4.演示实验：安培力
2024年高中物理安培力课件演示文稿
2024年高中物理安培力课件演示文稿一、教学内容二、教学目标1. 理解安培力定律，掌握安培力大小的计算方法和方向判定。
2. 能够运用安培力解决实际问题，提高学生的物理素养。
3. 培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
三、教学难点与重点教学难点：安培力方向的判定，安培力在实际问题中的应用。
教学重点：安培力定律的推导，安培力大小的计算方法。
四、教具与学具准备教具：磁场演示器，电流表，导线，磁铁，多媒体设备。
学具：笔记本，教材，计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入通过演示磁场对电流的作用，引导学生观察电流表指针偏转的现象，提出问题：“电流在磁场中会受到什么样的力？这个力的大小和方向如何确定？”2. 安培力定律的推导引导学生回顾磁场对电荷的作用，结合电流的微观表达式，推导出安培力定律。
3. 安培力大小的计算讲解安培力大小的计算公式，通过例题进行讲解，让学生掌握计算方法。
4. 安培力方向的判定讲解左手定则，通过实例演示和练习，让学生掌握安培力方向的判定方法。
5. 安培力在实际问题中的应用分析实际问题，如电动机、发电机等，让学生了解安培力在实际应用中的作用。
6. 随堂练习布置一些典型题目，让学生当堂完成，巩固所学知识。
七、板书设计1. 安培力定律推导过程2. 安培力大小的计算公式3. 左手定则判定安培力方向4. 安培力在实际问题中的应用八、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）略。
（2）电动机中的安培力使得转子转动，实现了电能向机械能的转换。
九、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能力有所提高，但部分学生对左手定则的掌握还不够熟练。
2. 拓展延伸：引导学生研究安培力的应用，如磁悬浮列车、磁力驱动等，提高学生的物理素养。
重点和难点解析1. 安培力方向的判定2. 安培力在实际问题中的应用3. 作业设计与课后反思详细补充和说明：一、安培力方向的判定安培力方向的判定是本节课的重点和难点。
4.演示实验：安培力教程
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。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
动手练
试用左手定则判断安培力的方向
I2
F F
F
F
I1
I2
同向电流相互吸引
×
F
I1
结论：异向电流相互排斥；
I
S S
N
特别强调
• 安培力的方向：既跟磁场方向垂直， 又跟电流方向垂直，即安培力的方 向总是垂直于磁感线和通电导线所 在的平面． • 不管B和I的夹角是多少，力一定垂 直于B和I构成的平面！
如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈中 通上电流，线圈将会 (A) 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
如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁 磁极的正上方，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) ( A )
二.安培力的大小 【猜想与验证】影响安培力的因素 ①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度 物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所
受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强
度。用B表示。
F 即： B IL
单位：特斯拉（T）
1.当电流与磁场方向垂直时
F = ILB
2、当电流与磁场平行时 I B
左手定则：由M流向N（向右）
F安=BIL
mg
如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m，长为l，两 导轨所在平面与水平面成30°角，导体棒与导轨垂直，空间有竖 直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，若在导体中通以由 b 端 3m g 至 a端的电流，且电流为 时，导体棒可维持静止状态。
2024年初中安培力教案
2024年初中安培力教案一、教学内容本节课选自人教版八年级下册《物理》第十五章《电流和电路》的第三节“安培力的计算”。
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，以及安培力在生活实际中的应用。
二、教学目标1. 让学生理解安培力的概念，掌握安培力的大小计算和方向判断。
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、教学难点与重点教学难点：安培力的大小计算和方向判断。
教学重点：安培力的概念及其应用。
四、教具与学具准备教具：电流表、磁铁、导线、滑动变阻器、电源等。
