高中物理选修沪科探究安培力PPT优质PPT资料
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理选修沪科课件探究安培力PPT
学习目标
思维脉络
1.知道安培力的概念,学会用左手定则判
定安培力的方向。
2.观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记
录实验现象并得出相关结论。
3.掌握 F=BIL 是 B 与 L 垂直情况下安培力的
大小,并对公式拓展应用,即 F=BILsin θ,θ 为 B
与 L 的夹角。
探究一
探究二
3.如图所示,若磁场和电流成 θ 角时,可以将磁感应强度 B 正交分解成 B
⊥=Bsin θ 和 B∥=Bcos θ,而 B∥对电流是没有作用的。
F=ILB⊥=ILBsin θ,即 F=ILBsin θ。
探究一
探究二
例题 2
如图所示,相距 20 cm 的两根光滑平行铜导轨,导轨平
由左手定则可得 AO 段受安培力方向垂直于纸面向外,BO 段受安培力的方
向垂直纸面向里,可见从上向下看,导线 AB 将绕 O 点逆时针转动。
探究一
探究二
再根据导线转过 90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示,
导线 AB 此时受安培力方向竖直向下,导线将向下运动。
由上述两个特殊位置的判断可知,当导线在题中所给状态时,所受安培
通电导线在非匀强磁场中受到的安培力是每一小段导线受到的安培力的
合力。
探究一
探究二
探究一通电导线在安培力作用下的运动问题
问题导引
在现代生活中,洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等等使我们的生活
丰富多彩,你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗?它产生的原理又是
什么呢?
提示这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机。而电动机
理吗?
电流天平
提示磁场对通电导线的作用力。
探究一
探究二
名师精讲
F=BIL 的适用条件及各量的意义
1.公式 F=BIL 中 L 指的是“有效长度”。
当 B 与 I 垂直时,F 最大,F=BIL;
当 B 与 I 平行时,F=0。
2.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。
元
电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最
分析
后确定运动方向,注意一般取对称的两段电流元分析
法
等效
环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁),条形磁铁也可等效成环形
分析
电流,通电螺线管可以等效成很多的环形电流来分析
法
探究一
探究二
特殊
位置 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向,判断其运动方向,然后推
变式训练 1
一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互相绝缘垂直放置,
且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈
L1 将(
)
A.不动
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.向纸面内平动
探究一
探究二
解析:方法一:等效分析法。把线圈 L1 等效为小磁针,该小磁针刚好处于
1.如图所示:一根长为 L 的直导线,处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,
且与 B 的夹角为 θ,当通过电流 I 时,安培力的大小可表示为 F=BILsin θ。
适用条件:匀强磁场。
当 θ=90°时,安培力最大,Fmax=BIL
当 θ=0°或 θ=180°时,安培力为零。
2.非匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合,
受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向
法
探究一
探究二
例题 1
如图所示,把一通电直导线放在 U 形磁铁磁极的正上
方,导线可以自由移动,导线重力不计。当导线中通过如图所示方向的电流
I 时,导线将(
)
A.顺时针方向转动,同时向上运动
B.顺时针方向转动,同时向下运动
C.逆时针方向转动,同时向上运动
D.逆时针方向转动,同时向下运动
点拨:通电导线处在不同方向的磁场中,根据磁场方向的变化特点,可将
导线从中间位置分成两部分,根据左手定则判断出每一部分受到的安培力
的方向,从而确定整段导线的运动方向。
探究一
探究二
