高中物理安培力在实际中的应用学法指导
1.2 安培力的应用 课件-2023学年高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册
学习目标
【目标一】了解安培力在生产生活中的应用
【目标二】观察电流天平、磁电式电表、直流电动机的
安培力的大小
1、大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场
中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导
线中的电流 I 成正比，即与 I 和 l 的乘积成正比。
2、公式：F = BIl
（1）垂直于导轨平面的磁场方向是向上还是向下？
安培力的大小
【例题2】如图所示，相距 L = 10 cm 的两条
平行导轨组成的平面与水平面夹角 θ = 30°，
导轨两端 M、N 间接一电动势 E = 3 V、内
阻R= 0.5 Ω 的电源，垂直于导轨平面有一匀
强磁场，将质量 m = 10 g 的金属棒垂直放在
方法四：增大线圈面积
d
d
nBIL nBIL nBILd
2
2
磁电式电表
生活中装配了直流电动机的设备
原理：利用安培力使通电线圈转动
能量转化：电能转化成机械能
直流电动机
【讨论与交流】如图所示是直流电动机的内部结构示意图。
直流电动机
（1）当线圈
FF换向位于图所F示的四种状
(a)
态时，所受
I
B∥
B
θ
B⊥
B⊥= Bsinθ
F安 = IlB⊥
F安 = IlBsinθ
电流天平
情境：如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂
一矩形线圈，设线圈匝数为n，底边cd长L，放在待测匀强磁
场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于纸面向里。
（1）设磁感应强度为B，当线圈中通入如图所
示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量
高二物理教案安培力的应用
高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自《高中物理》教材第二章第4节，详细内容为安培力的概念、计算方法及其应用。
重点学习安培力在电流载流子上的作用，以及安培力在现实生活中的应用实例。
二、教学目标1. 理解安培力的定义，掌握安培力的计算公式。
2. 能够运用安培力解决实际问题，分析安培力在电路中的作用。
3. 了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：安培力的计算方法及其应用。
难点：安培力方向的理解，安培力与电流、磁场的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、安培力演示仪。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。
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的指针偏转，思考电流与力的关系。
（2）演示磁场对电流的作用，让学生感受安培力的存在。
2. 例题讲解（1）讲解安培力的定义，推导安培力的计算公式。
（2）通过例题，讲解如何运用安培力公式解决实际问题。
3. 随堂练习（1）让学生计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用实例。
4. 讨论与分享（1）引导学生讨论安培力在生活中的应用。
（2）分享安培力相关的故事和趣事。
（2）评价学生对安培力的理解程度。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式3. 安培力的应用实例4. 生活中的安培力七、作业设计1. 作业题目：（1）计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用。
2. 答案：（1）安培力大小：F = BILsinθ（2）安培力在电路中的应用：电动机、发电机等。
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：（1）研究安培力在磁场中的分布规律。
（2）探讨安培力在新型能源领域的应用前景。
重点和难点解析1. 安培力的定义及计算公式2. 安培力的方向理解3. 安培力在现实生活中的应用实例4. 教学过程中的实践情景引入和例题讲解5. 作业设计和课后反思一、安培力的定义及计算公式安培力的定义为：当电流通过导线时，若该导线处于磁场中，导线将受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力，称为安培力。
高中物理选修基本概念安培力精品教案
高中物理选修基本概念安培力精品教案一、教学内容本节课选自高中物理选修教材第四章第3节“安培力的计算与应用”。
详细内容包括安培力定律的推导，安培力的大小、方向和计算方法，以及安培力在实际问题中的应用。
二、教学目标1. 理解并掌握安培力的概念、计算方法和应用。
2. 能够运用安培力定律解决实际问题，提高解题能力。
3. 培养学生的逻辑思维能力和动手操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：安培力的计算方法和方向判断。
教学重点：安培力定律的推导和应用。
四、教具与学具准备教具：磁铁、电流表、导线、电源、实验器材等。
学具：笔记本、教材、计算器、直尺、圆规等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁铁吸引铁钉的现象，引导学生思考磁力与电流的关系。
2. 教学内容讲解：（2）安培力的大小、方向和计算方法：讲解安培力的计算公式，引导学生掌握安培力的方向判断方法。
3. 例题讲解：讲解典型例题，指导学生如何运用安培力定律解题。
4. 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. 安培力的大小、方向和计算方法。
3. 典型例题及解题步骤。
4. 课堂练习题目。
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）分析实际应用中的安培力问题。
