人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对通电导线的作用力教课内容ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对通电导线的作用力教课内容ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了通电导线，磁感应强度，BIlsinθ，课堂互动合作探究，探究总结等内容，欢迎下载使用。
核心素养目标物理观念：安培力的大小和方向、左手定则．科学思维：应用安培力公式计算安培力的大小．科学探究：(1)通过实验，探究与安培力相关因素，归纳出左手定则．(2)通过实验，研究平行通电导线之间的相互作用．科学态度与责任：了解安培力的性质在磁电式电流表中的应用.
知识点一　安培力的方向1．安培力：________在磁场中受的力．2．决定安培力方向的因素：(1)________方向．(2) _______________方向． 
基础导学,研读教材
3．左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指________，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从________垂直进入，并使四指指向________的方向，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．4．安培力的特点：与电流方向、磁感应强度的方向都________，即安培力F垂直于________所决定的平面．
拓展实验装置及实验现象
知识点二　安培力的大小F的大小 
F=________θ为B与l间夹角F=BIl （B⊥l）F=0 （B∥l）
知识点三　磁电式电流表1．基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的________．2．工作原理(1)磁场分布：磁场的方向总沿着径向均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是________的，安培力的方向与线圈平面________．(2)线圈转动角度与电流关系：线圈的偏转角度与电流成________．(3)表盘刻度：电流表的表盘刻度是________的．(4)优点：灵敏度高，能测出________的电流．(5)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流________．
【思考辨析】(1)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向. (　　) (2)一通电导线放在磁场中某处不受安培力，该处的磁感应强度一定是零. ( )(3)在B、I、l大小一定的情况下，导线平行于磁场时，安培力最大，垂直于磁场时，安培力最小．( )(4)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的. ( )(5)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大. ( )(6)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力大小与电流有关，而与所处位置无关. ( )
按照如图所示进行实验．(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？(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，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？
提示：(1)受力的方向改变；(2)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．
1．安培力方向的特点：(1)F⊥B，F⊥I，即F垂直于B、I决定的平面．(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心．
2．安培定则与左手定则的比较
警示让磁感线从掌心进入，没有要求“垂直进入”，只要磁感线从掌心进入，能从手背穿出即可，不影响安培力方向的判断．
[例1]　画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．
解析：无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则．答案：如图所示
解析：在开关S接通后，线圈中电流由左侧流入，由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场方向向左，由左手定则可知，导线所受安培力方向竖直向上，选项A正确．
练1　如图所示，D是置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在开关S接通后，导线D所受磁场力的方向是(　　)A．竖直向上 B．竖直向下C．水平向左 D．水平向右
安培力方向的判定步骤①明确研究对象；②用安培定则或根据磁体的磁场特征，画出研究对象所在位置的磁场方向；③由左手定则判定安培力方向．
要点二　安培力的大小1．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(如图所示)；相应的电流沿l由始端流向末端．
2．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＝0.3．在非匀强磁场中，只要通电直导线l所在位置的各点B矢量相等(包括大小和方向)，则导线所受安培力也能用上述公式计算．
拓展对任意形状的闭合平面线圈，当线圈平面与匀强磁场方向垂直时，线圈的有效长度l＝0，故通电后线圈所受安培力的矢量和一定为零，如图所示．
