2019-2020年高中物理选修(3-1)3.4《安培力的应用》word学案
3-1教学计划和教学进度表
物理选修3-1教学计划和教学进度表教学计划一、指导思想如何才能使学生达到普通高中《物理课程标准》的要求呢?我们认为要基于这样的指导思想:认真领会新课程的教学理念,充分认识普通高中物理课程的性质,掌握普通高中物理课程基本理念,了解物理课程设计的基本思路。
学习有关教育改革和教学改革理论和经验,从提高学生全面素质、对每一个学生负责的基本点出发,使每一个学生在高中阶段都能得到发展和进步。
二、模块教学内容及其意义概述三.关于本模块的教学目标模块培养目标1、物理模块教学意在给所有正在学习物理各模块的学生,无论他们今后是否继续从事物理学科的学习,都能通过成熟的模块设计使他们对相关知识有充分的理解,能从科学现象中提取有用的信息,同时也认识到科学方法的局限性,为今后学科的深造和技术工作打下基础。
2、提高以下能力:与实验学科相关的学习能力;日常生活中的科学运用能力;有效、安全的操作能力及有效的交流能力。
3、端正科学研究的态度,包括实际求是的研究作用和自主控究的意识。
4、激发学科的应用兴趣。
5、提高学科合作意识,IT对物理学科学习和研究的重要性意识。
(1)知识与技能:(2)过程与方法:1、通过对点电荷这一理想化模型的理解,使学生知道在在物理情景中建立点电荷模型的条件,并能在其它场合中使用这种方法研究物理问题。
2、通过电场线的学习使学生知道用虚拟的图线描述抽象的物理概念,使概念具体化、形象化也是科学研究的一种方法。
3、通过对“电场强度”“电势”“电容”意义的学习,知道物理概念的研究与定义的方法。
4、通过对电路元器件、电表的认识与使用掌握电工方面的一些技能。
5、探究决定导体电阻的因素。
6、通过测量电源电动势与内阻的实验,学习实验数据和处理方法与讨论实验误差和改进的方法。
7、对磁场的描述过程,关注类比的方法等等。
(3)情感态度与价值观1、学生通过对静电现象的认识,理解雷电的产生,引导学生用科学的方法来解释自然与社会现象,崇善科学,破除迷信。
每日一面高中物理《安培力》教案
一、教学内容
本节课选自高中物理教材《物理》第二章第九节,主题为《安培力》。教学内容包括安培力定律的推导,安培力大小的计算,以及安培力在电流载体中的应用。
二、教学目标
1.理解安培力的定义,掌握安培力定律,并能运用安培力定律进行相关计算。
2.学会通过实验观察安培力的作用,提高观察力和实践操作能力。
3.能够运用安培力解释生活中的相关现象,提高学以致用的能力。
三、教学难点与重点
重点:安培力的计算和应用。
难点:安培力定律的推导和应用。
四、教具与学具准备
教具:电流表、磁铁、导线、电源、实验器材等。
学具:笔记本、教材、计算器、实验报告等。
五、教学过程
1.实践情景引入:展示磁铁吸引铁钉的实验,引导学生思考磁力与电流的关系。
7.总结归纳:总结本节课所学内容,强调安培力的计算和应用。
六、板书设计
1.安培力的定义和产生原理。
2.安培力定律的推导。
3.安培力的计算方法。
4.安培力的应用实例。
七、作业设计
1.作业题目:
(1)计算题:已知电流和磁场强度,求安培力的大小。
(2)应用题:解释为什么电流载体在磁场中会受到安培力的作用。
三、安培力实验的操作和数据分析
安培力实验是本节课的实践环节,操作和数据分析需重点关注:
1.实验操作:确保实验器材完好,指导学生正确连接电路,注意安全。
2.实验步骤:先调节电流大小,再观察安培力的变化。
3.数据记录:记录不同电流下安培力的变化,绘制电流与安培力的关系曲线。
4.数据分析:分析曲线趋势,验证安培力定律。
四、情景导入
1.通过磁铁吸引铁钉的实验,激发学生对磁力与电流关系的兴趣。
2024年每日一面高中物理《安培力》教案
2024年每日一面高中物理《安培力》教案一、教学内容本节课选自高中物理教材《物理》选修31第二章第七节,主要详细讲解安培力的计算与应用。
具体内容包括:安培力定律的推导,安培力的大小与方向,通电导体在磁场中受到安培力的作用,以及安培力的应用实例。
二、教学目标1. 理解安培力定律的推导过程,掌握安培力的大小与方向判定方法。
2. 能够运用安培力公式解决实际问题,进行相关计算。
3. 了解安培力在日常生活中的应用,提高学生的物理素养。
三、教学难点与重点教学难点:安培力的大小与方向判定,通电导体在磁场中受到安培力的作用。
教学重点:安培力定律的推导,安培力公式的应用。
四、教具与学具准备教具:磁场演示器、电流表、电压表、导线、磁铁、滑动变阻器等。
学具:物理实验室常用工具、计算器、笔记本等。
五、教学过程1. 实践情景引入通过演示磁场对通电导体的作用,引导学生思考磁与电之间的关系。
2. 安培力定律的推导(1)引导学生回顾磁场对运动电荷的作用。
(2)通过实验演示,推导出安培力公式。
3. 安培力的大小与方向判定(1)讲解安培力公式,分析影响安培力大小的因素。
(2)介绍右手螺旋法则,判定安培力的方向。
4. 通电导体在磁场中受到安培力的作用(1)分析通电导体在磁场中的受力情况。
(2)通过实验验证安培力的大小与方向。
5. 安培力的应用实例介绍安培力在日常生活中的应用,如电机、电磁起重机等。
6. 例题讲解讲解典型例题,指导学生运用安培力公式进行计算。
7. 随堂练习布置相关练习题,巩固所学知识。
六、板书设计1. 安培力定律的推导2. 安培力公式3. 右手螺旋法则4. 安培力的应用实例5. 例题及解答七、作业设计1. 作业题目(1)计算题:已知电流和磁场,求安培力大小和方向。
(2)应用题:分析安培力在日常生活中的应用。
2. 答案八、课后反思及拓展延伸1. 反思教学过程中的不足,改进教学方法。
2. 拓展延伸:介绍安培力的最新研究进展和应用领域,激发学生学习兴趣。
高中物理选修3-1导学案第三章 4 通电导线在磁场中受到的力
4通电导线在磁场中受到的力[学习目标] 1.知道安培力的概念,会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F =ILB sin θ,并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理.一、安培力的方向1.安培力:通电导线在磁场中受的力.2.左手定则:伸开左手,使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.3.安培力方向与磁场方向、电流方向的关系:F⊥B,F⊥I,即F垂直于B与I所决定的平面.二、安培力的大小1.垂直于磁场B放置、长为L的通电导线,当通过的电流为I时,所受安培力为F=ILB. 2.当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,公式F=ILB sin_θ.三、磁电式电流表1.原理:安培力与电流的关系.通电线圈在磁场中受到安培力而偏转,线圈偏转的角度越大,被测电流就越大.根据线圈偏转的方向,可以知道被测电流的方向.2.构造:磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴.3.特点:极靴与圆柱间的磁场沿半径方向,线圈转动时,安培力的大小不受磁场影响,电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直.线圈平面与磁场方向平行,如图1所示.图14.优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流.缺点:线圈导线很细,允许通过的电流很弱.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(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,线圈所受安培力与电流有关,而与所处位置无关.(√)2.如图2所示,已知导体棒中通有电流I,导线长度为L,磁场磁感应强度为B,当导体棒按下面几种方式放置时,写出导体棒所受安培力的大小.图2答案ILB ILB ILB0一、安培力的方向[导学探究]按照如图3所示进行实验.图3(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?答案(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.[知识深化]1.安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面.(1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直,应用左手定则时,磁感线垂直穿过掌心.(2)当电流方向与磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流方向,也垂直于磁场方向.应用左手定则时,磁感线斜着穿过掌心.2.平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引,反向电流相互排斥.例1画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向.图4答案如图所示解析无论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.二、安培力的大小[导学探究](1)在图5所示的探究安培力大小的有关因素的实验中,把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中,得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系?图5(2)当导线平行磁场方向放入时,它受到的安培力多大?(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时,它受到的安培力多大?