选修3-1 3.4通电导线在磁场中受到的力

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人教版物理选修3-1 3.4电导线在磁场中受到的力

F
I
B B
F
I
B
B
I
F
F
I
B
I
30 °
F
α
两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用
结论: 同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。用相关知识解释本实验结果。
同向电流
反向电流
F F F
F
思考与讨论如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反向，则安培力的方向是不是也反向？
I
I
I B
F=BIL
F=0
F=2BIR
练习1、如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L=0.5m 的光滑平行金属导轨，在导轨上横放一根质量为 m=0.2kg 的金属棒 ab，电源电动势E=12V，内阻r=0.3Ω，磁场方向垂直轨道所在平面，B=0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）由导线受力平衡求安培力 a 解：由导线静止平衡得:
F安 mg sin 30 解得: F安 0.5mg =1N
B
B
FN
F
R
Er b 30°
由安培力的计算公式电流求 F安 1 由 F安 =BIL 得 I A 2.5A B L 0.8 0.5 由闭合电路欧姆定律求电阻
根据闭合电路欧姆定律
E E 12 I 得：R= r 0.3 4.5 Rr I 2.5
a F
b F
线框向右移动
d
B
c
电流微元法 B F方向 F方向×
特殊位置法分析运动
B

物理人教选修3-1教学设计：3.4 通电导线在磁场中受到的力含解析

教学设计4 通电导线在磁场中受到的力本节分析本节是在学习了磁场基本概念的基础上，进一步通过实验探究和逻辑推理让学生了解磁场对通电导线的力的作用.安培力是磁场基本特性的应用之一，也是高考的重要知识点之一，学好本节可以为后面学习“运动电荷在磁场中受到的力”及“带电粒子在匀强磁场中的运动”两节课做好铺垫；也可以为今后学习“电磁感应”及力电综合问题打下基础.学情分析学生通过前面的学习已经了解了磁场的一般现象,知道了如何形象地描述磁场的磁感线，建立了磁感应强度的概念，本节是在这些基本知识的基础上继续学习磁场对电流的作用.本节学习的重点是安培力的大小和方向,而弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是学生学习的一个难点。

教学目标●知识与技能（1）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.知道安培力的方向与电流、磁感应强度的方向都垂直，并会用左手定则判断安培力的方向。

（2)推导匀强磁场中安培力的表达式,计算匀强磁场中安培力的大小.（3）知道磁电式电流表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理。

●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F＝ILB sin θ，使学生掌握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●重点：安培力的方向和大小的计算，左手定则.●难点:安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系.教学方法实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法.教学准备蹄形磁铁2个、铁架台1个、线圈、电池、木板、内含磁铁的手套一只、开关、电流相互作用演示器一套、三支颜色不同的箭头、橡皮泥.教学设计（设计者：钱墨君）教学过程设计【演示2】如教材第92页图3。

4—3所示,连接好电路，分析通电平行直【引入】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阅读教材第93页图3.4-5，引导学生板书设计4 通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向左手定则：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．二、安培力的大小1.垂直于磁场B放置、长为L的一段导线，当通过的电流为I 时，它所受的安培力F＝ILB2。

物理选修3-1人教版 3.4通电导线在磁场中受到的力 (共21张PPT)(优质版)

