课件24张PPT。§3.4 通电导线在磁场中受到的力第 1 课时 学习目标掌握用左手定则确定安培力的方向掌握安培力的计算公式及求解方法了解磁电式电表的结构和工作原理知识回顾www,378700000.com如何描述磁场强弱？定义式满足的条件？ 通电导线在磁场中
受到的力叫做安培力。定义：一、安培力的方向1）上下交互磁场的位置，观察导体运动(受力）方向是否变化。3）通过这两种情况的分析，我们实际上已经了解了通电导体受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗？2）改变导线中电流的方向，观察导体运动（受力）方向是否改变。 观察演示实验：归纳结论： 安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。左手定则：用以判定通电导线在磁场中受力的方向。掌心-----迎磁
四指------电流方向
大拇指------安培力方向安培力的方向与电流方向和磁感应强度方向都垂直。做一做 在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果转？往什么方向转？ 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反向电流相互自主探究www,378700000.com吸引相斥请使用刚学过的知识解释本实验结果。同向电流反向电流通电后会出现什么现象?www,378700000.com思考与讨论二、安培力的大小F＝ILB当B∥I时F＝0当B和I夹角为θ时，F的方向？F的大小?当B⊥I时把磁感应强度B分解为两个分量：平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定F=I L·Bsinθ通电直导线与磁场方向不垂直的情况怎样处理？对公式 的理解：★ F安不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关解决：B与I不垂直时，分解B或把L朝垂直B方向投影F安＝BILsinθ★只适用匀强磁场★对公式中θ的理解：θ指的是B与L之间的夹角！F=BILF=BIL中的L为有效长度思考与讨论试指出下述各图中的安培力的大小。1、电流表的构造 最基本的部分是磁铁和放在磁铁两级间的线圈。三、磁电式电流表2、电流表的工作原理:1、当电流通过线圈时，线圈左右两边受到方向相反的安培力，使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反抗线圈转动。3、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，表盘的刻度就是均匀的了。2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。3、磁电式电流表的特点【例1】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Ｃ当堂检测【例2】将长度为20cm、通有0.1A电流的
直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的
方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求：下列各图中导线所受安培力的大小和方向。【例3】如图所示，一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方
向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩
短Δy；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长
Δy，则磁感应强度B为_______
A.kΔy/IL B.2kΔy/IL
C.kIL/Δy D.2IL/kΔyB例4：如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角，求：
（1）棒ab受到的摩擦力；
（2）棒对导轨的压力。课堂小结安培力的方向判断 左手定则安培力的大小：F安＝BILsinθwww,378700000.com磁电式电流表 ：构造 工作原理 L为有效长度听老师讲十遍，不如自己做一遍第四节 磁场对通电导线的作用力
一、教材分析?
安培力和下一节的洛伦兹力是本章的核心内容，这些知识不仅在学习《物理选修3-2》各章要用到，在工农业生产和高新科技发展中都有广泛的应用。安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力，电流，磁感应强度三者的空间关系是本节的难点。安培力的方向一定与电流，磁感应强度的方向都垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意的角度，当电流的方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆。例如，在解决实际问题时，误以为安培力，电流，磁感应强度一定是两两垂直的等，另外，空间想象能力对本节的学习至关重要。要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图，俯视图和剖面图，需要一定的训练巩固。
教学目标
1.知识与技能
（1）?掌握判断安培力方向和安培力的计算方法。
（2）能够结合力学知识解决磁场中的综合问题。
2.过程与方法
通过演示、分析、归纳使学生理解安培力的方向和大小的计算?培养学生的空间想象能力
3.情感态度价值观
体会利用左右手判断方向的简便性?在普遍现象中寻找规律。
重点:安培力的方向的确定和大小的计算
难点:左手定则的运用
教学方法：讲授、实验、探究、讨论
教学教具：磁铁、学生电源、金属线圈、导线、铁架台、玻璃皿、弹簧、多媒体。
三、教学过程：
（一）复习引入
让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。
过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。
（二）新课教学
安培力：磁场对电流的作用力。
安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。
1．安培力的方向
【演示】按照演示。
（1）改变电流的方向，观察发生的现象。
［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，观察发生的现象。
［现象］导体又向相反的方向运动
［教师引导学生分析得出结论］
（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）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。
如何判断安培力的方向呢？
人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律—左手定则。
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线从掌心穿入，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。（如图）。
【说明】左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。
一般情形的安培力方向法则介绍…
结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背穿过就行。
至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解—如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？
【实验演示】
在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果转？往什么方向转？
【自主探究】平行通电直导线之间的的相互作用
引导学生区别安培定则和左手定则，并且用这两个定则去解释“平行通电导线之间的相互作用”这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。
2、安培力的大小
通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F = BIL（最大）
两种特例：即F = ILB(I⊥B)和F = 0(I∥B)。
一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，有F = ILBsinθ
【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解体现两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。（具体推导见P97）
还应该注意的是：尽管公式F=ILB是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。①公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。②公式F=ILB则是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所忽视。
应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL，一般情况下的安培力大于零，小于BIL，方向与磁场方向垂直。
3、磁电式电流表
（1）电流表的组成及磁场分布
同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。然后回答.：电流表主要由哪几部分组成的？
数分钟后，教师出示实物投影并课件演示---图1
［学生答］电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成.
电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）
教师提示注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察——铁芯转动时螺旋弹簧会形变。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？
［教师讲解］电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
［问题］什么是均匀辐向分布呢？
［教师进一步讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。
（2）电流表的工作原理-------引导学生弄清楚以下几点：
①线圈的转动是怎样产生的?
②线圈为什么不一直转下去？
③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?
当堂检测
【例1】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
【例2】将长度为20cm、通有0.1A电流的
直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的
方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求：下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
【例3】如图所示，一根长为L的细铝棒用两个倔强系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩
短Δy；若通以向左的电流，也是大小等于I时，弹簧伸长
Δy，则磁感应强度B为_______
A.kΔy/IL B.2kΔy/IL
C.kIL/Δy D.2IL/kΔy
教学板书
学习目标
一、安培力的方向? 左手定则?
二、安培力的大小?
当B与L成θ时?F=BILsinθ
L为有效长度
三、磁电式电流表?
1、结构
2、工作原理