答案(1)BIL(2)0(3)BIL sin θ解析(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解,如图所示,则B⊥=B sin θ,F=B⊥IL=BIL sin θ.[知识深化]1.公式F=ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度,不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响.2.公式F=ILB sin 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6所示);相应的电流沿L由始端流向末端.图63.公式F=ILB sin 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.例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向分别如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是()答案 A解析A图中,导线不和磁场垂直,将导线投影到垂直磁场方向上,故F=BIL cos θ,A正确;B图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,B错误;C图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,C错误;D图中,导线和磁场方向垂直,故F=BIL,D错误.例3如图7所示,一根导线位于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,其中AB=BC=CD=DE=l,且∠C=120°、∠B=∠D=150°.现给这根导线通入由A至E 的恒定电流I,则导线受到磁场作用的合力大小为()图7A.23BIl B.(2+3 2)BIlC.(2+3)BIl D.4BIl答案 C解析据题图和几何关系求得A、E两点间的距离为:L等=(2+3)l.据安培力公式得F=BIL等=(2+3)BIl,故A、B、D错误,C正确.三、安培力的实际应用例4如图8所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I(方向如图所示)时,在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码时,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平又重新平衡.由此可知()图8A .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为(m 1-m 2)g NILB .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为mg 2NILC .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为(m 1-m 2)g NILD .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为mg 2NIL答案 B解析 因为电流反向时,右边再加砝码才能重新平衡,所以此时安培力竖直向上,由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反向前,有m 1g =m 2g +m 3g +NBIL ,其中m 3为线圈质量.电流反向后,有m 1g =m 2g +m 3g +mg -NBIL .两式联立可得B =mg 2NIL.故选B.天平两臂平衡时,对左、右两盘向下的压力(等于重物或砝码的重力)和拉力的合力相等.1.(安培力的方向)下列图中分别标出了一根放置在匀强磁场中的通电直导线的电流I 、磁场的磁感应强度B 和所受安培力F 的方向,其中图示正确的是( )答案 C解析 A 图中电流与磁场方向平行,没有安培力,故A 错误;B 图中安培力的方向是垂直导线向下的,故B 错误;C 图中安培力的方向是垂直导线向上的,故C 正确;D 图中电流方向与磁场方向平行,不受安培力作用,故D 错误.2.(安培力的大小)如图9所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流为I ,磁感应强度为B ,则各导线所受到的安培力分别为:图9F A =______,F B =______,F C =______,F D =______.答案 BIL cos α 2BIL 2BIR 03. (安培力的大小)如图10所示,某区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B .一正方形刚性线圈,边长为L ,匝数为n ,线圈平面与磁场方向垂直,线圈一半在磁场内.某时刻,线圈中通过大小为I 的电流,则此线圈所受安培力的大小为( )图10A.2BILB.12nBIL C .nBIL D.2nBIL 答案 D4.(磁电式电流表)(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表.这种电流表的构造如图11甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的稳恒电流(b 端电流流向垂直纸面向内),下列说法正确的是( )图11A .当线圈在如图乙所示的位置时,b 端受到的安培力方向向上B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动C.线圈通过的电流越大,指针偏转角度越小D.电流表表盘刻度均匀答案BD解析由左手定则可判定:当线圈在如题图乙所示的位置,b端受到的安培力方向向下,故A错误;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋弹簧被扭动,则线圈受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;线圈中通过的电流越大,线圈受到的安培力越大,指针偏转的角度越大,C错误;在线圈转动的范围内,线圈平面始终与磁感线平行,且磁感应强度大小相等,故各处安培力大小相同,表盘刻度均匀,D正确.一、选择题考点一安培力的方向1.在如图所示的匀强磁场中,已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者的方向,其中错误的是()答案 C解析根据左手定则可知:A、B、D三图中电流、磁场、安培力方向均和左手定则中要求方向一致,故A、B、D正确;C图中电流和磁场方向一致,不受安培力,故C错误.本题选错误的,故选C.2.如图1,在xOy平面中有一通电直导线与Ox、Oy轴相交,导线中电流方向如图所示.该区域有匀强磁场,通电直导线所受磁场力的方向与Oz轴的正方向相同.该磁场的磁感应强度的方向可能是()图1A.沿z轴正方向B.沿z轴负方向C.沿x轴正方向D.沿y轴负方向答案 D解析由电流方向、受力方向,根据左手定则可以判断出,磁感应强度的方向沿y轴的负方向,或者沿x轴的负方向都是可以的,故D正确.3.如图2所示,把一根通电的硬直导线ab用绝缘轻绳悬挂在通电螺线管正上方,直导线中的电流方向由a向b.闭合开关S瞬间,导线a端所受安培力的方向是()图2A.向上B.向下C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里答案 D解析根据安培定则可知,开关闭合后,螺线管产生的磁场N极在右侧.根据左手定则可知,a端受力应垂直纸面向里,选项D正确.4.在等边三角形的三个顶点a、b、c处,各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图3所示.过c点的导线所受安培力的方向()图3A.与ab边平行,竖直向上B.与ab边垂直,指向左边C.与ab边平行,竖直向下D.与ab边垂直,指向右边答案 B解析等边三角形的三个顶点a、b、c处均有一通电直导线,且导线中通有大小相等的恒定电流.由安培定则可得:导线a、b的电流在c处的合磁场方向竖直向下.再由左手定则可得:安培力的方向是与ab边垂直,指向左边.故选B.5.(多选)(2017·全国卷Ⅰ·19)如图4,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反.下列说法正确的是()图4A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1∶1∶ 3D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为3∶3∶1答案BC考点二安培力的大小6.如图5所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根导体棒a、b、c,c为直径与b等长的半圆,长度关系为c最长,b最短,将装置置于向下的匀强磁场中,在接通电源后,三导体棒中有等大的电流通过,则三导体棒受到的安培力大小关系为()图5A.F a>F b>F c B.F a=F b=F cC.F b<F a<F c D.F a>F b=F c答案 D解析设a、b两棒的长度分别为L a和L b,c的直径为d.由于导体棒都与匀强磁场垂直,则:a、b、c三棒所受的安培力大小分别为:F a=BIL a;F b=BIL b=BId;c棒所受的安培力与长度为d的直导体棒所受的安培力大小相等,则有:F c=BId;因为L a>d,则有:F a>F b=F c.7.如图6所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是()图6答案 A解析四个线圈在磁场中的等效长度不同,A线圈等效长度最大,根据F=NBIl,A所受磁场力最大,当磁场发生微小变化时,A线圈对应的天平最容易失去平衡.8.