解析:根据题图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况。将导线
AB 从 N、S 极的中间 O 分成两段,AO、BO 段所处的磁场方向如图甲所示,
分析 广到一般位置
法
两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反
结论
向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流
法
方向相同的趋势
转换
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,可先分
研究
析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所
对象
的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用而旋转。
探究一
探究二
名师精讲
安培力作用下导体运动方向的判断
如果通电导体放置在非匀强磁场中,则不能够运用 F=BIL 进行定量的
计算,但可用 F=BIL 和左手定则进行定性的讨论,常用的方法有以下几种:
分析
理解
方法
电流
把整段电流等效分成很多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段
一
二
一、安培力的方向
1.安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2.安培力的方向判定方法——左手定则
如图所示,伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在
同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时大拇指
所指的方向就是通电导线在磁场中所受到的安培力的方向。
一
二
二、安培力的大小
环形电流 L2 的中心,通电后,小磁针的 N 极应指向该环形电流 L2 的磁场方向,
由安培定则知 L2 产生的磁场方向在其中心竖直向上,而 L1 等效成小磁针,
其 N 极应由纸里转为向上,所以从左向右看线圈 L1 将顺时针转动。
方法二:利用结论法。环形电流 L1、L2 之间不平行,则必有相对转动,直
到两环形电流同向平行为止,据此可得 L1 的转动方向应是从左向右看顺时
针转动。
答案:B
探究一
探究二
探究二安培力的计算问题导引 Nhomakorabea“电流天平”是根据通电导体在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵
敏的测量仪器。它可以测出通电导体在匀强磁场中所受到的磁场力的大
小,进一步还可求得匀强磁场的磁感应强度。你想知道电流天平的工作原
力使 AB 逆时针转动的同时还要向下运动。
答案:D
探究一
探究二
题后反思
(1)判断安培力作用下物体的运动方向,要根据具体问题选择合适的判
断方法。
(2)利用电流元分析法,要在合适的位置选取电流元。
(3)若磁感应强度方向与电流方向不垂直,可将磁感应强度 B 分解为与
电流垂直的分量和平行的分量。
探究一
探究二
学习目标
思维脉络
1.知道安培力的概念,学会用左手定则判
定安培力的方向。
2.观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记
录实验现象并得出相关结论。
3.掌握 F=BIL 是 B 与 L 垂直情况下安培力的
大小,并对公式拓展应用,即 F=BILsin θ,θ 为 B
与 L 的夹角。
探究一
探究二
3.如图所示,若磁场和电流成 θ 角时,可以将磁感应强度 B 正交分解成 B
⊥=Bsin θ 和 B∥=Bcos θ,而 B∥对电流是没有作用的。
F=ILB⊥=ILBsin θ,即 F=ILBsin θ。
探究一
探究二
例题 2
如图所示,相距 20 cm 的两根光滑平行铜导轨,导轨平
由左手定则可得 AO 段受安培力方向垂直于纸面向外,BO 段受安培力的方
向垂直纸面向里,可见从上向下看,导线 AB 将绕 O 点逆时针转动。
探究一
探究二
再根据导线转过 90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示,
导线 AB 此时受安培力方向竖直向下,导线将向下运动。
由上述两个特殊位置的判断可知,当导线在题中所给状态时,所受安培
通电导线在非匀强磁场中受到的安培力是每一小段导线受到的安培力的
合力。
探究一
探究二
探究一通电导线在安培力作用下的运动问题
问题导引
在现代生活中,洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等等使我们的生活
丰富多彩,你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗?它产生的原理又是
什么呢?
提示这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机。而电动机
理吗?