3.4通电导线在磁场中受到的力
练习、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的
正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是___C____。
A．静止不动
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动
D．N极向纸内，S极向纸外转动
4.如图11-1-6所示，六根彼此绝缘的导线相互垂直放置，
的事就赶紧去做，并且尽量把它做到最好，这样才不会留下太多的遗憾和悔恨。淡看人生苦痛，淡薄名利，心态积极而平衡，有所求而有所不求，有所为而有所不为，不用刻意掩饰自己，不用势利逢迎他人，只是做一个简单真实的自己。63.你所做的事情，也许暂时看不到成果，但不要灰心或焦虑，你不是没有成长，而是在扎 64.无论你从事什么行业，只要做好两件事就够了：一个是专业、一个是人品。专业决定了你的存在，人品决定了你的人脉；剩下的就是坚持。65.给自己的三句话：一、年轻，什么都还来得及;二、不要纠缠于小事;三、你现在遇到的事都是小事。66.生活只有两种选择：重新出发，做自己生命的主角；抑或停留在原地，做别人的配角。67.决定你的人生高度的，不是你的才能，而是你的人生态度！限制你的，从来就不是什么年龄，而是你的心态！68.水再浑浊，只要长久沉淀，依然会分外清澄；人再愚钝，只要足够努力，一样能改写命运！69.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许是因为你正处于人生的上坡路；只有尽全力，才能迎来美好的明天！70.有理想，有目标，攒足力量向前冲;有勇气，有信心，艰苦奋斗不放松;有恒心，有毅力，百折不挠不认输;加把劲，提提神，前途光明见曙光。71.想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？72.人生从来没有固定的路线，决定你能够走多远的，并不是年龄，而是你的努力程度。无论到了什么时候，只要你还有心情对着糟糕的生活挥拳宣战，都不算太晚。迟做，总比不做好！73.任何打击都不应该成为你堕落的借口，你改变不了这个世界，但你可以改变自己，选择一条正确的路，坚定的走下去。74.也许你一生中走错了不少路，看错不少人，承受了许多的叛逆，落魄得狼狈不胜，但都无所谓，只要还活着，就总有盼望，余生很长，何必慌张 75.这世界上，没有能回去的感情。就算真的回去了，你也会发现，一切已经面目全非回去的，只是存于心底的记忆。是的，回不去了，所以，我们只能一直往前。76.鸡汤再有理，终究是别人的总结。故事再励志，也只是别人的经历，只有你自己才能改变自己。77.理想艰险，遇到再大的困难，想着为自己的理想奋斗，也不会选择放弃。即使在阴霾的云沙下，也会想到苍天苏醒的风和日丽。即使在封闭的角落中也会让心灵驰骋在广阔的草原上。78.只要勇于去博，英勇去闯，就可闯出一片属于自己天地，以实现人生出色。不管结局能否完美，至少你享受拼搏的过程，就是人生的成功，就是胜者。79.一个人想要优秀，你必须接受挑战！一个人想要尽快优秀，就要寻找挑战！80.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许是因为你正处于人生的上坡路；只有尽全力，才能迎来美好的明天！81.每个人都有一行热泪，苦也要面对，因为坚强；每个人都有无言的伤，痛也要承受，因为成长。82.每一份坚持都是成功的累积！只要相信自己，总会遇到惊喜；每一种生活都有各自的轨迹！记得肯定自己，不要轻言放弃；每一个清晨都是希望的开始，记得鼓励自己！83.我没有靠山，自己就是山！我没有天下，自己打天下！我没有资本，自己赚资本！这世界从来没有什么救世主。我弱了，所有困难就强了。我强了，所有阻碍就弱了！活着就该逢山开路，遇水架桥。生活，你给我压力，我还你奇迹！.你要记得，在这个世界上，你是独一无二的，没人像你，你也不需要去代替谁。在你的人生舞台上，你是自己的主角，不需要去做谁

人教版高中物理选修3-1 3.4 通电导线在磁场中受到的力(共23张PPT)

第四节磁场对通电导线的作用力
通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向
演示实验：按照图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
2、上下交互磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
一.安培力的向
F
B I
左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
流通过时相比较，磁铁受到的支持力N 和摩擦力f 将 (
)C （A）N减小，f=0; （B）N减小，f≠0;
（C）N增大，f=0; （D）N增大，f≠0.
解：画出电流所在处的磁感应线及该点的磁场方向如图：
由左手定则，磁场力F方向如图:
F
由牛顿第三定律，
B
磁铁受到等大反向的力F
I
对磁铁进行受力分析：
可知支持力N 增大，摩擦力f =0
S
N
F
3 如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即
与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力f ( ) C （A）N减小，f 向左; （B）N减小，f 向右; （C）N增大，f 向左; （D）N增大， f 向右.
(A)适当增大电流I (B)将电流反向并适当改变大小 (C)适当增大磁场 (D)将磁场反向并适当改变大小
AC
6 两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，
其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流
按图示方向通入两条导线时，CD导线将……（）D
A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB

人教版高二物理选修3-1：3.4通电导线在磁场中受到的力课件

求：（1）导体棒受到的安培力；（2）导体棒受到的摩擦力；（3）若将磁场方向改为竖直向上，要使金属杆继续保持静止，且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度的大小？
解析：（1）根据闭合电路欧姆定律得：I=E/(R+r)=1.5A；
导体棒受到的安培力为：F安=ILB=0.3N，由左手定则可知，安培力沿斜面向上。
（1）ab棒向左摆起的最大高度 h=0.45m （2）匀强磁场的磁感应强度 B=0.2T
3．如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为L，共N匝，线圈下端悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时 (方向如图)，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，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，天平重新平衡。由此可知磁感应强度的方向和大小是（ B ） A．向里，(m1-m2)g/NIL B．向里，mg/2NIL
导体棒受到的摩擦力为0.06N；
此时磁场磁感应强度的大小为0.5T。
Байду номын сангаас
【运动的通电导体棒】
1.通电导体棒在磁场中运动时，一般指导体棒有一定的加速度，我们可以在对导体棒进行受力分析研究的基础上，根据题目涉及的物理量可选择不同的解题方法进行求解。
2.若涉及加速度时利用牛顿第二定律求解；若涉及速度和时间利用动量定理求解；涉及速度和位移利用动能定理来求解。
C．向外，(m1-m2)g/NIL D．向外，mg/2NIL
4.如图，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，求：（1）画出导体棒ab受力分析示意图；

人教版高中物理选修3-1第三章3.4通电导线在磁场中受到的力课件(共10张PPT)

6
二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
7
B1
B2
F = sinθ
8
【例题3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)
10
【答案】由左手定则作答。
F
F
×F
F
【总结1】安培力的方向永远与导线垂直，但磁场和导线
不一定垂直。
4
【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【总结2】安培力的方向永远与导线垂直。
5
规律总结1：安培力总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面，即F⊥B，F ⊥ I,但B与I不一定垂直（与电场力和场强方向有区别）。平行通电导线之间的相互作用规律总结2：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。
【答案】R=0.2Ω
9
三. 磁电式电表
极靴与圆柱体间磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行
1、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，所以性格线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
2、线圈中的电流方向改变时，安培力的方向也随着改变，指针的方向也随着改变，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
第三章磁场
3.4磁场对通电导线的作用力
物理选修3-11
温故知新
1、电流元在物理学中，把很短一段通电导
线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流

高中物理人教版选修3-1：3.4通电导线在磁场中受到的力

3.4《通电导线在磁场中受到的力》导学案【学习目标】1、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL ；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。

2、左手定则熟练地判定安培力的方向。

3、知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点【重点难点】安培力的大小、方向，左手定则。

【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会磁场对电流的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？【知识链接】什么是磁感应强度？其定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。