(多选)如图7所示,纸面内的金属圆环中通有电流I,圆环圆心为O、半径为R,P、Q 为圆环上两点,且OP垂直于OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于纸面向里,则()图7A.整个圆环受到的安培力大小为2πBIRB.整个圆环受到的安培力大小为0C.圆弧PQ受到的安培力大小为BIRD.圆弧PQ受到的安培力大小为2BIR答案BD解析根据左手定则可知,整个圆环关于圆心对称的两部分受到的安培力等大反向,受到的合力为0,选项A错,B对;圆弧PQ受到的安培力大小等于直线段PQ受到的安培力大小,为2BIR,选项C错,D对.9.如图8,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力()图8A.方向沿纸面向上,大小为(2+1)ILBB.方向沿纸面向上,大小为(2-1)ILBC.方向沿纸面向下,大小为(2+1)ILBD.方向沿纸面向下,大小为(2-1)ILB答案 A解析将导线分为ab、bc、cd三段直导线,根据左手定则分别判断出各段所受安培力的方向,根据F=ILB计算出安培力的大小,再求合力.导线所受合力F合=ILB+2BIL sin 45°=(2+1)ILB,方向沿纸面向上.考点三安培力的实际应用10.(多选)如图9甲所示,扬声器中有一线圈处于磁场中,当音频电流信号通过线圈时,线圈带动纸盆振动,发出声音.俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈(线圈平面即纸面),磁场方向如图中箭头所示,在图乙中()图9A.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B.当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D.当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外答案BC解析将线圈看作由无数小段直导线组成,由左手定则可以判断,当电流沿顺时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外,选项B正确,A错误;当电流沿逆时针方向时,线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里,选项C正确,D错误.11.如图10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()图10A.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答案 D解析匀强磁场应该是一系列平行的磁感线,方向相同,该磁场明显不是匀强磁场,故A 错误;线圈与磁感线平行,故磁通量为零,故B错误;a导线电流向外,磁场向右,根据左手定则,安培力向上,故C错误;导线b始终与磁感线垂直,故受到的安培力大小一直为ILB ,故D 正确.二、非选择题12.(安培力公式的应用)如图11,一长为10 cm 的金属棒ab 用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为0.1 T ,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘.金属棒通过开关与一电动势为12 V 的电池相连,电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm ;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3 cm ,重力加速度大小取10 m/s 2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量.图11答案 竖直向下 0.01 kg解析 金属棒通电后,闭合回路电流I =U R =12 V 2 Ω=6 A 金属棒受到的安培力大小为F =BIL =0.06 N由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下由平衡条件知:开关闭合前:2kx =mg开关闭合后:2k (x +Δx )=mg +F代入数值解得m =0.01 kg.13.(安培力作用下的平衡)水平面上有电阻不计的U 形导轨NMPQ ,它们之间的宽度为L ,M 和P 之间接入电动势为E 的电源(不计内阻).现垂直于导轨搁一根质量为m 、电阻为R 的金属棒ab ,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,方向与水平面夹角为θ且指向右上方,如图12所示,问:图12(1)当ab 棒静止时,受到的支持力和摩擦力各为多少?(2)若B 的大小和方向均能改变,则要使ab 棒所受支持力为零,B 的大小至少为多少?此时B 的方向如何?答案 (1)mg -BLE cos θR BLE sin θR(2)mgR EL方向水平向右 解析 从b 向a 看金属棒受力分析如图所示.(1)水平方向:F f =F 安sin θ①竖直方向:F N +F 安cos θ=mg ②又F 安=BIL =B E RL ③ 联立①②③得:F N =mg -BLE cos θR ,F f =BLE sin θR. (2)要使ab 棒所受支持力为零,且让磁感应强度最小,可知安培力竖直向上,则有F 安′=mg ,B min =mgR EL ,根据左手定则判定磁场方向水平向右.。
每日一面高中物理《安培力》教案
每日一面高中物理《安培力》教案一、教学内容本节课选自高中物理教材《物理》选修31第三章第一节《磁场对电流的作用力》,详细内容围绕安培力的定义、计算公式以及应用进行讲解。
二、教学目标1. 理解安培力的概念,掌握安培力的计算公式。
2. 学会运用安培力解决实际问题,提高学生的实践应用能力。
3. 培养学生的空间想象能力和团队合作意识。
三、教学难点与重点重点:安培力的计算公式及其应用。
难点:安培力方向的理解,以及安培力在实际问题中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具:电流表、磁铁、导线、电源、实验器材等。
2. 学具:笔记本、教材、计算器等。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过演示电流表受到磁铁作用的实验,引导学生思考磁场对电流的作用力。
2. 知识讲解:(1) 安培力的定义:电流在磁场中受到的力称为安培力。
(2) 安培力的计算公式:F = BILsinθ,其中B为磁感应强度,I为电流强度,L为电流元的长度,θ为电流方向与磁场方向的夹角。
3. 例题讲解:讲解安培力的计算方法和应用,通过实例分析,使学生更好地理解和掌握安培力的计算。
4. 随堂练习:设计具有针对性的练习题,让学生巩固所学知识,提高解题能力。
5. 小组讨论:针对实际问题,引导学生进行小组讨论,培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式:F = BILsinθ3. 安培力的应用实例4. 练习题解答过程七、作业设计1. 作业题目:(1) 计算给定电流和磁场条件下,安培力的方向和大小。
(2) 分析给定电路中,安培力对电路元件的影响。
2. 答案:八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对安培力的理解程度,以及对安培力计算公式的掌握情况。
2. 拓展延伸:引导学生了解安培力的应用领域,如电机、发电机等,激发学生的学习兴趣。
同时,布置一道综合性的思考题,让学生在课后进一步巩固所学知识。
通过本节课的学习,使学生掌握安培力的基本概念和计算方法,培养学生的实践应用能力,提高学生的物理素养。
(完整word版)高中物理必修和选修目录
高中物理新课标教材必修1第一章运动的描述1 质点参考系和坐标系2 时间和位移3运动快慢的描述——速度4 实验:用打点计时器测速度5速度变化快慢的描述一一加速度第二章匀变速直线运动的研究1 实验:探究小车速度随时间变化的规律2 匀变速直线运动的速度与时间的关系3 匀变速直线运动的位移与时间的关系4 匀变速直线运动的速度与位移的关系5 自由落体运动6 伽利略对自由落体运动的研究第三章相互作用1 重力基本相互作用2 弹力3 摩擦力4 力的合成5 力的分解第四章牛顿运动定律1 牛顿第一定律2 实验:探究加速度与力、质量的关系3 牛顿第二定律4 力学单位制5 牛顿第三定律6 用牛顿运动定律解决问题(一)7 用牛顿运动定律解决问题(二)学生实验课题研究课外读物高中物理新课标教材必修2第五章曲线运动1. 曲线运动2. 平抛运动3. 实验:研究平抛运动4. 圆周运动5. 向心加速度6. 向心力第六章万有引力与航天1. 行星的运动2. 太阳与行星间的引力3. 万有引力定律4. 万有引力理论的成就5. 宇宙航行6. 经典力学的局限性第七章机械能守恒定律1. 追寻守恒量——能量2. 功3. 功率4. 重力势能5. 探究弹性势能的表达式6. 实验:探究功与速度变化的关系7. 动能和动能定理8. 机械能守恒定律9. 实验:验证机械能守恒定律10. 能量守恒定律与能源课题研究课外读物高中物理新课标教材选修1-1第一章电场电流一、电荷库仑定律二、电场三、生活中的静电现象四、电容器五、电流和电源六、电流和热效应第二章磁场一、指南针与远洋航海二、电流的磁场三、磁场对通电导线的作用四、磁场对运动电荷的作用五、磁性材料第三章电磁感应一、电磁感应现象二、法拉第电磁感应定律三、交变电流四、变压器五、高压输电六、自感现象涡流七、课题研究:电在我家中7. 