2. 答案：见教材课后习题答案。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对于安培力的理解程度，以及对安培力定律的应用能力。
2. 拓展延伸：引导学生了解安培力的应用领域，如电机、电磁铁等，激发学生的兴趣和探究欲望。
同时，布置相关拓展阅读资料，提高学生的学科素养。
重点和难点解析1. 安培力的计算方法和方向判断。
2. 安培力定律的推导。
3. 例题讲解和随堂练习的设置。
4. 作业设计中的题目和答案。
一、安培力的计算方法和方向判断1. 磁感应强度 B 的方向：通常规定，磁感应强度 B 的方向由磁场线从北极指向南极。
2. 夹角θ 的判断：夹角θ 是导线方向与磁场方向之间的最小角度。
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。
人教版高中物理选修31课件：§3.5安培力应用(2)技巧处理+(共14张PPT)
A．顺时针方向转动，同时靠近AB B．逆时针方向转动，同时靠近AB C．顺时外方向转动，同时远离AB D．逆时针方向转动，同时远离AB
（ ）5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘
•8、普通的教师告诉学生做什么，称职的教师向学生解释怎么做，出色的教师示范给学生，最优秀的教师激励学生。 2021/11/92021/11/92021/11/92021/11/9
学习任务3：等效处理法
情景： 应用电如和图磁把现轻象质导相线似圈性用绝缘细线悬挂在磁铁的N极附
近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。
垂直放置，且电两和个磁圆现线象圈的相圆似心性重合，当两线圈都通有如图 所示方
向的电流时，则从左向右看，线圈 L1将 A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．向纸外平动
（ ）6. 如右图所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、
OM的同心圆电弧和，在磁O现处象垂相直似纸面性有一载流直导线，电流方向垂直纸
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/92021/11/92021/11/911/9/2021
•7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观察是 思考和识记之母。”2021/11/92021/11/9November 9, 2021
径向如何变化电？和磁现象相似性
学习任务2：转移对象法
情景： 如图电所和示磁，现条象形磁相铁似放性在水平桌面上，一根通电直导线被
水平悬挂在磁铁中心的正上方处，并且保持导线跟磁铁垂直。导线 中所通电流方向如图中所示，磁铁保持静止状态。
2024年高二物理教案安培力的应用
2024年高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自人教版高二物理选修31第二章第五节《安培力的应用》。
主要内容包括：磁场对电流的作用力——安培力，安培力大小的计算，安培力方向的判定，安培力在日常生活和工业中的应用。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力大小的计算和方向的判定。
2. 了解安培力在日常生活和工业中的应用，培养学生的科学素养。
3. 培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
三、教学难点与重点重点：安培力大小的计算和方向的判定。
难点：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、磁场演示器、安培力演示仪。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁场演示器，引导学生观察电流表指针在磁场中的偏转，提出问题：电流在磁场中会受到力的作用吗？2. 例题讲解：讲解安培力的大小计算和方向判定，结合安培力演示仪进行演示。
3. 随堂练习：让学生计算给定电流和磁场下的安培力大小和方向。
4. 知识拓展：介绍安培力在日常生活和工业中的应用，如电机、发电机等。
5. 小组讨论：分组讨论安培力的应用实例，培养学生的团队合作精神。
六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力大小的计算3. 安培力方向的判定4. 安培力的应用七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：给定电流和磁场，计算安培力的大小和方向。
（2）应用题：简述安培力在日常生活中的应用实例。
2. 答案：（1）计算题答案：根据安培力公式计算得出。
（2）应用题答案：如电风扇、洗衣机等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等多种教学手段，使学生掌握了安培力的计算和方向判定，培养了学生的实验操作能力和团队合作精神。
2. 拓展延伸：引导学生关注安培力在现代科技领域中的应用，如磁悬浮列车、粒子加速器等，激发学生的探索兴趣。
重点和难点解析：1. 安培力大小的计算和方向的判定。
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。
高二物理安培力的应用
一、 直流电动机 【实验与探究】
1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节 【说明】 直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调
节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少
需要调速的设备，都采用直流电电动机。如：无轨电车和电 气机车都是用直流电动机来开动的。
线圈的两端分别接在两个螺旋的弹簧上，
被测电流经过这两个弹簧流入线圈 【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的