【学习过程】一、安培力的方向用左手定则判定，安培力始终垂直于和所决定的平面，但和不一定垂直。

若它二者中任一量反向，F 将。

二、安培力的大小：如图：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= 。

当θ=90°时，安培力最大，Fmax=当θ=0°或θ=180°时，安培力为。

【典型例题】例1、见课本94页第1题例2、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L ，倾角为θ，轨道间接有电动势为E （内阻不计）的电源，现将一根质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使ab 杆静止，[希望可以帮到您]（1）所加垂直于导轨平面方向的匀强磁场的磁感应强度多大？方向如何？ θB（2）所加竖直方向的匀强磁场的磁感应强度多大？方向如何？【训练测试】1.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是( )A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的[希望可以帮到您]B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直2．(2009·汕头模拟)如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( ) A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场3．一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中，导线上的电流方向由左向右，如图所示．在导线以其中心点为轴转动90°的过程中，导线受到的安培力( )A．大小不变，方向不变[希望可以帮到您]B．由零增大到最大，方向时刻变C．由最大减小到零，方向不变[来源:学§科§网]D．由零增大到最大，方向不变4．已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是它的四个侧视图四种可能的匀强磁场方向，其中能使杆ab与导轨之间摩擦力为零的图是( )5．如图所示，接通开关时，观察到金属棒动起来这说明________，断开开关后，将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后，再接通开关时你观察到________；这种现象说明________．6．如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，当电键K 闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°.[希望可以帮到您Z_X_X_K]【参考答案】1.答案：D解析：电流放入磁场中，不管电流与磁场是否垂直，安培力均垂直磁场和电流所确定的平面，即安培力总是垂直磁场方向，安培力总是垂直电流方向．2．答案：C解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．3．答案：D[希望可以帮到您希望可以帮到您]解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变．选项D正确．4．答案：AB解析：用左手定则判断各图中导电细杆的受力方向，再判断通电细杆所受的合力．5．答案：通电导线在磁场中受到力的作用；金属棒摆动的角度更大些；电流越强，导线受到的安培力越大[希望可以帮到您]6．答案：7Ω解析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解．金属棒平衡时的平面受力图，如图2所示．当MN平衡时，有mgsinθ－BILcosθ＝0①由全电路欧姆定律，得I＝ER＋R1＋r②由①、②式联立并代入数据，得R1＝7Ω.【学习反思】安培力的方向、磁感应强度的方向、电流的方向三者之间的关系怎样？画图说明。

高中物理选修3-1专题：3.4 通电导线在磁场中受到的力

3.4 通电导线在磁场中受到的力一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）1.如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，电流方向水平向右．用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于张紧状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（）A. 适当增大电流强度IB. 使电流反向并适当减小电流强度IC. 保持电流强度I不变，适当减小磁感应强度BD. 使电流反向，适当减小磁感应强度B2.在如图所示的匀强磁场中，标出了电流和磁场以及磁场对电流作用力的方向，其中错误的是（）A. B.C. D.3.两根通电的长直导线平行放置，电流大小分别为I1和I2，电流的方向如图所示，在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点，其中a、b在导线横截面连线的延长线上，c、d在导线横截面连线的垂直平分线上．则导线中的电流在这四点产生磁场的磁感应强度一定不为零的是（）A. a、b点B. b、c点C. c、d点D. a、d点4.已知通电长直导线周围某点的磁感应强B=K I,即磁感应强度B与导线中的电流I成R正比、与该点到导线的距离r成反比．如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相同的电流．a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o 点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A. o点处的磁感应强度最大B. a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C. c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D. a、b、c、d四点处磁感应强度的大小相等，方向不同5.如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会（）A. 纵向收缩，径向膨胀B. 纵向伸长，径向膨胀C. 纵向伸长，径向收缩D. 纵向收缩，径向收缩6.一通电直导线用细线悬挂于匀强磁场中，磁场及电流方向如图所示．通电导线所受安培力的方向是（）A. 水平向左B. 水平向右C. 竖直向上D. 竖直向下7.如图所示线框abcd在竖直面内，可以绕固定的OO′轴转动．现通以abcda电流，要使它受到磁场力后，ab边向纸外，cd边向纸里转动，则所加的磁场方向可能是（）A. 垂直纸面向外B. 竖直向上C. 竖直向下D. OO′上方垂直纸面向里，在OO′下方垂直纸面向外8.如图所示，两根平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B．垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．棒上通有图示方向的电流I，金属棒保持静止，则下列说法正确的是（）A. 金属棒受到四个力作用B. 金属棒所受摩擦力方向向右C. 减小电流，金属棒将向左运动D. 金属棒所受的重力与支持力是一对相互作用力9.如图所示，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反大小相等的电流，a、b两点位于两导线所在的平面内，则()A. b点的磁感应强度为零B. ef导线在a点产生的磁场方向垂直纸面向里C. cd导线受到的安培力方向向右D. 同时改变两导线的电流方向，cd导线受到的安培力方向不变二、多选题（本大题共1小题，共4.0分）10.如图所示，螺线管、蹄形铁芯、长直导线AB均相距较远。