生活中的圆周运动第四章电磁波及其应用一、电磁波的发现二、电磁波谱三、电磁波的发射和接收四、信息化社会五、课题研究:社会生活中的电磁波附录课外读物推荐高中物理新课标教材选修1-2第一章分子动理论内能一、分子及其热运动二、物体的内能三、固体和液体四、气体第二章能量的守恒与耗散一、能量守恒定律二、热力学第一定律三、热机的工作原理四、热力学第二定律五、有序、无序和熵六、课题研究:家庭中的热机第三章核能一、放射性的发现二、原子与原子核的结构三、放射性衰变四、裂变和聚变五、核能的利用第四章能源的开发与利用一、热机的发展与应用二、电力和电信的发展与应用三、新能源的开发四、能源与可持续发展五、课题研究:太阳能综合利用的研究高中物理新课标教材选修2-1 第一章电场直流电路第1 节电场第2 节电源第3 节多用电表第4 节闭合电路的欧姆定律第5 节电容器第2 章磁场第1 节磁场磁性材料第 2 节安培力与磁电式仪表第3 节洛伦兹力和显像管第 3 章电磁感应第1节电磁感应现象第2节感应电动势第3节电磁感应现象在技术中的应用第 4 章交变电流电机第1节交变电流的产生和描述第2节变压器第3节三相交变电流第5 章电磁波通信技术第1节电磁场电磁波第2节无线电波的发射、接收和传播第3节电视移动电话第4节电磁波谱第6 章集成电路传感器第1节晶体管第2节集成电路第3节电子计算机第4节传感器课题研究课外读物及网站推荐高中物理新课标教材选修2-2第 1 章物体的平衡第1节共点力平衡条件的应用第2节平动和转动第3节力矩和力偶第4节力矩的平衡条件第5节刚体平衡的条件第6节物体平衡的稳定性第 2 章材料与结构第 1 节物体的形变第2 节弹性形变与范性形变第3 节常见承重结构第 3 章机械与传动装置第 1 节常见的传动装置第 2 节能自锁的传动装置第 3 节液压传动第 4 节常用机构第 5 节机械第4章热机第1 节热机原理热机效率第2 节活塞式内燃机第3 节蒸汽轮机燃气轮机第4 节喷气发动机第5 章制冷机第1 节制冷机的原理第2 节电冰箱第3 节空调器课题研究高中物理新课标教材选修2-3第一章光的折射第1 节光的折射折射率第2 节全反射光导纤维第3 节棱镜和透镜第4 节透镜成像规律第5 节透镜成像公式第2 章常用光学仪器第1 节眼睛第2 节显微镜和望远镜第3 节照相机第3 章光的干涉、衍射和偏振第1 节机械波的衍射和干涉第2 节光的干涉第3 节光的衍射第4 节光的偏振第4 章光源与激光第1 节光源第2 节常用照明光源第3 节激光第4 节激光的应用第5 章放射性与原子核第1 节天然放射现象原子结构第2 节原子核衰变第3 节放射性同位素的应用第4 节射线的探测和防护第6 章核能与反应堆技术第1 节核反应和核能第2 节核裂变和裂变反应堆第3 节核聚变和受控热核反应课题研究第一章静电场1 电荷及其守恒定律2 库仑定律3 电场强度4 电势能和电势5 电势差6 电势差与电场强度的关系7 静电现象的应用8 电容器的电容9 带电粒子在电场中的运动第二章恒定电流1 电源和电流2 电动势3 欧姆定律4 串联电路和并联电路5 焦耳定律6 导体的电阻7 闭合电路的欧姆定律8 多用电表的原理9 实验:练习使用多用电表10 实验:测定电池的电动势和内阻11 简单的逻辑电路第三章磁场1 磁现象和磁场2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 通电导线和磁场中受到的力5 运动电荷在磁场中受到的力6 带电粒子在匀强磁场中的运动课题研究附录游标卡尺和螺旋测微器课外读物高中物理新课标教材选修3-2第四章电磁感应1 划时代的发现2 探究感应电流的产生条件3 楞次定律4 法拉第电磁感应定律5 电磁感应现象的两类情况6 互感和自感7 涡轮流、电磁阻尼和电磁驱动高中物理新课标教材选修3-1第五章交变电流1 交变电流2 描述交变电流的物理量3 电感和电容对交变电流的影响4 变压器5 电能的输送第六章传感器1 传感器及其工作原理2 传感器的应用3 实验:传感器的应用附录一些元器件的原理和使用要点课题研究普通高中课程标准实验教科书物理3-3第七章分子动理论1 物体是由大量分子组成的2 分子的热运动3 分子间的作用力4 温度和温标5 内能第八章气体1 气体的等温变化2 气体的等容变化和等压变化3 理想气体的状态方程4 气体热现象的微观意义第九章固体、液体和物态变化1 固体2 液体3 饱和汽与饱和汽压4 物态变化中的能量交换第十章热力学定律1 功和内能2 热和内能3 热力学第一定律能量守恒定律4 热力学第二定律5 热力学第二定律的微观解释6 能源和可持续发展课题研究普通高中课程标准实验教科书物理3-4第十一章机械振动1 简谐运动2 简谐运动的描述3 简谐运动的回复力和能量4 单摆5 外力作用下的振动第十二章机械波1 波的形成和传播2 波的图象3 波长、频率和波速4 波的衍射和干涉5 多普勒效应6 惠更斯原理选修第十三章光1 光的反射和折射2 全反射3 光的干涉4 实验:用双缝干涉测量光的波长5 光的衍射6 光的偏振7 光的颜色色散8 激光第十四章电磁波1 电磁波的发现2 电磁振荡3 电磁波的发射和接收4 电磁波与信息化社会5 电磁波谱第十五章相对论简介1 相对论的诞生2 时间和空间的相对性3 狭义相对论的其他结论4 广义相对论简介课题研究高中物理新课标教材选修3-5第十六章动量守恒定律1实验:探究碰撞中的不变量2动量和动量定理3动量守恒定律选修4碰撞5反冲运动火箭第十七章波粒二象性1 能量量子化2 光的粒子性3 粒子的波动性4 概率波5 不确定性关系第十八章原子结构1 电子的发现2 原子的核式结构模型3 氢原子光谱4 玻尔的原子模型第十九章原子核1 原子核的组成2 放射性元素的衰变3 探测射线的方法4 放射性的应用与防护5 核力与结合能6 重核的裂变7 核聚变8 粒子和宇宙课题研究。
高中物理选择性必修二学案 高中物理选择性必修二学案 第二节 安培力的应用
第二节安培力的应用[学习目标] 1.知道电流天平、磁电式电表、直流电动机的基本构造及工作原理.2.进一步熟练掌握安培力公式及方向的判断.一、电流天平1.普通天平是应用杠杆原理把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡.利用等效替代法测量出被测物体的质量.2.电流天平同样运用等效替代法,结合安培力的相关知识和现代电子技术,通常用于实验室中测量两平行通电导体之间的相互作用力和磁感应强度.3.如图1所示是等臂电流天平的原理图.天平右端挂一矩形线圈,匝数为n,底边cd长为L,放在待测匀强磁场中,线圈中通入如图1所示电流I,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码使天平平衡.此时有m1g=m2g-nBIL.保持线圈中电流的大小不变,使电流反向,在左盘中加入质量为m的砝码,天平再次平衡,此时有(m1+m)g=m2g+nBIL.结合两式可得待测磁场的磁感应强度为B=mg2nIL.图1二、磁电式电表1.构造:磁电式电流表是在蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯,铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框,在铝框上绕有铜线圈,铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针,线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上,被测电流经过这两个弹簧流入线圈.2.原理:安培力与电流的关系.通电线圈在磁场中受到安培力而偏转,线圈偏转的角度越大,被测电流就越大.根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向.3.特点:蹄形磁铁与铁芯间的磁场都沿半径方向,可看作是均匀辐射分布的,线圈无论转到什么位置,它的平面总与磁场方向平行,且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小都相等.4.优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流.缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱.三、直流电动机1.定义:电动机是利用安培力使通电线圈转动,将电能转化为机械能的重要装置.2.原理:如图2所示,当电流通过线圈时,线圈右边受到的安培力方向向下,线圈左边受到向上的安培力,在安培力作用下线圈转动起来.图23.直流电动机优点是可以通过改变输入电流的大小调节其转速.判断下列说法的正误.(1)电流天平是采用磁场力与被测物体的重力相平衡的原理测量的.(√)(2)磁电式电表内的磁场是匀强磁场.(×)(3)磁电式电表表盘的刻度是均匀的.(√)(4)磁电式电表指针的偏转是由于线框受安培力的作用.(√)(5)对于磁电式电表,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.(√)(6)当电动机线圈与磁场垂直时,磁通量最大.(√)一、电流天平如图3所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I时,增减砝码使两臂达到平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.重力加速度g取10 N/kg.图3(1)导出用n 、m 、l 、I 、g 计算B 的表达式.(2)当n =9,l =10.0 cm ,I =0.10 A ,m =8.78 g 时,磁感应强度是多少?答案 见解析解析 (1)设电流方向未改变时,等臂天平的左盘内砝码的质量为m 1,右盘内砝码和线圈的质量为m 2,则由等臂天平的平衡条件,有m 1g =m 2g -nBIl电流方向改变后,同理可得(m +m 1)g =m 2g +nBIl两式相减,得B =mg 2nIl. (2)将n =9,l =10.0 cm ,I =0.10 A ,m =8.78 g 代入B =mg 2nIl,得B ≈0.49 T. 针对训练1 如图4所示的天平可用来测量磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L ,共N 匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有电流I (方向如图所示)时,在天平左、右两边加上质量分别为m 1、m 2的砝码时,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m 的砝码后,天平又重新平衡.