
学习过程 教学笔记
【自主学习】 回顾：1、几种磁体和电流的磁场。 2、磁感应强度的定义 【合作学习·难点探究】 任务一、会判断安培力的方向 结合实验分析安培力的方向与什么因素有关？并总结左手定则。 2、总结 （1）安培力的方向既垂直于电流的方向，又垂直于磁场的方向，所以应用左手定则时，必须使大拇指指向与四指指向和磁场方向均垂直。 (2)由于电流方向和磁场方向不一定垂直，所以磁场方向不一定垂直穿入手掌，可能与四指方向成某一夹角。但四指一定要指向电流方向。 【例1】画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明). 【针对训练】1、如图所示，将通电直导线AB用丝线悬挂在电磁铁的正上方，直导线可自由转动，则接通开关S的瞬间( ) A.A端向上运动，B端向下运动，悬线张力不变 B.A端向下运动，B端向上运动，悬线张力不变 C.A端向纸外运动，B端向纸内运动，悬线张力变小 D.A端向纸内运动，B端向纸外运动，悬线张力变大 任务二、会求安培力的大小 结合教材分析： (1)在图所示的探究安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？ (2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？ (3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？ 2、总结 （1）公式F＝ILBsin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响． （2）公式F＝ILBsin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”， 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿L由始端流向末端． （3）公式F＝ILBsin θ中θ是B和I方向的夹角： (1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB. (2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0. 【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( ) 【例3】如图所示，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( ) A．2BIl B．(2＋)BIl C．(2＋)BIl D．4BIl 【针对性训练】2、如图所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度．天平的右臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平又重新平衡．由此可知( ) A．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 B．磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 C．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为 D．磁感应强度方向垂直纸面向外，大小为 任务三、明确磁电式电流表原理 1、电流表的构造： 2、电流表的工作原理： I 与角成 比. 【例4】如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的单匝正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则（ ） A.该磁场是匀强磁场 B.该线圈的磁通量为BL2 C.a导线受到的安培力方向向下 D.b导线受到的安培力大小为BIL 【达标训练·限时检测】 1、如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反.下列说法正确的是（ ） A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直 B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直 C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1∶1∶ D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 ∶∶1 2、.如图所示，水平导轨接有电源，导轨上固定有三根导体棒a、b、c，c为直径与b等长的半圆，长度关系为c最长，b最短，将装置置于竖直向下的匀强磁场中，在接通电源后，三根导体棒中有等大的电流通过，则三导体棒受到的安培力大小关系为（ ） A.Fa＞Fb＞Fc B.Fa＝Fb＝Fc C.Fb＜Fa＜Fc D.Fa＞Fb＝Fc 3、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源(不计内阻).现垂直于导轨放置一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图11所示，重力加速度为g，问： (1)当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少 (2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？ 4、质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，求为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2) 【反思总结】 答案 【例1】 【针对训练】1、D 【例2】A 【例3】C 【针对性训练】2、AB 【例4】D 【达标训练·限时检测】 BC 2、 D 3、（1） （2） 4、0.14 A≤I≤0.46 A