学具：每组一套实验器材，包括电流表、磁铁、导线、滑动变阻器、电源等。
五、教学过程1. 实践情景引入利用磁铁吸引铁钉的现象，引导学生思考：电流是否也能产生力？2. 基本概念讲解讲解安培力的定义，让学生理解安培力是电流在磁场中受到的力。
3. 安培力的大小计算4. 安培力的方向判断通过实验演示，让学生掌握左手定则，学会判断安培力的方向。
5. 例题讲解结合实际例题，讲解安培力的计算方法和应用。
6. 随堂练习让学生完成课后练习，巩固所学知识。
7. 课堂小结六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的大小计算公式3. 左手定则判断安培力方向4. 例题及解答七、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。
（2）判断给定电流和磁场下的安培力方向。
2. 答案：（1）F = BIL（2）利用左手定则判断。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对安培力的概念和计算方法掌握情况较好，但在方向判断上还需加强练习。
2. 拓展延伸：引导学生了解安培力在电动机、发电机等设备中的应用，激发学生的学习兴趣。
重点和难点解析：1. 安培力的方向判断2. 安培力的大小计算3. 实践情景引入的设计4. 例题讲解和随堂练习的安排详细补充和说明：一、安培力的方向判断安培力的方向判断是本节课的教学难点。
高中物理安培力课件演示文稿
高中物理安培力课件演示文稿一、教学内容本节课选自高中物理教材《电磁学》第四章第2节“安培力”，详细内容包括：安培力的定义、安培力公式及其应用、左手定则的应用、安培力与电流、磁场的关系等。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力的大小和方向计算方法。
2. 能够运用左手定则判断安培力的方向。
3. 了解安培力与电流、磁场的关系，并能应用于实际问题的解决。
三、教学难点与重点教学难点：安培力方向的理解和计算，左手定则的应用。
教学重点：安培力的定义，安培力公式，左手定则。
四、教具与学具准备1. 教具：安培力演示仪，电流表，磁铁，导线，电源等。
2. 学具：每组一套安培力演示仪，电流表，磁铁，导线，电源。
五、教学过程1. 实践情景引入通过演示安培力演示仪，让学生观察电流在磁场中受到的力，引发学生对安培力的思考。
2. 理论讲解（1）安培力的定义：电流在磁场中受到的力。
（2）安培力公式：F = BILsinθ，其中B为磁感应强度，I为电流大小，L为导线长度，θ为电流方向与磁场方向的夹角。
（3）左手定则：伸开左手，使拇指、食指和中指相互垂直，拇指指向电流方向，食指指向磁场方向，中指所指的方向即为安培力的方向。
3. 例题讲解结合安培力公式和左手定则，讲解一道应用题，让学生掌握安培力的计算方法。
4. 随堂练习让学生分组讨论，完成一道安培力的计算题，巩固所学知识。
5. 小结六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力公式：F = BILsinθ3. 左手定则4. 安培力与电流、磁场的关系七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：已知磁感应强度B，电流大小I，导线长度L和电流方向与磁场方向的夹角θ，求安培力大小和方向。
（2）应用题：一个长直导线通以电流，放在磁场中，求导线受到的安培力。
2. 答案：（1）安培力大小：F = BILsinθ，方向：用左手定则判断。
（2）安培力方向：垂直于导线和磁场平面，用左手定则判断。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践情景引入、理论讲解、例题讲解和随堂练习，使学生掌握了安培力的概念、计算方法和左手定则的应用。
安培力
F
F
F
F
例2.在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L, 质 量为m的导 体棒，电流方向如图所示,(1)若加竖直 向上的磁场，磁感应强度B为多少？(2)外加匀强磁场 的磁感应强度B的方向由竖直向上沿逆时针方向转至 水平向左的过程中，若要使导体棒保持静止，磁感应 强度B大小如何变化？（3）若导体棒与斜面的动摩擦 因数为μ，磁场方向为垂直于斜面向上，则要使导体 B 棒保持静止，磁感应强度的大小有什么要求？ （已知mgsinθ >mgμcosθ ）
活动
将通电直导线放入磁场，磁 场就会对通电直导线有安培 力的作用。如果有两条相互 平行、距离很近的通电直导 线，会发生什么现象？
同向电流相互吸引 反向电流相互排斥
F
F
F
F
电动机——安培力的重要应用
电源
发展空间——磁电式电流表(P88)
对F = B I Lsinθ （θ 为I与 B的夹角）理解： （1）一般适用于匀强磁场，在非匀强磁场中，L必须很短 （2）L是有效长度，不一定是导线实际长度 a.只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电 b.弯曲导线的有效长度L，等于处于磁场中导线两端点 连线的长度(如图)；相应的电流沿L由始端流向末端． L L
A
C
D
B
结论：
1.两电流平行，则同向电流相互吸引,反向电流相互 排斥;
2. 两电流不平行时,有转到相互平行且电流方向相同 的趋势.