由此可知(重力加速度为g )( )图4A .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为(m 1-m 2)g NILB .磁感应强度方向垂直纸面向里,大小为mg 2NILC .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为(m 1-m 2)g NILD .磁感应强度方向垂直纸面向外,大小为mg 2NIL答案 B解析 因为电流反向时,右边再加砝码才能重新平衡,所以此时安培力竖直向上,由左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里.电流反向前,有m 1g =m 2g +m 3g +NBIL ,其中m 3为线圈质量.电流反向后,有m 1g =m 2g +m 3g +mg -NBIL .两式联立可得B =mg 2NIL.故选B. 针对训练2 如图5所示为电流天平,可用来测定磁感应强度.天平的右臂上挂有一匝数为N 的矩形线圈,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,当线圈中通有电流I (方向如图)时,发现天平的左端低右端高,下列哪些调解方案可以使天平水平平衡( )图5A .仅减小电流大小B .仅改变电流方向C .仅减小线框的宽度D .仅增加线圈的匝数答案 D解析 当线圈中通有电流I 时,根据左手定则,右端线圈受到的安培力竖直向下;天平的左端低右端高,说明安培力偏小,要使天平水平平衡,必须增大安培力,即可增大匝数、电流、线框短边的长度,故D 正确,A 、B 、C 错误.二、磁电式电表1.磁电式电表的工作原理通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生偏转,偏转的方向不同,被测电流的方向不同.2.磁电式电表的磁场特点碲形磁铁的两磁极间有一个固定的圆柱形铁芯,使蹄形磁场与铁芯间的磁场都沿半径方向,保持线圈转动时,所受安培力的方向总与线圈平面垂直,使表盘刻度均匀.3.磁电式电表的灵敏度(1)电流表的灵敏度:是指在通入相同电流的情况下,指针偏转角度的大小,偏角越大,灵敏度越高.(2)提高灵敏度的方法:如果要提高磁电式电表的灵敏度,就要使在相同电流下线圈所受的安培力增大,可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现.如图6甲是磁电式电表的结构示意图,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()图6A.该磁场是匀强磁场B.穿过该线圈的磁通量为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答案 D解析匀强磁场的磁感线是平行的,方向相同,该磁场明显不是匀强磁场,故A错误;线圈与磁感线平行,故穿过该线圈的磁通量为零,故B错误;a导线电流方向垂直纸面向外,磁场方向向右,根据左手定则,受到的安培力方向向上,故C错误;导线b始终与磁感线垂直,故受到的安培力大小一直为ILB,故D正确.磁电式电表内的磁场均匀辐向分布,通电线圈不管转到什么角度,线圈的平面都跟磁感线平行,线圈受到的安培力都垂直于线圈平面.针对训练3(多选)以下关于磁电式电表的说法正确的是()A.线圈平面跟磁感线平行B.通电线圈中的电流越大,指针偏转角度也越大C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场D.在线圈转动的范围内,线圈所受安培力与电流有关,而与所处位置无关答案ABD解析磁电式电表内磁场是均匀辐射磁场,不管线圈转到什么位置,它的平面都跟磁感线平行,线圈所在各处磁场的磁感应强度大小相等、方向不同,所以安培力与电流大小有关而与所处位置无关,电流越大,安培力越大,指针转过的角度越大,故选A、B、D.三、直流电动机导学探究如图7所示是直流电动机的工作原理图,它主要由蹄形磁铁、线圈、电刷和换向器等部件组成.其中两磁极间的磁场可近似看作匀强磁场.换向器是一对相互绝缘的半圆形铜环,它们通过固定的电刷与直流电源相连.图7(1)当线圈处于如图所示位置时,所受安培力情况如何?(2)直流电动机的线圈如何实现连续不停地朝一个方向转动的.答案(1)ab边中通入由a到b的电流时根据左手定则可知,ab边受向上的安培力,同理可判断bc边受向下的安培力,线圈顺时针转动.(2)为让线圈持续地转动下去,技术人员巧妙地使线圈两端与两个半圆形铜环相连并一起转动,同时在电路中安装了与半圆形铜环接触的电刷,由此通过电流的周期性换向,确保线圈受到的安培力始终起到推动线圈往同一个方向持续转动的效果.如图8所示,在一直流电动机的气隙中(磁极和电枢之间的区域),磁感应强度为0.8 T.假设在匀强磁场中垂直放有400匝电枢导线,电流为10 A,导线的有效长度为0.15 m,图8求:(1)电枢导线ab边所受安培力的大小;(2)线圈转动的方向.答案(1)480 N(2)从外向里看为顺时针方向解析(1)根据安培力公式,电枢导线ab边所受安培力的大小为F安=NBLI=400×0.8×0.15×10 N=480 N.(2)在题图位置,由左手定则知ab边所受安培力方向向上,dc边所受安培力方向向下.则从外向里看,线圈沿顺时针方向转动.1.(电流天平)如图9所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度.它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为l,处于匀强磁场中,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过逆时针方向电流I时,调节砝码使两臂达到平衡.下列说法中正确的是()图9A.线圈只有bc边受到安培力B.线圈受到的磁场对它的力方向水平指向纸内C.若电流大小不变而方向反向,线圈仍保持平衡状态D.若发现左盘向上翘起,则增大线圈中的电流可使天平恢复平衡答案 D解析bc边、ab边和cd边的部分处于磁场中,处于磁场中的导线都受到安培力,故A错误;根据左手定则可知线圈受到的磁场对它的力方向竖直向上,故B错误;若电流大小不变而方向反向,线圈受到的安培力方向改变,根据受力可知,此时线圈不能保持平衡状态,故C错误;发现左盘向上翘起,则增大线圈中的电流,使线圈受到向上的安培力增大,可使天平恢复平衡,故D正确.2.(磁电式电表)(多选)关于磁电式电表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场,下列说法正确的是()A.该磁场的磁感应强度的大小处处相等,方向相同B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同,大小不等C.使线圈平面始终与磁感线平行D.该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小都相等答案CD解析磁电式电表内的磁铁和铁芯之间有均匀辐向分布的磁场,使线圈平面始终与磁感线平行,故C正确;该磁场中距轴线等距离处的磁感应强度的大小处处相等,但方向不同,故A、B错误,D正确.3.(直流电动机的原理)如图10所示是直流电动机的模型,闭合开关后线圈顺时针转动.现要线圈逆时针转动,下列方法中可行的是()图10A.只改变电流方向B.只改变电流大小C.换用磁性更强的磁铁D.对换磁极同时改变电流方向答案 A解析直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,它的转动方向将改变.但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变,故A正确.考点一电流天平1.如图1所示的电流天平,可用来测量匀强磁场的磁感应强度B.当单匝线圈通以电流I时,在天平另一端加上质量为m的砝码,天平平衡.线圈的水平边长为l,所受安培力大小F安=mg,则()图1A .B =mg IlB .B =Il mgC .B =mgIlD .B =0答案 A解析 根据题意知F 安=mg ,而F 安=BIl ,解得B =mg Il,故A 正确,B 、C 、D 错误. 2.图2甲是一电流天平,用它可以测量右侧螺线管内的磁感应强度,图乙是其结构示意图.如图丙所示,现在电流天平最右端的导线(质量不计)中通以由外向里的电流,螺线管内的磁场水平向右,天平处于不平衡状态.下列哪个措施可能使电流天平恢复平衡( )图2A .将磁场方向反向,减小电流IB .将电流I 减小且反向C .仅将电流I 减小D .仅将电流I 增大答案 C解析 根据左手定则可知导线所受安培力向下,又因为天平向右倾斜,则可知安培力偏大,所以要使天平恢复平衡,应该减小安培力的大小,根据F =BIL 可知:A 项,将磁场方向反向,减小电流I ,导线所受安培力大小减小,方向反向,天平将向左倾斜,故A 错误;将电流I 减小且反向,导线所受安培力大小减小,方向反向,天平将向左倾斜,故B 错误;仅将电流I 减小,导线所受安培力的大小减小,方向不变,天平可能恢复平衡,故C 正确;仅将电流I 增大,导线所受安培力的大小增大,方向不变,天平会向右倾斜的更厉害,故D 错误.3.如图3所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同,边长MN 相等,将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是( )图3答案 A解析四个线圈在磁场中的等效长度不同,A线圈等效长度最大,根据F=nBIL,A所受磁场力最大,当磁场发生微小变化时,A线圈对应的天平最容易失去平衡.考点二磁电式电表4.(多选)实验室经常使用的电流表是磁电式电表.