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高中物理 3.4通电导线在磁场中受到的力导学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

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第三章磁场第四节通电导线在磁场中受到的力【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。【重点、难点】教学重点安培力的大小计算和方向的判定。教学难点用左手定则判定安培力的方向。预习案【自主学习】1.磁场对的作用力通常称为安培力。2.磁场方向的通电直导线,受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关,导线长作用力;导线短,作用力。用公式表示为。3.如果磁场方向与电流方向夹角为θ时,安培力的大小,方向仍可用定则判定。4.左手定则:让磁感线垂直穿入,四指指向方向,拇指所指的方向。5.在磁电式电流表中,蹄形磁铁和铁心间的磁场是的。探究案【合作探究一】问题1:判断下图中导线A所受磁场力的方向。答案:问题2如图4所示,长L、质量为m的金属杆ab,被两根竖直的金属丝静止吊起,金属杆ab处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。当金属杆中通有方向a→b的电流I时,每根金属丝的拉力大小为T。当金属杆通有方向b→a的电流I时,每根金属丝的拉力大小为2T。求磁场的磁感应强度B的大小。1例3.如图5两个同样的导线环同轴平行悬挂,相隔一小段距离,当同时给两导线环通以同向电流时,两导线环将()A.吸引B.排斥C.保持静止D.边吸引边转动例3解答:A两个线圈内的电流产生的磁场方向相同,互相吸引。也可以由一个电流受另一个的磁场力判断得相同的结论。【合作探究二】问题1试用电流的磁场及磁场对电流的作用力的原理,证明通有同向电流的导线相互吸引,通有异向电流的导线相互推斥力.问题1:解析:研究a对b的磁场力:(1)根据安培定则画出电流a在导线b处产生的磁场分布图;(2)根据左手定则可知通电导线b受到的磁场力是向左的;(3)根据牛顿第三定律,可知通电导线a受到的磁场力是向左的,即通有同向电流的平行导线相互吸引.同理可得通有异向电流的平行导线是相互推斥的.拓展:两根平行的通电导线之间有力的作用,这是实验所证明的结论,通电导线之间的作用力是通过磁场相互作用的.有些同学在研究两根导线之间的相互作用力时,同时画出两根导线在空间产生的磁场是没有必要的,也是思路不清的表现,两根导线之间的作用是通过各自的磁场对另一方作用的,不是两个磁场的相互作用。问题2:宽度为L,已知电源的电动势为E,内阻为r,导体棒的电阻为R,其余接触电阻不计,磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ,磁感应强度为B,求轨道对导体棒的支持力和摩擦力.解析:涉及安培力时的物体的平衡问题,通过对通电棒的受力分析,根据共点力平衡方程求解.棒的受力分析图如图3-4-4所示由闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)…………①由安培力公式F=BIL…………②由共点力平衡条件Fsinθ=f…………③N+Fcosθ=mg…………④整理得f=EBLsinθ/(R+r)…………⑤N=mg-EBLcosθ/(E+r)………………⑥拓展:本题是有关安培力的典型问题,必须作好受力分析图,原题给出的是立体图是很难进2行受力分析,应画出投影图,养成良好的受力习惯是能力培养过程中的一个重要环节.【合作探究三】磁电式电流表中学实验室里使用的电流表是磁电式电流表,下面我们来学习磁电式电流表的工作原理。(1)电流表主要由哪几部分组成的?投影图电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。(2)什么电流表可测出电流的强弱和方向?磁场对电流的作用力和电流成正比,因而线圈中的电流越大,安培力越大,线圈和指针偏转的角度就越大,因此,根据指针偏转角度的大小,可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变,所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。(3)电流表中磁场分布有何特点呢?为何要如此分布?电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。如图。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。这样的磁场,可使线圈转动时...

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