高中物理选修3-1人教版3-4通电导线在磁场中受到的力

解析：杆 ab 中的电流为 a 到 b，所受的安培力方向平行于导轨向上。当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值 F1，此时通过 ab 的电流最大为 Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为 F2，电流为 Imin。
方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，等效法反过来等效也成立。等效后再确定相互
作用情况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，异向电结论法流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的
趋势
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转换研题，可先分析电流在磁体磁场究中所受的安培力，然后由牛顿对象法第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体
F＝ILB⊥＝ILBsinθ，即 F＝ILBsinθ。四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法
把整段弯曲导线分为多段直线
电流元法
电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，
从而确定导线运动方向
通电导线转动到某个便于分析特殊位的特殊位置时，判断其所受安置法培力的方向，从而确定其运动
所受合力及运动方向。
[特别提醒](1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。
(2) 判断条形磁铁 ( 或小磁针 ) 与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。
名师误区点拨
误区：安培定则与左手定则容易混淆。点拨：比较两个定则，可以从它们各自的适用对象、因果关系、选取原则等方面寻找区别和联系。

高中物理人教版选修3-1.3.4__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
第二课时
四、安培力作用下导体运动的判断
【例1】如图7所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离．其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看) ( ) NhomakorabeaD
F
A．顺时针方向转动同时靠近导线AB B．逆时针方向转动同时离开导线AB C．顺时针方向转动同时离开导线AB D．逆时针方向转动同时靠近导线AB
4
通电导线在磁场中受到的力
第一课时
一、安培力
1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力。
思考与讨论
在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？
二、安培力的方向
探究:哪些因素会影响导线受力的方向 1、改变磁场的方向，观察受力方向是否变化 2、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。
F
B I
【例1】画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向．
问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用结论：:同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。
用学过的知识加以分析
同向电流
F F
反向电流
F F
【例2】把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象是( C )
0o
90O
F=ILBsinθ
F 0
F IBL
三、安培力大小 1.当电流与磁场方向垂直时:
安培力:F = ILB (B⊥L)
2、电流与磁场方向平行时

高中物理选修3-1第三章第4节通电导线在磁场中受到的力(教案)

通电导线在磁场中受到的力一、教学目标核心素养层面：教学目标：1.知识与技能（1）知道安培力，会计算安培力的大小（2）知道安培力的方向与电流、磁场方向都垂直，会用左手定则判断安培力的方向；（3）知道磁电式电表的基本构造以及运用它测量电流大小和方向的基本原理.2.过程与方法（1）经历推导磁场中安培力的表达式，感受逻辑的力量；（2）通过学生分组实验，经历探究磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，体验控制变量探究物理规律的方法.3.情感、态度与价值观（1）了解安培力在生产、生活中的作用，培养学生将科学技术服务于人类社会的意识；（2）经历磁场对电流的作用力的方向和电流方向、磁场方向的关系这一过程，培养学生的科学探究意识和正确的科学态度以及责任心.二、教学内容与学情分析1、教材分析：本节教材系人教版物理选修3-1第三章第4节的内容，磁场对电流的作用――安培力，在教材中起着承上启下的作用。