3.等效分析法:
S
N
S
N
环形电流等效为条形磁铁;
S
N
条形磁铁等效为环形电流;
4.特殊位置分析法:
A
B
N
S
N
S
5.转换对象研究法:
新版 第四节 安培力(共47张PPT)学习PPT
［问题］该磁场的特点？
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.
2、电流表的工作原理
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管
磁通铁对电桌面线的压力圈增大转，不到受桌面什摩擦么力作角用 度，它的平面都跟磁感应线平行，当
表盘的刻度均匀，θ∝I
b
（2）两个电流不平行时，总有作用到方
向相同的趋势。
3.电流元分析法：
把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段 就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元 受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的 方向，从而确定导体的运动方向。
例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬
挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线 圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内
导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的
磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大
小和方向.
a
Fab BIL Fabc 2BIL
Fbc BIL
b
c
【例3】如图所示，两平行光滑导轨相距，与水平 面夹角为450，金属棒MN的质量为，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)
与导线的长度、电流强度 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用
通电线圈在磁场中受安培力的作用发生转动
都成正比，其比值与该处 F = ILBsinθ
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）
的磁场强弱有关。导线与 如图所示，通电直导线A与通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向
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、教学内容本节课我们将学习高中物理教材《物理》第二章第4节《安培力》。
详细内容包括：安培力的定义，安培力的大小与电流、磁感应强度、导线长度和相对位置的关系，以及安培力在实践中的应用。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力的概念，理解安培力产生的原因。
2. 使学生掌握安培力的大小计算公式，并能运用相关知识解决实际问题。
3. 培养学生运用安培力知识分析、解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：安培力的大小计算公式及其应用。
教学重点：安培力的概念，安培力产生的原因及其计算方法。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁铁、导线、演示用安培力实验装置。
2. 学具：笔记本、铅笔、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入演示实验：用磁铁和电流表检测导线中的安培力。
提问：为什么电流会产生力？2. 例题讲解讲解安培力的定义及其产生原因。
推导安培力的大小计算公式。
3. 随堂练习让学生计算给定条件下安培力的大小。
解答学生在练习中遇到的问题。
4. 知识拓展讲解安培力在电机、发电机等设备中的应用。
分析安培力在实际问题中的解决方法。
5. 课堂小结六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的大小计算公式3. 安培力的应用4. 例题及解答七、作业设计1. 作业题目计算给定导线长度、电流和磁感应强度下的安培力大小。
分析安培力在实践中的应用实例。
2. 答案安培力大小计算公式：F = BILsinθ（其中，B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度，θ为导线与磁场的夹角）。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思2. 拓展延伸布置研究性学习任务，让学生深入了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的实践能力。
重点和难点解析1. 安培力的大小计算公式及其应用。
2. 安培力的概念及其产生原因。
3. 实践情景引入和例题讲解。
一、安培力的大小计算公式及其应用安培力的大小计算公式为：F = BILsinθ。
其中，B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度，θ为导线与磁场的夹角。
探究安培力