这种电流表的构造如图4甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的.当线圈通以如图乙所示的恒定电流时(b端电流方向垂直纸面向内),下列说法正确的是()图4A.当线圈在如图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向上B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动C.线圈通过的电流越大,指针偏转角度越小D.电流表表盘刻度均匀答案BD解析由左手定则可判定:当线圈在如题图乙所示的位置时,b端受到的安培力方向向下,故A错误;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋弹簧被扭动,则线圈受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;线圈中通过的电流越大,线圈受到的安培力越大,指针偏转的角度越大,故C错误;在线圈转动的范围内,线圈平面始终与磁感线平行,且磁感应强度大小相等,故各处安培力大小相同,表盘刻度均匀,故D正确.考点三直流电动机5.某物理兴趣小组利用课外活动时间制作了一部温控式电扇(室温较高时,电扇就会启动),其设计图分为温控开关、转速开关及电动机三部分,如图5所示,其中温控开关为甲、乙两种金属材料制成的双金属片.对电动机而言,电扇启动后,下列判断正确的是()图5A.要使电扇转速加大,滑动片P应向B移动B.面对电扇,电扇沿顺时针方向转动C.面对电扇,电扇沿逆时针方向转动D.电扇有时顺时针方向转动,有时逆时针方向转动答案 B解析滑动片P向B移动时,线圈中电流减小,电扇转速减小;由左手定则可判断线圈各边所受安培力的方向,可知电扇顺时针转动.6.电磁弹射利用电磁的能量来推动被弹射的物体向外运动,电磁炮就是利用电磁弹射工作的.电磁炮的原理如图6所示,则炮弹导体滑块受到的安培力的方向是()图6A.竖直向上B.竖直向下C.水平向左D.水平向右答案 C解析由左手定则可知,炮弹导体滑块受到的安培力的方向水平向左,故选C.7.如图7,电流天平是一种测量磁场力的装置.两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ,线圈Ⅰ固定,线圈Ⅱ置于天平托盘上.当两线圈均无电流通过时,天平示数恰好为零.下列说法正确的是()图7A.若两线圈电流方向相反,则天平示数为负B.若两线圈电流方向相同,则天平示数为负C.若只有线圈Ⅰ通恒定电流,则天平示数为负D.线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力答案 B解析当天平示数为负时,说明两线圈相互吸引,两线圈电流方向相同,当天平示数为正时,说明两线圈相互排斥,两线圈电流方向相反,故A错误,B正确;若只有线圈Ⅰ通恒定电流,两线圈不会存在相互作用,天平示数为零,故C错误;线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力不是一对相互作用力,它们作用在同一个物体上,故D错误.8.某科研单位制成了能把2.2 g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10 km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2 km/s).如图8所示,若轨道宽为2 m,长为100 m,通过的电流为10 A,试求轨道间所加匀强磁场的磁感应强度大小.(轨道摩擦不计)图8答案55 T解析根据v t2-v02=2as得炮弹的加速度大小为a=v t22s=(10×103)22×100m/s2=5×105 m/s2.根据牛顿第二定律F=ma得炮弹所受的安培力大小F=ma=2.2×10-3×5×105 N=1.1×103 N.根据安培力公式F=ILB,得B=FIL =1.1×10310×2T=55 T.。
物理3-1课程实施方案
选修模块选修3-1 课程实施方案富县高级中学陈熠本模块是选修模块。
物理学有自己的实验基础和逻辑结构,有广泛的技术应用,它是人类文化的重要组成部分,它的发展深刻地影响着人类的生产和生活方式。
在本模块中,学生将比较全面地学习物理学及其技术应用,了解它与社会发展以及人类文化的互动作用。
场是除实物以外物质存在的另一种形式。
学生将通过电场和磁场的学习加深对于世界的物质性和物质运动的多样性的认识。
本模块中的概念和规律是进一步学习物理学的基础,是高中物理核心内容的一部分。
电磁学的研究成果及其技术应用改变了人类的生活。
现代生活中处处都会遇到电的知识。
本模块对于进一步学习科学技术是非常重要的。
本模块划分为以下三个二级主题:第一部分:内容标准的具体要求第一章电荷的相互作用第一章教材分析本章以自然现象为背景,问题串为线索,多种活动形式为载体,把三维目标要求渗透在活动过程里,引导学生去主动、积极地思考和探索。
本章内容突现静电知识的探究过程和方法,突出静电知识的应用价值。
本章知识中,电荷守恒与电荷相互作用规律的建立这一内容即是重点,又是难点。
1.1静电现象与电荷内容标准了解带电的原因,会用原子结构和电荷守恒的知识分析摩擦起电、感应起电,了解电荷守恒定律。
具体要求1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.2.知道摩擦起电,知道摩擦起电不是创造了电荷,而是使物体中的正负电荷分开.3.知道静电感应现象,知道静电感应起电不是创造了电荷,而是使物体中的电荷分开.4.知道电荷守恒定律.5.知道什么是元电荷.重点:电荷守恒定律难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。
1.2探究电荷相互作用规律内容标准知道点电荷,体会科学研究中的理想模型方法。
知道两个点电荷间相互作用的规律。
通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性与统一性。
具体要求1.掌握库仑定律,要求知道点电荷的概念,理解库仑定律的含义及其公式表达,知道静电力常量.2.会用库仑定律的公式进行有关的计算.3.知道库仑扭秤的实验原理.重点:掌握库仑定律难点:会用库仑定律的公式进行有关的计算1.3静电与生活内容标准了解静电现象及其在生活和生产中的应用。
3.4通电导线在磁场中受到的力——人教版高中物理选修3-1教案
3.4通电导线在磁场中受到的力(教案)横县百合完全中学:韦衍虎〖教材分析〗安培力的方向和大小是本节的重点内容,也是这一章的重点内容之一。
安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系(左手定则)是本节的难点,比如:安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直,但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度;当电流方向与磁感应强度的方向垂直时,安培力最大。
正确应用左手定则也是本章的难点之一。
〖学情分析〗空间想象能力对本节学习至关重要,但学生这方面比较薄弱,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,对此学生常常混淆,需要一定的巩固训练。
刚学磁感应强度,对电流与磁场的方向关系的认识主要停留在垂直这种特殊情况上,这堂课要加强对方向角的认识。
另外安培力是导线的总体长度在磁场中收到的力的总和,这一点可以缓一步提醒,不要急于求成。
〖教学目标〗知识与技能:1、知道什么是安培力,会推导安培力公式。
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。
过程与方法:通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
情感态度与价值观:1、通过推导一般情况下安培力的公式,使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理,感受物理知识的相互联系。
〖教学重难点〗教学重点:安培力的大小计算和方向判定。
教学难点:用左手定则判定安培力的方向。
〖教法与学法〗教法:讲授法、实验法、谈论法学法:观察体验法、推论法,归类比较法、等效分析法、二维视图法〖信息技术的融合〗在课件中插入动态图〖教学过程〗一、新课引入初次见面也没有什么礼物送给大家,我做了一个小爱心,送给大家,希望大家喜欢。
(播放动图、音频)问题:为什么“心”会转动?其中会有怎么样的规律呢?通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。
安培在这方面有杰出的贡献,为了纪念他,我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
高中物理选修3-1课件:3.4-(一)安培力方向和大小+课件
3、左手定则和安培定则的区别和联系: 因果关系不同 安培定则中的“电流”是“因”,“磁场”为
“果”,正是有了电流才出现了由该电流产生的磁场。
左手定则中的“电流”和“磁场”都是“因”,磁 场对通电导线的作用力为“果”,两个“因”对 “果”来说缺一不可。
2、当通电导线与磁感线垂直时,所受的安培力最大,
Fmax=BIL 3、当通电导线与磁感线斜交时,所受的安培力介于
最大值和零之间。 F=B⊥IL
魂古
总人
要云
有:
一“
个读
在万
路卷
上书
。,
”行
从万
古里
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今。
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旅:
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You made my day!