[例2]　如图所示，菱形线框abcd由四根完全相同的导体棒连接而成，固定在匀强磁场中，线框所在平面与磁场方向垂直，现将直流电源E连接在菱形线框的a、c两点之间，此时导体棒ab所受安培力大小为F，若每根导体棒的长度均为L，a、c两点间距离为1.5L，则菱形线框abcd所受安培力的大小为(　　)A．F B．2F C．3F D．4F
解析：导体棒ab和bc串联，通过的电流I相等，长度L和磁感应强度B也相同，由F＝BIL知，两导体棒所受安培力大小相等，即Fab＝Fbc＝F，由左手定则和力的平行四边形定则可知，导体棒ab和bc所受安培力的合力大小为Fac＝1.5F，方向沿线框平面垂直ac指向d，同理可知ad和dc两导体棒所受安培力的合力大小F′ac＝1.5F，方向沿线框平面垂直ac向上，故线框所受安培力的合力大小为3F，选项C正确．
练2　如图为一台直流电动机的简化示意图．已知转子为n匝、l长L、宽d的矩形线圈，匀强磁场的磁感应强度为B.当线圈中通有恒定电流I，转子绕线圈平面内垂直于磁场的轴，由图示位置顺时针(从a看向b)转过θ角时，转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行，转子的ab边受到的安培力大小为(　　)A．nBILsin θ B．nBILcs θC．nBId D．nBIL
解析：转动过程中线圈平面与磁场方向始终平行，根据安培力公式可得转子的ab边所受的安培力大小F＝nBIL，选项D正确．
练3　(多选)如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流大小分别为2I和I，电流方向如图中箭头所示，此时a受到的磁场力大小为F.若在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则b受到的磁场力可能是(　　)A．大小为，方向向左B．大小为，方向向右C．大小为，方向向右D．大小为，方向向左
解析：未放c导线时，a、b导线之间的磁场力是吸引力，大小相等，置入c导线后，a导线受到的磁场力大小为2F，方向可能向左，也可能向右，故c导线对a导线的作用力可能向右、大小为F，或向左、大小为3F，所以c导线对b导线的作用力可能向右、大小为，或向左、大小为，则b导线受到的磁场力为向右、大小为，或向左、大小为.选项B、D正确．
计算安培力大小时应注意的三点①利用公式F＝IlBsinθ计算安培力的大小时，θ是B和I方向的夹角．②对于平行直导线间的相互作用，可结合安培定则和左手定则进行分析计算，也可根据结论“同向电流相互吸引，反向电流相互排斥”进行分析计算；通电导线之间的作用力是作用力与反作用力的关系．③当某一电流同时处于几个磁场中时，每个磁场对电流都有作用力，合力是其矢量和．
1.如图所示，三块相同的蹄形磁铁a、b、c并列放置在水平桌面上．导体棒用轻而柔软的细导线1、2悬挂起来，它们与导体棒和电源构成回路(电源没有在图中画出)，导线1、2接在直流电源的两端，认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，接通电源后，导体棒偏离竖直方向，位置如图中虚线所示．依次撤去磁铁a、c，看到导体棒的摆动幅度逐渐减小．根据该实验的操作，可直接得出的结论是(　　)A．导线1接在直流电源的负极，导线2接在直流电源的正极B．磁场越强，导体棒受到的安培力越大C．电流越大，导体棒受到的安培力越大D．导体棒在磁场中的长度越长，导体棒受到的安培力越大
解析：由图可知，导体棒向外偏，即受到的安培力向外，磁场方向向下，由左手定则可知，导线1接在直流电源的正极，导线2接在直流电源的负极；依次撤去磁铁a、c，导体棒在磁场中的长度减小，导体棒的摆动幅度减小，则导体棒所受的安培力逐渐减小，可直接分析得出，导体棒在磁场中的长度越长，导体棒受到的安培力越大．故本题应选D.
2．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直，则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图像正确的是(　　)
解析：根据题意，导线方向与磁场方向垂直，则导线受到的安培力大小与通过导线的电流大小之间的关系满足F＝ILB，故A正确．
3.如图所示，取一段柔软的铝箔条，把它折成天桥状并用胶纸粘牢两端，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通后，下列说法正确的是(　　)A．铝箔条中部向磁铁S极运动B．铝箔条中部向磁铁N极运动C．铝箔条中部向下方运动D．铝箔条中部向上方运动
解析：由题图可知通过铝箔条的电流方向，由左手定则可判断出，铝箔条所受安培力方向向上，因此铝箔条中部向上运动． 
4．图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的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.则当线圈处在图乙所示位置时，下列说法正确的是(　　)
A．该磁场是匀强磁场B．该线圈的磁通量为BL2C．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
解析：该磁场是均匀辐向分布的，不是匀强磁场，选项A错误；线圈平面与磁场方向平行，选项B错误；在图示位置，a、b导线受到的安培力方向分别为向上、向下，大小均为ILB，线圈将沿顺时针方向转动，选项C错误，选项D正确． 
5. 如图所示，“L”形导线abc固定并垂直放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，ab⊥bc，ab长为2L，bc长为L，导线通入恒定电流I，设导线受到的安培力大小为F，方向与bc夹角为θ，则(　　)A．F＝3BIL，tan θ＝ B．F＝BIL，tan θ＝C．F＝7BIL，tan θ＝ D．F＝BIL，tan θ＝2
6．在赤道上，地球表面附近的地磁场可看成是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度的大小是5×10－6 T．如果赤道上有一根沿东西方向架在跨度20m的电线杆间的直导线，此时通有大小为30 A、方向由西向东的电流．算一算地磁场对这根导线施加了约多大的安培力？方向如何？