如图，倾角为θ＝ ° 例：如图，倾角为 ＝30°的光滑导轨上端接入一电动势 E=3v，内阻不计的电源。滑轨间距 ，内阻不计的电源。滑轨间距L=10cm。将一个质量 。 的金属棒水平放在滑轨上， 为m=30g，电阻 ，电阻R=0.5Ω的金属棒水平放在滑轨上，若滑 的金属棒水平放在滑轨上 轨处在垂直于滑轨平面的匀强磁场中．当闭合开关后， 轨处在垂直于滑轨平面的匀强磁场中．当闭合开关后，
、T8
实验演示2： 实验演示 ：平行通电直导线间的作用
接电源
结论： 结论：同向平行电流相互吸引 反向平行电流相互排斥
接电源
练习2：见学海导航Ｐ 练习 ：见学海导航Ｐ78 T6
、T7
二、安培力的大小 实验演示3： 实验演示 ：
结论：电流越大，磁场越强， 结论：电流越大，磁场越强， 导线在磁场中的长度越长， 导线在磁场中的长度越长， 通电导线所受的安培力越大
θ
金属棒刚好静止在滑轨上． 金属棒刚好静止在滑轨上．求匀强磁场的磁感应强度大 小和方向． 小和方向． 解：先画出侧视图（三维 二维） 先画出侧视图（三维→二维 二维） 对导体棒受力分析如图 Ｅ 开关闭合后， 开关闭合后，有Ｉ＝ ＝６(A) Ｒ 导体平衡．Ｆ必沿斜面向上． ．Ｆ必沿斜面向上 垂直导轨平面向下． 导体平衡．Ｆ必沿斜面向上．故Ｂ垂直导轨平面向下． 由平衡条件得 F－mgsin θ ＝０ － 即BIL－mgsin θ＝0 － ＝ mgsin θ ∴ B＝ ＝ 0.25(T) IL
安培力计算式： 安培力计算式： Ｆ＝ＢＩＬ（在 Ｆ＝ＢＩＬ（在Ｂ⊥Ｌ时） Ｆ＝ＢＩＬsinθ（在Ｂ与Ｌ的夹角为θ时） （ Ｆ＝ＢＩＬ 的夹角为 时
公式说明： 公式说明： １、该公式适应于匀强磁场的安培力计算。 该公式适应于匀强磁场的安培力计算。 ２、Ｌ为有效长度。 、Ｌ为有效长度。 为有效长度 有效长度：导线两端点的连线在垂直磁场方向上的投影长度。 有效长度：导线两端点的连线在垂直磁场方向上的投影长度。
4磁场对通电导线的作用力
将长为1m的导线ac，从中点折成1200的夹角如图 形状，放入B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁 场垂直，若在导线abc中通入25A的直流电，则整个 导线所受安培力的大小为 31/2_______N。
2、通电导线在安培力作用下的运动
电流元法 特殊位置法 等效法 结论法 转换研究对象法
电流元法+特殊位置法
安培力的力矩叫磁力矩
1、当线圈平面与磁感线平行时(B∥S) Mab＝Fab· L2/2＝BIL1· L2/2＝BIS/2 Mcd＝Fcd· L2/2＝BIS/2 Mbc＝Mad＝0 M＝Mab＋Mcd＋Mbc＋Mad＝BIS ——单匝线圈，匀强磁场 2、当线圈平面与磁感线成θ角时 若N匝，则NBIS Mab＝Fab· L2cosθ/2＝BIScosθ/2 Mcd＝Mab＝BIScosθ/2 Mbc＝Mad＝0 若N匝，则NBIScosθ M＝BIScosθ ——单匝线圈，匀强磁场 3、B⊥S时，M＝0 (θ＝90°)
演示 平行通电直导线之间的相互作用
你能用安培力的知 识来判断结果吗？ 结论： 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 问:若两根导线通以大小不同的 电流，则受力情况如何？
注意：F12=F21
二、安培力的大小
当B⊥I时 ，导线所受安培力 F＝BIL 当B∥I 时，导线所受安培力 F＝0 当B与I成一角度θ时， F＝BILsinθ
（C）、适当增大磁场
（D）、将磁场反向并适当改变大小
应用：
1、“ 有效长度”问题 2、判断通电导线在非匀强磁场中的运动 3、安培力的力学综合问题
1、“ 有效长度”问题
在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流 强度为I，磁感应强度为B，求各导线受到的安培力。
安培力演示仪实验报告
安培力演示仪实验报告篇一：安培力演示仪安培力演示仪实验现象观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。
将载流直导体铜棒水平放在支承导轨上，并调节其水平位置，使铜棒在马蹄形磁铁的磁场中间，接通电源并观察载流直导体铜棒在导轨上滑动的方向；改变电流流通的方向（电源后面板的红色开关），此时，载流铜棒将在导轨上沿相反方向滑动；通过底座导轨的滑块移动马蹄形磁铁，使磁场相对载流铜棒移动，可以观察到载流铜棒也跟着一起运动。
物理原理通电导体在磁场中，会受到磁场力的作用，称为安培力。
实验发现，对直导线，安培力的大小与方向由下式表示：F?Il?B。
可见，力、电流和磁场三者成右手法则。
当然，也可以用左手定则来确定安培力的方向。
即：伸直左手，使大拇指与其余四指相垂直，磁场穿过手心，让四指指向导体中通电电流的方向，则大拇指的方向就是磁场对电流作用力的方向，即导体所受的安培力的方向。
仪器功能演示通电直导线在磁场中受力——安培力问题。
篇二：安培力的演示实验二安培力的演示实验目的：观察载流直导体，在磁场中受力的情况，验证载流直导体在磁场中受力的方向与磁场和电流的方向三者之间的关系，即验证左手定则。
观察磁聚焦现象实验目的：演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力和磁场对电子束的聚焦作用。
视错觉演示实验目的：通过对物理现象的观察与实验，深入了解人体的感觉机制。
本实验就是观察光的视错觉现象。
弹性球碰撞演示实验目的：1、演示等质量球的弹性碰撞过程，加深对动量原理的理解。
2、演示弹性碰撞时能量的最大传递。
3、使学生对弹性碰撞过程中的动量、能量变化过程有更清晰的理解。