都要 是么
相读
辅书
相,
成要
的么
两旅
件行
事,
。身
。体
和
灵
我们,还在路上……
磁场对 通电导线的作用力
安培力 方向 大小
I F
B
I F
B
I F
B
F、B、I方向关系:
安培力方向既与电流方向垂直 F
又与磁场方向垂直,即垂直于电流 B
Hale Waihona Puke 和磁场所在的平面。B与I可以不垂直,但
I
F一定垂直于B,F一定垂直于I。
B与I间的
夹角为90°
F
F
B
B
I
I
B与I间的 夹角为60°
B与I间的 夹角为45°
高二物理优质教案安培力的应用
高二物理优质教案安培力的应用一、教学内容本节课选自人教版高中物理选修31第二章第六节,主题为“安培力的应用”。
主要内容涵盖安培力定律的应用实例分析,包括电流在磁场中受到的安培力计算、安培力在电动机和发电机中的应用等。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力定律,并能运用其解决实际问题。
2. 使学生了解安培力在电动机和发电机中的应用,提高学生的实际应用能力。
3. 培养学生的科学思维和团队协作能力。
三、教学难点与重点教学难点:安培力定律的应用,尤其是电动机和发电机中安培力的计算。
教学重点:安培力定律的理解,以及在实际问题中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具:电流表、电压表、磁铁、导线、电池、电动机和发电机模型等。
2. 学具:学生分组实验所需器材,包括电流表、电压表、磁铁、导线、电池等。
五、教学过程1. 实践情景引入:展示电动机和发电机的工作原理,引导学生思考安培力在其中所起的作用。
2. 理论讲解:(1)复习安培力定律,引导学生运用安培力解决实际问题。
(2)讲解安培力在电动机和发电机中的应用,让学生了解其实际意义。
3. 例题讲解:(1)计算电流在磁场中所受的安培力。
(2)分析电动机和发电机中安培力的作用。
4. 随堂练习:(1)分组讨论,解决实际问题。
(2)选取典型题目,进行讲解和讨论。
5. 分组实验:让学生亲自动手验证安培力定律,并观察电动机和发电机的工作原理。
六、板书设计1. 安培力定律的公式和适用条件。
2. 安培力在电动机和发电机中的应用。
3. 典型例题及解题步骤。
七、作业设计1. 作业题目:(1)计算题:求电流在磁场中受到的安培力。
(2)分析题:分析电动机和发电机中安培力的作用。
2. 答案:(1)计算题答案:根据安培力定律,F = BIL,其中B为磁感应强度,I为电流强度,L为导线长度。
(2)分析题答案:安培力在电动机中起到转换电能的作用,在发电机中起到转换机械能的作用。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对安培力定律的理解和应用掌握情况,以及实验操作过程中的问题。
高中物理人教版安培力教案
高中物理人教版安培力教案一、教学内容本节课选自高中物理人教版选修31第三章第4节,详细内容包括:安培力的定义,安培力的大小计算,安培力的方向判断,通电螺线管和电流表的工作原理。
二、教学目标1. 理解安培力的概念,掌握安培力的大小计算和方向判断。
2. 了解通电螺线管和电流表的工作原理,能运用安培力解释相关现象。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
三、教学难点与重点重点:安培力的大小计算和方向判断。
难点:通电螺线管和电流表的磁场分布及安培力的应用。
四、教具与学具准备教具:磁铁、通电螺线管、电流表、演示用安培力实验装置。
学具:学生分组实验用安培力实验装置、电流表、导线、电源。
五、教学过程1. 实践情景引入利用磁铁和通电螺线管演示磁铁吸引铁钉的现象,引导学生思考:为什么通电螺线管能吸引铁钉?2. 基本概念讲解介绍安培力的定义,引导学生了解安培力是电流在磁场中受到的力。
3. 例题讲解讲解安培力的大小计算和方向判断,结合具体例题进行分析。
4. 随堂练习出具有代表性的练习题,让学生独立完成,巩固所学知识。
5. 实验操作学生分组进行安培力实验,观察安培力与电流、磁场的关系,并记录实验数据。
6. 知识拓展介绍通电螺线管和电流表的工作原理,引导学生运用安培力解释相关现象。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的大小计算和方向判断3. 通电螺线管和电流表的工作原理七、作业设计1. 作业题目:(1)计算题:已知电流和磁场,求安培力的大小和方向。
(2)分析题:分析通电螺线管和电流表的磁场分布。
2. 答案:(1)安培力的大小:F = BIL,其中B为磁感应强度,I为电流,L为导线长度。
(2)安培力的方向:根据右手定则判断。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课的教学效果,学生的掌握情况,对实验操作的熟练程度。
2. 拓展延伸:引导学生了解安培力的应用,如电机、发电机等,激发学生的学习兴趣。
重点和难点解析1. 安培力的大小计算和方向判断2. 实验操作中的通电螺线管和电流表的磁场分布3. 作业设计中安培力计算题和分析题的解答详细补充和说明:一、安培力的大小计算和方向判断安培力的大小计算依据公式 F = BIL,其中B为磁感应强度,I为电流强度,L为导线长度。
高中物理人教版安培力教案
高中物理人教版安培力教案一、教学内容本节课选自人教版高中物理选修31第二章第4节,主要详细讲解安培力的计算及其应用。
内容包括:安培力的大小与方向,安培力作用下的电流表指针偏转,安培力在磁场中的应用。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力的计算公式,理解安培力与电流、磁场的关系。
2. 培养学生运用安培力解决实际问题的能力。
3. 使学生了解安培力在科技发展中的应用,提高学生的学习兴趣。
三、教学难点与重点重点:安培力的计算公式及其应用。
难点:安培力方向的理解,安培力作用下的电流表指针偏转现象。
四、教具与学具准备1. 磁场模型、电流表、导线、电池等实验器材。
2. 安培力计算公式、电流表指针偏转原理的PPT。
五、教学过程1. 实践情景引入利用电流表指针偏转的实验现象,引发学生思考:电流在磁场中为什么会受到力的作用?2. 基本概念讲解详细讲解安培力的定义,引导学生学习安培力的计算公式。
3. 例题讲解通过例题,演示安培力的计算方法,并分析安培力方向与电流、磁场的关系。
4. 随堂练习让学生独立完成安培力计算的练习题,巩固所学知识。
5. 实验演示演示安培力作用下的电流表指针偏转现象,引导学生理解安培力的实际应用。
6. 知识拓展介绍安培力在科技发展中的应用,如电机、发电机等。
六、板书设计1. 安培力的定义、计算公式、方向判定方法。
2. 安培力作用下的电流表指针偏转原理。
七、作业设计1. 作业题目:(1)计算给定电流和磁场下的安培力大小和方向。
(2)分析安培力在电机中的应用。
2. 答案:(1)安培力大小:F = BIL,方向:右手定则判定。
(2)安培力在电机中的应用:通过安培力实现电能与机械能的转换。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:对本节课的教学效果进行反思,针对学生的掌握情况,调整教学方法。
2. 拓展延伸:引导学生学习电磁感应现象,了解安培力与其他电磁现象的联系。
重点和难点解析1. 安培力的计算公式及其应用2. 安培力方向的理解3. 安培力作用下的电流表指针偏转现象4. 实践情景引入和例题讲解5. 作业设计一、安培力的计算公式及其应用1. 电流元的概念:电流元是指电流在空间中的微小段,其长度为L,电流为I。
2024年高中物理选修基本概念安培力教案
2024年高中物理选修基本概念安培力教案一、教学内容本节课选自高中物理选修教材第三章第五节,主题为“安培力”。
详细内容包括安培力的定义、计算公式、安培力定律的应用,以及安培力在实践中的具体表现。
二、教学目标1. 让学生了解安培力的基本概念,掌握安培力的计算公式。
2. 培养学生运用安培力解决实际问题的能力。
3. 通过安培力的学习,使学生进一步理解磁场与电流相互作用的物理规律。
三、教学难点与重点重点:安培力的计算公式,安培力定律的应用。
难点:安培力方向的理解,安培力在复杂电流分布中的计算。
四、教具与学具准备1. 教具:电流表、磁场发生器、导线、演示用安培力实验装置。
2. 学具:计算器、笔记本、铅笔。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟)利用演示用安培力实验装置,让学生观察电流在磁场中受到力的现象,引发学生对安培力的兴趣。
2. 基本概念讲解(15分钟)介绍安培力的定义,阐述安培力与电流、磁场之间的关系。
3. 例题讲解(10分钟)讲解安培力的计算公式,通过典型例题,演示如何运用安培力解决实际问题。
4. 随堂练习(10分钟)让学生完成教材中的练习题,巩固所学知识。
5. 安培力定律的应用(10分钟)分析安培力定律在实际应用中的例子,如电动机、发电机等。
梳理本节课所学内容,强调重点,解答学生疑问。
七、作业设计1. 作业题目:(1)计算题:已知电流和磁场,求安培力的大小和方向。
(2)应用题:分析电动机中安培力的作用。
2. 答案:(1)安培力大小:F = BILsinθ,其中B为磁场强度,I为电流大小,L为导线长度,θ为导线与磁场的夹角。
(2)安培力方向:根据左手定则判断。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对于安培力的概念和计算公式掌握情况良好,但部分学生对安培力方向的理解仍有困难,需要在课后进行个别辅导。
2. 拓展延伸:引导学生了解安培力在高新技术领域的应用,如磁悬浮列车、磁流体发电机等,激发学生的学习兴趣。
高中物理选修基本概念安培力教案
高中物理选修基本概念安培力教案一、教学内容本节课选自高中物理选修教材第三章第三节,主题为“安培力”。
教学内容主要包括安培力定律的表述、计算公式及其应用,涉及电流与磁场相互作用的基本概念。
二、教学目标1. 让学生理解安培力的概念,掌握安培力定律的表述和计算公式。
2. 培养学生运用安培力解决实际问题的能力。
3. 激发学生对物理现象的好奇心,提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点:安培力的计算公式及其应用。
难点:安培力与电流、磁场之间的关系。
