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

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...