安培力的演示实验仪器：①为马蹄形永磁铁，它是由高强度钕铁硼材料制成。
②是将马蹄形电磁铁固定在竖直支柱上的顶丝。
③是带动马蹄形永磁铁沿水平方向左右移动的滑块。
④是双道滑轨。
⑤是载流直导体。
⑥是导轨，它用来支承载流直导体受力移动。
安培力演示器实验报告
安培力演示器实验报告实验目的：1、在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力；记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。
该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。
该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。
镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。
经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。
活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。
其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。
耐腐蚀性强。
投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。
统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。
辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。
昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。
该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。
气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量声速。
热声效应演示仪：所谓热声效应是指在可压缩流体的声震荡与固体介质之间由于热相互作用而产生的均能量。
相当巧妙地利用谐振管中声驻波的能量，将热声堆下面的能量“泵”到上面来，使热声堆上下产生将近10℃的温差，是一种声制冷的方法。
其工作过程为：谐振管上部为一个热声堆，下部为一个扬声器。
安培力定量演示实验(数字化实验室)
安培力定量演示实验（数字化实验室）作者：吴瑶来源：《新教育时代·学生版》2018年第43期摘要：许多学生在进行安培力定量演示实验的过程中，无法准确获取安培力大小的计算公式，进而导致安培力实验失去了其存在的意义。
针对与此，本文针对安培力定量演示实验进行分析，为辅助学生探究电流I、安培力F与磁感强度B之间的关系提供依据。
关键词：定量实验安培力电流磁感应在高中物理安培力的实验教学中，主要涉及两项实验内容，其一为电流大小I与安培力F 之间的关系，其二为导线长度l与安培力F之间的关系，两个定性实验的结论过于笼统，无法对安培力有关的因素进行精确的探究，并且与安培力相关的计算公式也无法在安培力实验中探索，学生在接触与F相关的因素中，无法准确获取实验结论，进而导致学生无法通过实验结论获取关于安培力大小的计算公式，如此便失去了安培力实验的目的。
[1]一、定量探究F-I之间的关系若想探究定量F-I之间的关系，首先即要将磁铁受到的安培力反作用力进行转换，使其能够演化为导线圈，并在受到磁场安培力作用的同时转变为竖直方向力。
电子秤通过此过程能够切实将安培力F的大小呈现，最终获取对应数据。
实验的主要目的为探究F与I之间的关系，但此类关系除上述手段外无法切实产生变更，应结合实际展开分析。
获取I的实验步骤如下：首先选定n，如将n设置为60圈的线圈，将n置于实验流程中，根据改变I的大小确定具体数据。
获取两项数据后，可通过表格获取对应数据的分析，随后将具体数据采用控制变量法与描点绘图法体现出来，制作成折线图，较为切实地将二者之间的关系以能够直观观察到的方式表现于实验过程中，最终获取实验成果。
学生于实验操作过程中常出现部分问题，如计算错误、数据收集出现问题等，应着重针对此方向问题对学生进行引导，使其能够正确操作。
除此以外，表格收集工作中可引导学生使用计算机技术，如EXCEL表格等。
[2]二、定量探究F-I之间的关系若想通过定量研究总结出安培力F与导线长度l的关系，就必须将导线长度进行量化，针对此方面，教师通过更换线圈匝数的导线圈的方式，对变量l进行调节，如此将有效实现量化的目的。
安培力定量演示仪的设计与实验教学
安培力定量演示仪的设计与实验教学一、仪器设计背景现有高中物理教材中关于安培力有两方面的实验：一是如何确定安培力的方向，二是研究安培力的大小取决于哪些因素。
1.安培力的方向传统的实验装置如图1所示，用通过电流I的导体ef在水平轨道ab ，cd 上运动显示它在磁场B中受到了安培力。
在此特定条件下，导体运动v的方向恰好与安培力F的方向一致，在初中讨论安培力的方向，如此即可。
但在高中，若将磁场B改为非竖直方向（如图2所示），或使导体ef不与轨道垂直（如图3所示），会看到ef仍然沿轨道水平运动。
这表明在这种条件下，由v的方向并不足以判定安培力F的方向。
原因是其运动受到了轨道的约束。
再者，对于I与B 不垂直的情况（如图4所示），更没有合适的实验来正确显示F的方向。
安培力定量演示仪解决了上述问题，能够直接、正确地显示F的方向总是垂直于I与B所决定的平面。
2.安培力的大小定量验证公式：。