电流天平
提示磁场对通电导线的作用力。
探究一
探究二
名师精讲
F=BIL 的适用条件及各量的意义
1.公式 F=BIL 中 L 指的是“有效长度”。
当 B 与 I 垂直时,F 最大,F=BIL;
当 B 与 I 平行时,F=0。
2.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。
元
电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最
分析
后确定运动方向,注意一般取对称的两段电流元分析
法
等效
环形电流可以等效为小磁针(或条形磁铁),条形磁铁也可等效成环形
分析
电流,通电螺线管可以等效成很多的环形电流来分析
法
探究一
探究二
特殊
位置 根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向,判断其运动方向,然后推
变式训练 1
一个可以自由运动的线圈 L1 和一个固定的线圈 L2 互相绝缘垂直放置,
且两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈
L1 将(
)
A.不动
B.顺时针转动
C.逆时针转动
D.向纸面内平动
探究一
探究二
解析:方法一:等效分析法。把线圈 L1 等效为小磁针,该小磁针刚好处于
1.如图所示:一根长为 L 的直导线,处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,
且与 B 的夹角为 θ,当通过电流 I 时,安培力的大小可表示为 F=BILsin θ。
适用条件:匀强磁场。
当 θ=90°时,安培力最大,Fmax=BIL
当 θ=0°或 θ=180°时,安培力为零。
2.非匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合,
受电流磁场的作用力,从而确定磁体所受合力及运动方向
法
探究一
探究二
例题 1
如图所示,把一通电直导线放在 U 形磁铁磁极的正上
方,导线可以自由移动,导线重力不计。当导线中通过如图所示方向的电流
I 时,导线将(
)
A.顺时针方向转动,同时向上运动
B.顺时针方向转动,同时向下运动
C.逆时针方向转动,同时向上运动
D.逆时针方向转动,同时向下运动
点拨:通电导线处在不同方向的磁场中,根据磁场方向的变化特点,可将
导线从中间位置分成两部分,根据左手定则判断出每一部分受到的安培力
的方向,从而确定整段导线的运动方向。
探究一
探究二
解析:根据题图所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况。将导线
AB 从 N、S 极的中间 O 分成两段,AO、BO 段所处的磁场方向如图甲所示,
分析 广到一般位置
法
两平行直线电流在相互作用过程中,无转动趋势,同向电流互相吸引,反
结论
向电流互相排斥;两不平行的直线电流相互作用时,有转到平行且电流
法
方向相同的趋势
转换
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题,可先分
研究
析电流在磁体磁场中所受的安培力,然后由牛顿第三定律,确定磁体所
对象
的原理是通电线圈在磁场中受安培力作用而旋转。
探究一
探究二
名师精讲
安培力作用下导体运动方向的判断
如果通电导体放置在非匀强磁场中,则不能够运用 F=BIL 进行定量的
计算,但可用 F=BIL 和左手定则进行定性的讨论,常用的方法有以下几种:
分析
理解
方法
电流
把整段电流等效分成很多段直线电流元,先用左手定则判断出每小段
一
二
一、安培力的方向
1.安培力:通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2.安培力的方向判定方法——左手定则
如图所示,伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在
同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时大拇指
所指的方向就是通电导线在磁场中所受到的安培力的方向。
一
二
二、安培力的大小
环形电流 L2 的中心,通电后,小磁针的 N 极应指向该环形电流 L2 的磁场方向,
由安培定则知 L2 产生的磁场方向在其中心竖直向上,而 L1 等效成小磁针,
其 N 极应由纸里转为向上,所以从左向右看线圈 L1 将顺时针转动。
方法二:利用结论法。环形电流 L1、L2 之间不平行,则必有相对转动,直
到两环形电流同向平行为止,据此可得 L1 的转动方向应是从左向右看顺时
针转动。
答案:B
探究一
探究二
探究二安培力的计算问题导引 Nhomakorabea“电流天平”是根据通电导体在磁场中受磁场力作用原理制成的一种灵
敏的测量仪器。它可以测出通电导体在匀强磁场中所受到的磁场力的大
小,进一步还可求得匀强磁场的磁感应强度。你想知道电流天平的工作原
力使 AB 逆时针转动的同时还要向下运动。
答案:D
探究一
探究二
题后反思
(1)判断安培力作用下物体的运动方向,要根据具体问题选择合适的判
断方法。
(2)利用电流元分析法,要在合适的位置选取电流元。
(3)若磁感应强度方向与电流方向不垂直,可将磁感应强度 B 分解为与
电流垂直的分量和平行的分量。
探究一
探究二