1.1 磁场对通电导线的作用力——安培力 导学案 高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.1 磁场对通电导线的作用力——安培力 导学案 高中物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 159.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-06-16 17:16:13 | ||
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文档简介
通电导线在磁场中受到的力1
【学习目标】
1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
【复习巩固】
我们是如何描述磁场强弱的？与定义电场强度有什么异同点？
【基础感知】
1、安培力的方向
（1）改变电流的方向 现象：导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向 现象：导体又向相反的方向运动。
通过上述现象分析得出结论
安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
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定：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线____________，并使四指指向___________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
例1：如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何
说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。电流产生的磁场是什么样的呢？请利用右手螺旋定则判定，电流处在电流产生的磁场中，电流所受的安培力方向利用左手定则判定。反过来要分析电流所受的安培力方向，应该怎么分析呢？如果通电电流方向相反时，两个电流的受力情况呢？
通过分析可知：电流的方向相同时两平行导线__________。
电流的方向相反时两平行导线___________。(填相互靠近/相互远离)
2、安培力的大小
通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到的安培力F=BIL
当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为零。
问题：当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，导线受的安培力多大呢？将磁感应强度B分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则，因不产生安培力，导线所受安培力是产生的，故安培力计算的一般公式为：
注意：如图所示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，相应的电流沿L由始端流向末端。
例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、磁电式电流表
（1）电流表主要由哪几部分组成的？
（2）为什么电流表可测出电流的强弱和方向？
（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？
（4）磁电式仪表的优缺点是什么？
做一做：旋转的液体
液体为什么会旋转？旋转的方向该如何判定？
【课堂检测】
通电导线在磁场中受到的力2
【学习目标】
掌握安培力作用下导体的平衡问题
会分析导体安培力作用的运动问题
【典型例题】
质量为的通电细杆ab置于倾角为的平行放置的导轨上,导轨的宽度,杆ab与导轨间的动摩擦因数,磁感应强度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,试求出为使杆ab静止不动且恰好不受摩擦力时，通过ab杆的电流为多少？
变式训练：例1中使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少
2.（电流元法）如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流为(g取10 m/s2)( )
A．0.1 A B．0.2 A
C．0.05 A D．0.01 A
3.（等效法）如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )
A．竖直向上 B．竖直向下
C．水平向里 D．水平向外
4.（特殊位置法）一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为( )
A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
5.（等效法或者电流元法）如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动
6.（转换研究对象法）如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（ ）
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
【课堂检测】
1．（多选）如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是( )
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
C．FN1>FN2 D．FN1
【学习目标】
1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
【复习巩固】
我们是如何描述磁场强弱的？与定义电场强度有什么异同点？
【基础感知】
1、安培力的方向
（1）改变电流的方向 现象：导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向 现象：导体又向相反的方向运动。
通过上述现象分析得出结论
安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
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定：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线____________，并使四指指向___________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
例1：如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何
说明：分析通电导线在磁场中的受力时，要先确定导线所在处的磁场方向，然后根据左手定则确定通电导线的受力方向。电流产生的磁场是什么样的呢？请利用右手螺旋定则判定，电流处在电流产生的磁场中，电流所受的安培力方向利用左手定则判定。反过来要分析电流所受的安培力方向，应该怎么分析呢？如果通电电流方向相反时，两个电流的受力情况呢？
通过分析可知：电流的方向相同时两平行导线__________。
电流的方向相反时两平行导线___________。(填相互靠近/相互远离)
2、安培力的大小
通过第二节课的学习，我们已经知道，垂直于磁场B放置的通电导线L，所通电流为I时，它在磁场中受到的安培力F=BIL
当磁感应强度B的方向与导线平行时，导线受力为零。
问题：当磁感应强度B的方向与导线方向成夹角θ时，导线受的安培力多大呢？将磁感应强度B分解为与导线垂直的分量和与导线平行的分量，则，因不产生安培力，导线所受安培力是产生的，故安培力计算的一般公式为：
注意：如图所示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，相应的电流沿L由始端流向末端。
例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、磁电式电流表
（1）电流表主要由哪几部分组成的？
（2）为什么电流表可测出电流的强弱和方向？
（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？
（4）磁电式仪表的优缺点是什么？
做一做：旋转的液体
液体为什么会旋转？旋转的方向该如何判定？
【课堂检测】
通电导线在磁场中受到的力2
【学习目标】
掌握安培力作用下导体的平衡问题
会分析导体安培力作用的运动问题
【典型例题】
质量为的通电细杆ab置于倾角为的平行放置的导轨上,导轨的宽度,杆ab与导轨间的动摩擦因数,磁感应强度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,试求出为使杆ab静止不动且恰好不受摩擦力时，通过ab杆的电流为多少？
变式训练：例1中使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少
2.（电流元法）如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5 g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5 T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流为(g取10 m/s2)( )
A．0.1 A B．0.2 A
C．0.05 A D．0.01 A
3.（等效法）如图所示，A为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图．当圆盘高速绕中心轴OO′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是( )
A．竖直向上 B．竖直向下
C．水平向里 D．水平向外
4.（特殊位置法）一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受磁场力后的运动情况为( )
A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管
B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管
C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管
D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管
5.（等效法或者电流元法）如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面．当线圈内通以图中方向的电流后，线圈的运动情况是( )
A．线圈向左运动
B．线圈向右运动
C．从上往下看顺时针转动
D．从上往下看逆时针转动
6.（转换研究对象法）如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是（ ）
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
【课堂检测】
1．（多选）如图所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为FN1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为FN2，则以下说法正确的是( )
A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
C．FN1>FN2 D．FN1