传统的仪器是20世纪80年代研制的“电流天平”，能够相当精确地验证F与B，I，L的关系。
不足之处是：不能验证F与I跟B的夹角θ的关系，使用杠杆平衡测力不便于操作，需要配备大电流（3～5A）直流电源。
安培力定量演示仪采用钕铁硼强磁体形成较大空间的磁场，灵敏的数字电子秤测力解决了上述问题，适于做定量测量和全面验证。
二、仪器设计要点安培力定量演示仪设计新颖，改变了过去常规仪器的束缚，创造了一种新的实验方法。
采用钕铁硼强磁体作为磁场源，磁性极强。
采用超级电容作为电源，可以产生一般电源不能供给的大电流。
加之设计中采用了特殊技术，使金属棒可以跳起明显可见的高度，克服了金属棒在通电的一刹那，作用时间过短，合力的冲量太小，金属棒的动量变化不大的状况。
还可以用微小力传感器测量安培力的大小。
安培力公式为，使用数字电子秤（量程2N，感量0.001 N）测量安培力F与电流I大小的数量关系；改变线圈在磁场中的长度L，可以研究安培力F与L的关系；改变磁感应强度B，可以研究安培力F与B的关系；改变磁场与电流方向的夹角，可以研究安培力F与夹角的正弦值sinθ的关系。
通电导线在磁场中受到的力 PPT
做一做
[特别提醒](1)F⊥I，F⊥B，但 B 与 I 不一定垂 直．
(2)若已知 B、I 方向，F 方向惟一确定，但若已 知 B(或 I)、F 方向，I(或 B)方向不惟一．
向（
3
，
即）
垂安
直培
于 电
力 方
流向
和垂
磁直
场于
所电
在 的
流 和
平磁
面 。
场 方
即使应用
I
F
B
I
F
B
FI B
FI B
即： F=ILB
（2）平行时：F＝0
如果既不平行也不垂直呢？
二、安培力的大小：
把磁感应强度B分解为两个分量：
B
一个分量与导线垂直 另一分量与导线平行
B1=Bsinθ B2=Bcosθ
B2
B1
θ
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，
通电导线所受作用力仅由B1决定。
I
即F=ILB1，将B1=Bsinθ代入得：
针对练习
判定以下通电导线所受安培力的方向
B I
F
B
I
B
F I
针对练习
判定以下通电导线所受安培力的方向
B I
B FI
BI
30 F
°
针对练习
判定以下通电导线所受安培力的方向
B
α
α
B
F
I
α
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。在什么情况下两条 导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用 学过的知识进行讨论并做出预测。
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. 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.
安培力
义；2．能够利用安培力公式和磁感应强度的定义式实行计算；3．知道磁感线和磁感应强度的关系，知道匀强磁场的特点；4．熟练应用左手定则判断安培力的方向。
二、重点、难点分析磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其概念的建立是本节的重点和难点。
在磁场中某处，垂直磁场方向放置的通电直导线，所受的磁场力与其导线长度和电流强度乘积的比值是不变的恒量，即只要在磁场中的位置不变，若是改变垂直磁场方向放置的导线长度，或改变其中的电流强度，则所受的磁场力改变，但磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值是不变的，为一特定恒量，说明该恒量反映了磁场在该处的性质。
如果改变磁场中的位置，再垂直磁场方向放置通电直导线，其所受磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值又是一个不同的恒量，该恒量即反映磁场在这个位置场的性质。
磁场的这种性质命名为磁感应强度。
这正可与电场类比：放在电场中某点的检验电荷所受到的电场力与其电量的比值是不变的恒量。
它反映电场性质，命名为电场强度。
同是比值法定义。
三、教具：干电池组，U形磁铁，水平平行裸铜线导轨，直铜棒，带夹导线三根，开关。
四、教法：实验演示、多媒体辅助教学五、教学过程（一）引入新课与电场类比：复习电场，为用类比法建立磁感应强度概念作准备。
提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有电场力的作用。
）空间由点电荷Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷q1，受电场力F1，如改放电荷q2，受电场力F2，则与有何关系，说明什么？（比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度。
）磁场的基本性质是什么？（对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。
）师：磁场对电流的作用力通常叫做安培力。
这节课就来讨论安培力的大小和方向，并找出表示磁场强弱的物理量。
（二）实行新课1．板书：安培力的大小观察实验：如图所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，能够认为磁极间的磁场是均匀的。
将一根直导线悬挂在磁铁的两极间。
有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们能够比较安培力的大小。
安培力定量演示实验