它不仅是与上节知识（磁场性质）的联系点，而且是学习电流表工作原理和推导洛伦兹力公式的基础。

安培力方向与电流、磁场方向关系的实验探究是采用控制变量法探究物理基本规律的一节课，涵盖了科学探究的基本因素，有助于培养学生物理学科的核心素养。

2、学情分析学生在学习本节课之前，已经学习了磁场，知道了磁体和电流周围磁场的性质及特点，了解到磁体间的相互作用、电流周围存在着磁场以及电与磁之间有联系。

学生通过高一物理“必修”课程的学习，经历了牛顿第二定律等实验探究过程，已经掌握了变量控制实验探究的一些科学研究方法，为本节的探究性学习做了铺垫。

三、任务分解四、教学活动教学过程设计教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？教师教学活动设计活动设计复习一：（1）图中已知磁场方向，根据安培定则判断电流方向？（2）图中已知电流方向，请判断小磁针转动方向？提出问题：（1）在通电导线旁边的小磁针为什么会转动？（2）根据逆向思维，小磁针的磁场会不会对通电导线也有力的作用呢？引入新课：【活动一】创设情境，提出本节课的核心任务（1）创设情景（视频展示）央视国际频道的一则电磁轨道炮的新闻. （2）提出课题电磁轨道炮，是一种新式武器，既安全精准又威力巨大，各国正在争相研发，它与常规炮弹靠化学剂的推动不同，电磁轨道炮利用的是一种新型的推进方式，它的原理是怎样的呢？这节课，我们就来揭秘“电磁轨道炮”.【活动二】感受小型“电磁轨道炮”，经历理性分析实验现象过程（1）介绍实验装置如图1，这也是一个小型的电磁轨道炮.它是由竖直向下的匀强磁场，金属轨道和炮弹（金属棒）组成.（2）实验演示将导体棒放在磁场中，接通电源，导体棒就通上电，同学们观察到：电磁轨道炮被发射出去了.（3）解释现象提问：通电导体棒为什么会被发射出去？说明什么？实验验证①撤去磁场，其它不变，发现金属棒不动.说明金属棒受到的力的施力物体确实是磁场；②切开电源，其它不变，发现金属棒不动.说明这个力是磁场对通电导线（电流）的力.（4）提出概念为了纪念法国物理学家安培在电磁学中做出的卓越贡献，我们把磁场对通电导线（电流）的力叫做安培力.（5）提出从刚才的实验中我们看到，安培力就是电磁炮发射的动力，为了有效的发射电磁轨道炮我们必须知道这个力的方向是怎样的，受哪些因素影响，下面我们通过实验来探究.新课教学：【活动三】实验探究安培力的方向与磁场方向和电流方向的关系演示：按照右图所示进行实验：复习电流磁效应，为后面做铺垫以尖端科技（电磁轨道炮）引入新课，学生感觉很新奇，可以有效激发学生学习兴趣，将学生的注意力集中到课堂.通过演示实验，模拟电磁轨道炮的发射过程，学生获得感性认识，为本课题学习提供必要的感性材料.通过对问题的参与与自我尝试，培养独立思考的品质和探索精神（科学态度）（1）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变？（2）上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化？（3）提出猜测通过刚才的演示，你认为安培力的方向跟哪些因素有关系呢？接下来我们通过分组实验来探究安培力方向与磁场、电流方向之间有怎样的关系.有没有更简洁的方法表达这个关系呢？课堂练习：练习1、2、3练习4：两条靠近的平行导线在通电时会出现什么现象？（看视频）（引导学生先理论分析，得到同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.）【活动四】理论探究安培力大小的表达式提出问题：根据左手定则，我们可以准确的设定电磁炮的发射方向了，我们还需要进一步研究怎样让电磁炮具有更强的杀伤力，这与它的动力系统有着密不可分的联系.制约安培力大小的因素有哪些呢？下面我们进一步探究.（1）回顾B的定义提问：磁感应强度是怎样定义的？追问2：对导线的放置有什么要求？追问3：如果导线平行磁场放置，安培力是多大？追问4：如果导线与磁场既不平行也不垂直，安培力是多大？（介于零和垂直放置之间）下面，请同学们推导安培力的表达式.（2）理论推导特殊情况问1：当通电导线垂直磁场放置时，安培力大小？当通电导线平行磁场放置时，安培力大小？（3）理论推导一般情况，如果磁场与电流成θ角时，安培力表达式怎样？请各小组先讨论，并给出结论？（学生思考后给出两种方法，一种是分解B，另一种分解L，得到相同的结果F=BILsinθ，并认识到垂直和平行是两种特殊情况.）【活动五】揭秘电磁轨道炮（1）设置情景电磁轨道炮原理如图所示，整个装置可以把质量为20 g弹体（包括金属杆的质量）发射出去.若轨道宽2m，金属杆上电流为10 A，磁感应强度为1 T，经过t=2 s的加速，问弹体获得速度是多大？思考讨论：如果要提高电磁炮的发射速度，你认为可以怎么办？学生讨论后得到三种方式：①增大电流、②增强磁场、③减轻质量.【活动六】规律应用，探究磁电式电表的工作原理（1）观察磁电式电表如图8，让学生观察磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可以动的.（2）看书93页磁电式电流表第1—3段，分组讨论（屏幕上显示如下问题）问1：线圈的转动是怎样产生的？问2：线圈为什么不能一直转动下去？问3：为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？问4：如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的强弱？问5：使用时要注意什么？（引导）前面我们学过右手螺旋定则，来表达电流方向和磁场的关系，这个方法很简洁的，我们能不能也类似的用手来表达这种关系呢？学生分组实验探究，经历规律发现过程，尝试用“左手”归纳判断安培力方向的方法，可以让学生最大程度的参与课堂；②借助小工具立体展现三个量的方向关系，体验空间关系构建方法.在定义磁感应强度时，学生经历了实验探究的过程，所以此处只进行理论探究，推导出安培力大小的表达式学生经历安培力方向的探究、安培力大小的探究、解决电磁轨道炮的问题，学生意识到看似神秘的电磁炮，其实它的原理并不深奥！先让学生观察磁电式电表的结构，再分组讨论、自学其工作原理，最后让。