四、教具与学具准备教具:电流表、磁针、导线、电源、演示用安培力实验装置。
学具:计算器、笔记本、教材。
五、教学过程1. 实践情景引入(1)展示电流表和磁针,引导学生观察电流与磁场相互作用的实验现象。
(2)提问:电流与磁场之间有什么关系?如何计算电流在磁场中所受的力?2. 例题讲解(1)讲解安培力的定义,引导学生学习安培力定律。
(2)给出例题,演示如何计算安培力。
3. 随堂练习(1)让学生自主完成教材上的练习题。
(2)针对学生遇到的问题进行解答。
4. 讲解安培力的应用(1)介绍安培力在电机、发电机等设备中的应用。
(2)分析安培力在实际问题中的作用。
六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力定律的表述3. 安培力的计算公式4. 安培力的应用七、作业设计1. 作业题目(1)计算电流在磁场中受到的安培力。
(2)分析安培力在电机中的作用。
2. 答案(1)根据安培力公式,计算出电流在磁场中受到的力。
(2)结合电机的工作原理,分析安培力在电机中的作用。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思本节课的教学效果,针对学生的掌握情况调整教学方法。
2. 拓展延伸:引导学生学习电磁场理论,了解安培力与电磁场之间的关系。
重点和难点解析1. 安培力的计算公式及其应用。
2. 安培力与电流、磁场之间的关系。
3. 教学过程中的实践情景引入、例题讲解和随堂练习。
详细补充和说明:一、安培力的计算公式及其应用安培力的计算公式为:F = BILsinθ,其中B表示磁感应强度,I表示电流强度,L表示导线长度,θ表示导线与磁场方向的夹角。
高中物理人教版安培力教案
高中物理人教版安培力教案一、教学内容本节课选自人教版高中物理选修32第二章第4节,主要内容为安培力的概念、计算公式及其应用。
具体包括安培力定律的推导,安培力大小和方向的判断,以及安培力在电流载流子中的应用。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力的概念,理解安培力与电流、磁场的关系。
2. 使学生能够运用安培力计算公式解决实际问题,提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。
三、教学难点与重点重点:安培力的概念、计算公式及其应用。
难点:安培力方向的判断,安培力计算公式的运用。
四、教具与学具准备教具:电流表、磁场演示器、安培力演示器、投影仪。
学具:电流表、磁场演示器、直尺、圆规、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入(1)展示电流表,引导学生观察电流表指针偏转的现象。
(2)通过磁场演示器,让学生了解电流在磁场中会受到力的作用。
2. 例题讲解(1)讲解安培力定律的推导过程,引导学生理解安培力与电流、磁场的关系。
(2)通过安培力演示器,让学生直观地感受安培力的大小和方向。
3. 随堂练习(1)让学生计算给定电流和磁场下的安培力大小。
(2)判断给定电流和磁场下的安培力方向。
4. 知识巩固与拓展(1)讨论安培力在电流载流子中的应用,如电动机、发电机等。
(2)分析安培力在日常生活和工业生产中的应用实例。
六、板书设计1. 安培力的概念、计算公式。
2. 安培力方向的判断方法。
3. 安培力在电流载流子中的应用实例。
七、作业设计1. 作业题目(1)计算题:给定电流和磁场,求安培力大小和方向。
(2)分析题:分析安培力在给定电路中的作用。
2. 答案(1)计算题答案:根据安培力计算公式,代入给定数值求解。
(2)分析题答案:结合安培力的概念和应用,分析其在电路中的作用。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对安培力的概念和计算公式的掌握程度,以及对安培力方向判断的准确性。
2. 拓展延伸:引导学生了解安培力的微观机制,如洛伦兹力,以及安培力在高科技领域的应用,如磁悬浮列车等。
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2019-2020年高中物理选修(3-1)3.4《安培力的应用》word学案[学习目标定位] 1.知道直流电动机、磁电式电表的基本构造及工作原理.2.会分析导线在安培力作用下的转动与平衡问题.
一、直流电动机
1.电动机是利用安培力使通电线圈转动,将电能转化为机械能的重要装置.
电动机有直流电动机和交流电动机,交流电动机又分为单相交流电动机和三相交流电动机.2.原理:如图1中当电流通过线圈时,右边线框受到的安培力方向向下,左边线框受到的安培力方向向上,在安培力作用下线框转动起来.
图1
3.直流电动机的突出优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速.
二、磁电式电表
1.构造:磁铁、线圈、螺旋弹簧(又叫游丝)、指针、极靴、圆柱形铁芯等(如图2所示).
图2
2.原理:当被测电流通入线圈时,线圈受安培力作用而转动,线圈的转动使螺旋弹簧扭转形变,产生阻碍线圈转动的力矩.当两力矩平衡时,指针停留在某一刻度.电流越大,安培力就越大,指针偏角就越大.
一、直流电动机
[问题设计]
电动机是将电能转化为机械能的重要装置,在日常生活中有广泛的应用,电动机有直流电动机和交流电动机之分,通过课本“实验与探究”的学习,回答以下问题:
(1)电动机是在什么力的驱使下而转动的?
(2)直流电动机的优点是什么?有哪些用途?
答案(1)电动机是在线圈所受安培力的作用下转动的.
(2)通过调节输入电压很容易调节电动机的转速,用途为无轨电车、电气机车等.
二、磁电式电表
[问题设计]
1.磁电式电流表的构造是怎样的?
答案最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈.
2.磁电式电流表的原理是什么?
答案通电线圈在磁场中受安培力而转动.
3.磁电式电流表优点、缺点各是什么?
答案磁电式电流表优点:刻度均匀,灵敏度高;缺点:量程小,正常使用时必须进行改装.4.指针偏转的角度与通入的电流大小有怎样的关系?
答案指针偏转的角度和电流大小成正比.
一、直流电动机及磁电式电表的原理
例1 (单选)如图3中①②③所示,在匀强磁场中,有三个通电线圈处于如图所示的位置,则( )
图3
A.三个线圈都可以绕OO′轴转动
B.只有②中的线圈可以绕OO′轴转动
C.只有①②中的线圈可以绕OO′轴转动
D.只有②③中的线圈可以绕OO′轴转动
解析①线圈中导线受力在水平方向;②线圈中导线受一转动力矩;③线圈中导线不受力.答案 B
例2 (单选)实验室经常使用的电流表是磁电式仪表.这种电流表的构造如图4甲所示.蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的.当线圈通以如图4乙所示的电流,下列说法错误的是( )
图4
A.线圈转到什么角度,它的平面都跟磁感线平行
B.线圈转动时,螺旋弹簧被扭动,阻碍线圈转动
C.当线圈转到如图乙所示的位置,b端受到的安培力方向向上
D.当线圈转到如图乙所示的位置,安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
解析磁场是均匀地辐向分布,所以磁感线始终与线圈平面平行,即始终与线圈边垂直,故A正确;当通电后,处于磁场中的线圈受到安培力作用,使其转动,螺旋弹簧被扭动,则受到弹簧的阻力,从而阻碍线圈转动,故B正确;由左手定则可判定:当线圈转到如图乙所示的位置,b端受到的安培力方向向下,故C错误;由左手定则可判定:当线圈转到如图乙所示的位置,b端受到的安培力方向向下,a端受到的安培力方向向上,因此安培力使线圈沿顺时针方向转动,故D正确.
答案 C
二、导线在安培力作用下的运动问题
例3 (单选)如图5所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( )
图5
A.顺时针转动,同时下降
B.顺时针转动,同时上升
C.逆时针转动,同时下降
D.逆时针转动,同时上升
解析画出蹄形磁铁的两条磁感线,在磁感线与电流相交处分别取一小
段电流,如图中的BC、AD两段,由左手定则可知,AD段受的安培力垂
直纸面向外,BC段受的安培力垂直纸面向里,故导线将绕轴线OO′顺
时针旋转(俯视),当导线转动90°时(特殊位置法),由左手定则可知,
导线受向下的安培力作用,所以导线在顺时针转动的同时还向下运动,
即答案为A.
答案 A
规律总结判定安培力作用下物体的运动方向有以下几种方法:
(1)电流元法
即把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段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,最后确定运动方向.
(2)特殊位置法
把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向,从而确定运动方向.
(3)等效法
环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.
(4)利用结论法
①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;
②两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势.利用这些结论分析,可事半功倍.
三、导线在安培力作用下的平衡问题
例4 如图6所示,光滑导轨与水平面成α角,导轨宽L.有大小为B的匀强磁场,方向垂直导轨面,金属杆长为L,质量为m,水平放在导轨上.当回路中通过电流时,金属杆正好能静止.求:电流的大小为多大?磁感应强度的方向如何?
图6
解析在解这类题时必须画出截面图,只有在截面图上才能正确表示
各力的准确方向,从而弄清各矢量方向间的关系.因为B垂直轨道面,
又金属杆处于静止状态,所以F必沿斜面向上,由左手定则知,B垂
直轨道面向上.
大小满足BIL=mg sin α,I=mg sin α/BL.
答案mg sin α/BL方向垂直导轨面向上
方法点拨在实际的分析中,安培力、电流方向、以及磁场方向构成一个空间直角坐标系,在平面上进行空间判断安培力的方向上有很大的难度,所以在判断一些复杂的安培力方向时都会选择画侧视图的方法,这样使得难以理解的空间图转化成易于理解的平面图.。