安培力定量演示实验邓兴龙;林明春【摘要】利用铅蓄电池、旋钮式调压器和数字式电流表等器件改进了安培力演示实验,改进后的实验装置能够定量地探究了安培力F与磁感应强度B、电流I、导线长度l及B与I的夹角θ的关系【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2017(037)009【总页数】3页(P55-56,60)【关键词】安培力;定量实验;磁感应强度;电流【作者】邓兴龙;林明春【作者单位】绵竹中学 ,四川绵竹618200;绵竹中学 ,四川绵竹618200【正文语种】中文【中图分类】G633.7高中物理安培力这一节涉及到2个演示实验：定性探究安培力F与电流大小I的关系，定性探究安培力F与导线长度l的关系，2个定性实验的结论笼统，无法精确探究与安培力有关的所有因素，更无法从实验中得出安培力大小的计算公式. 学生只能粗糙地感知与F有关的因素，却不能通过实验实现真正意义上的探究，寻找相关因素探究有关规律得出实验结论最后找到安培力大小计算公式，无法达到探究实验的目的，因此将定性实验加以改进形成完整的定量探究实验设备，辅助教学，并能够通过设计的实验装置，“一站式”完成定量探究F-B，F-I和F-l的正比关系以及F-θ的正弦函数关系，并能够通过实验数据得出安培力大小计算公式，以完成探究实验的目的.安培力定量演示实验装置如图1所示. 该装置用铅蓄电池代替学生电源，用旋钮式调压器代替滑动变阻器，用数字式电流表代替指针式电流表，读数方便快捷，携带方便.将磁铁受到的安培力的反作用力直接演化为导线圈受到磁场对其竖直方向的安培力. 从而能够通过电子秤将安培力F的大小量化,并通过滑动变阻器以及电流表量化电流I的大小,从而达到定量探究安培力F与电流I的关系. 选定n为60圈的线圈，通过改变I的大小得出数据(如表1所示)，利用Excel的图表功能拟合得到图2. 通过控制变量法以及描点绘图法作出F-I的函数关系图(过原点的直线)，得出安培力F∝I的实验结论.若要定量探究安培力F与导线长度l的关系，就得量化导线长度. 为此通过更换不同线圈匝数的导线圈的形式，达到调节变量l并量化的目的. 采用20，40，60，80，120匝共5组导线圈. 导线圈宽度为3 cm. 因此得到有效长度分别为0.6,1．2,1．8,2．4 m的5组不同长度导线圈，通过更换导线圈的方式改变导线长度，最后绘制F-l函数图像. 选定B=43 T，I=0.8 A,θ=90°，通过改变l的大小得出数据(如表2所示)，利用Excel的图表功能得到了图3. 根据函数图像得出安培力F∝l的函数关系.若要定量探究F-B的关系，首先是量化磁感应强度B的大小，并且能够改变B的大小从而完成定量探究目的，以改变平行磁铁(大面积平行磁铁之间的磁场为匀强磁场)之间的距离的方式，到达改变磁场大小的目的.改变距离从而改变B的大小，绘制函数图像得出F∝B的结论. 选定n=60圈，I=0.23 A，通过改变B的大小得出实验数据如表3所示，利用Excel的图表拟合得到图4.由以上3个定量探究实验得出F∝B，F∝I，F∝l从而得出F∝BIl的结论. 由于本实验每个数据都以国际制单位量化，因此本实验数据直接可以得出BIl的乘积在误差范围内等于F的关系式. 从而确定在BI垂直前提条件下安培力大小计算公式F=BIl. 若要定量探究F-θ的正弦函数关系，需通过旋转匀强磁场，并量化B与I夹角θ. 绘制F-θ函数图像得出F-θ的正弦函数关系. 选定n=40圈，I=0.4 A，通过改变θ的大小得出实验数据(如表4所示)，利用Excel的图表功能得到了图5.本实验误差较大，其最大原因是平行磁铁间并非真正的匀强磁场. 当磁场转到一定夹角时，导线圈靠近磁铁，使得磁场偏大从而产生严重误差. 但是依然能识别其正弦函数图像，得出实验结论F∝sinθ.最终得出安培力大小计算公式F=BIlsinθ.本文是笔者以安培力定性实验改定量实验的一次尝试，希望能够通过展示安培力实验的改进方法与过程，总结可以复制的改进实验的模式，让更多的高中实验变得生动有趣，让学生可以更多地参与到实验中，并从中得出结论，从而达到实验探究最根本的目的.。
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B=1.2T
如图3′-11所示，在条形磁铁N极附近悬挂一个圆线圈，线 圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示的方 向流动时，将会出现下列哪种情况？ ( C ) A．线圈向磁铁平移； B．线圈远离磁铁平移； C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁； D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁．
如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈中 通上电流，线圈将会 (A) 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
如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁 磁极的正上方，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) ( A )
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) 解：受力分析如图 F安=BIL=mgtan I=E/(R+r) N