选修3-1：3.4通电导线在磁场中受到的力

（B）将电流反向并适当改变大小
（C）适当增大磁场
a I b
（D）将磁场反向并适当改变大小
物理（人教版 ·选修3-1）
第三章自由
磁
场
例题
˙
˙
× F ×
˙
˙
×
˙
F
˙
×
固定
×
×
解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势
物理（人教版 ·选修3-1）
第三章
磁
场
GGLX 巩固练习
在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I 的方向，以及通电直导线所受安培力F 的方向，其中正确的是( C )
物理（人教版 ·选修3-1）
第三章
磁
场
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反抗线圈转动。 2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。
θ
I B θ
F=ILBsinθ
0o
90O
F 0
F IBL
I
物理（人教版 ·选修3-1）
第三章
磁
场
对公式的理解
1. 不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关 2. L是有效长度，不一定是导线实际长度 3. 弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．
物理（人教版 ·选修3-1）
第三章

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。

人教版高中物理选修3-1课件：3.4 通电导线在磁场中受到的力(共10张PPT)

F
F F
F垂直纸面向里
注意： F 一定垂直于B ； F 也一定垂直于I ，但B 与I不一定垂直
三、安培力大小
当B⊥I时， F=BIL 当B//I时，F=0 当B与I夹角为θ时，F=BILsinθ ▲F不仅与B、I、L有关，还与放置的方式有关 ▲L为有效长度
磁电式电流表
优点：灵敏度高缺点：允许通过的电流很小
3.4通电导线在磁场中受到的作用力
使用电扇、洗衣机、电车等离不开电动机。电动机的原理是什么？
电流表通电后指针为什么会偏转？
安培力
一、概念：通电导线在磁场中受到的力叫安培力
二、安培力的方向
判断方法：
左手定则：伸开左手使拇指与其余四指垂直，并且
都与手掌在同一平面内；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的方向
பைடு நூலகம்
• 作业：金属框架光滑，宽度L=20cm，与水平面的夹角30o，导体ab质量m=10g,电阻忽略不计。电源电动势E=12V，内阻r=1Ω,电阻R=11Ω，若使ab静止，求下列几种情况匀强电场B的大小。 • （1）B竖直向上 • （2）B水平向左 • （3）若使B最小，求B的大小和方向 • （4）若磁场方向垂直斜面向上，ab与导轨间动摩擦因数μ=0.1√3，并认为最大摩擦力等于滑动摩擦力的大小，为使ab保持静止，求B的取值范围。