二.安培力的大小 【猜想与验证】影响安培力的因素 ①磁场的强弱 ②电流的大小 ③电流的长度 物理学规定：当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所
受的安培力F 跟电流I 和导线的乘积IL的比值叫做磁感应强
度。用B表示。
F 即： B IL
单位：特斯拉（T）
1.当电流与磁场方向垂直时
F = ILB
2、当电流与磁场平行时 I B
下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法， 正确的有
( A B )
A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方 向垂直 B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力 最大，此时导线必与磁场方向垂直 C.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应 强度必为0
D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关
安培力——磁场对电流的作用力称为安培力。 一.安培力的方向
左手定则：
—— 伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂 直，让磁感线垂直穿入手心，使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。
画出图中安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
F
F F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
画出图中通电导线棒所受安培力Hale Waihona Puke 方向。【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
动手练
试用左手定则判断安培力的方向
I2
F F
F
F
I1
I2
同向电流相互吸引
×
F
I1
结论：异向电流相互排斥；
I
S S
N
特别强调
• 安培力的方向：既跟磁场方向垂直， 又跟电流方向垂直，即安培力的方 向总是垂直于磁感线和通电导线所 在的平面． • 不管B和I的夹角是多少，力一定垂 直于B和I构成的平面！
mg
F安=BIL
【答案】R=0.2Ω
思维训练
如图所示, 在磁感应强度为1T的匀强磁场中, 有两根相同的弹 簧, 下面挂一条长0.5m, 质量为0.1kg的金属棒MN, 此时弹簧伸 长10cm, 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向 如何? 解：受力分析如图 F安=BIL=mg I=2A
A.顺时针方向转动，同时下降； B.顺时针方向转动，同时上升； C.逆时针方向转动，同时下降； D.逆时针方向转动，同时上升；
如图11-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的 上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直 纸面向外的电流，则 ( A ) A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；
B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用
C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用 【题后小结】 本题步骤： 1、先确定电流所在位置的磁场， 2、再分析其受力 3、最终要根据相互作用的原理以确定 磁体的受力得出最终结果.
若不在中央？
三、电流表的工作原理
1、磁电式电表的构造： 磁场、螺线弹簧、线圈(连指针刻度等)
2、极靴和铁芯使磁场都沿半径方向辐型均匀分布的
3、电流表的刻度是均匀的 磁场对电流的作用力跟电流成正比 指针偏转的角度也与电流成正比
左手定则：由M流向N（向右）
F安=BIL
mg
如图所示，放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m，长为l，两 导轨所在平面与水平面成30°角，导体棒与导轨垂直，空间有竖 直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，若在导体中通以由 b 端 3m g 至 a端的电流，且电流为 时，导体棒可维持静止状态。
3BL
如图11-2-6所示，在同一水平面上的两导轨相互平行， 并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效 长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A 时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时， 金属棒的加速度为2m/s2，求磁场的磁感强度.
F=0
3、当电流与磁场方向夹θ角时 F = ILBsinθ B⊥=Bsin
B∥=Bcos
安培力公式的适用条件； • ①一般只适用于匀强磁场或在导线范围内 是一个恒量； • ②导线垂直于磁场； • ③L为导线的有效长度
注意两种情况的区别
任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段的长 度 思考：闭合通电回路在磁场中受安培力多大？