力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角
度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀 辐射分布的，通电线圈不管转到什么 角度线圈的平面跟磁感线平行。当电 流通过线圈的时候，线圈上跟铁芯轴
线平行的两边受到的安培力产生力矩
使线圈发生扭转。同时，螺旋弹簧被 扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩。 其大小随线圈转动角度的增大而增大。直到上述两个力矩相平衡 线圈才会停下来。
早期的电动机
•
早在1821年，法拉第在重复奥斯特实验时，就制 造出人类历史上第一台最原始的电动机。1834年， 俄国雅克比发明了第一台实用价值的棒式铁芯电 动机。1888年，意大利费拉里斯在研究旋转磁场 后，制造了第一台交流电动机。1889年，俄国多 勃罗沃尔斯基制造了三相鼠笼交流发电机，是交 流电动机技术上有了突波的发展。这种电动机广 泛使用至今。
直流电动机的运转过程：
常见的直流电动机：
【说明】
大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而
大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。
大型和超大型直流电机的生产和维修
大型和超大型直流电机的生产和维修
高中物理新选修课件安培力的应用
安培力的大小可以通过公式F=BIL来计算，其中F为安培力，B为磁感应强度，I为电流强 度，L为导线在磁场中的有效长度。
安培力方向
安培力的方向可以用左手定则来判断，即伸开左手，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。
03
动生和感生电动势的计算方法
根据法拉第电磁感应定律和洛伦兹力公式，可以推导出动生和感生电动
势的计算公式，从而计算出相应的电动势大小。
03
安培力在磁场中运动规律
洛伦兹力与霍尔效应
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受到的力，其方向垂直于磁场方向和电 荷运动方向所构成的平面，遵循左手定则。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直 于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两 端产生电势差。
通过测量磁通量的变化率，可以计算出感应电动势的大小，从而了解电磁感应现 象的本质和规律。
动生和感生电动势计算
01 02
动生电动势
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生动生电动势。动生电动势的大 小与导体的运动速度、磁场的磁感应强度以及导体与磁场的相对角度有 关。
感生电动势
当磁场发生变化时，会在导体中产生感生电动势。感生电动势的大小与 磁通量的变化率有关。
VS
无线电波接收
通过天线接收空中的电磁波，并将其转换 为高频电流。接收过程中的关键元件包括 接收器、解调器和放大器等。通过解调器 将高频信号还原为原始信号，实现信息的 接收和识别。
05
实验：测量安培力大小和方向
实验目的和器材准备
实验目的
1.1安培力及其应用课件
与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
3. 左手定则
伸开左手，拇指与其余四个手指垂直，且都与手掌处于同一平面内。让磁感线垂
直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。
N
F
I
B
S
4. 对安培力方向的理解
安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时，将 分解为垂直电流方
向的 ⊥ = sin 和沿着电流方向的 ∥ = cos， 对 的作用可以用 ⊥、
∥ 对电流的作用等效替代。即：
= 1 + 2 = ⊥ + ∥= sin + 0 = sin
向与电流方向所构成的平面。当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于
电流与磁场所决定的平面。
即： ⊥ ， ⊥ ，但与不一定垂直。
例 某同学画出了四幅表示磁场B、电流I和安培力F三者方向间的关系图，如图所示，其中正
确的是（ D ）
A
B
C
D
解析：根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力方向应该垂直
到的磁场力大小变为F2，则此时b受到磁场力的大小变为（ A ）
A. F2
B. F1- F2
C. F1+ F2
D.2F1- F2
解析：导线a受到导线b中电流产生的磁场的作用力F1，方向向左，a对b的作
用力 F ，方向向右，如图所示，当加上一与纸面垂直的匀强磁场后，磁场对a、
1
b的作用力分别为Fa和Fb，且Fa和Fb方向相反。若Fa向左，则Fb向右，a受力为
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。
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。
3.4安培力的应用
高二导学案学科：物理编号：XX3-1010301 编制人：王彦鹏审核人：小组：姓名评价：使用时间：安培力的应用【学习目标】1、能说出直流电动机的工作原理,能说出磁电式电表的工作原理;2、学会判断物体在安培力作用下的运动问题；3、会运用安培力知识处理平衡问题.【重点难点】重点：会运用安培力知识处理平衡问题难点：利用安培力知识分析较综合问题预习案【使用说明及学法指导】1、通读教材，初步了解直流电动机和磁电式电表的工作原理，然后完成问题导学中问题、知识梳理和预习自测。
2、利用安培力知识分析较综合问题是本节难点，选择合适的角度画出受力分析图往往是解题的关键。
3、如有不能解决的问题，可再次查阅教材或其他参考书。
4、把不能解决的问题记录到“我的疑问”处，待课堂上与老师同学共同探究。
5、限时15分钟。
【问题导学】（要体现导学、导思功能，让学生带着问题看书；要做到基础性、科学性、引导性、简洁性）1、电动机是在什么力的驱使下而转动的？分析课本3－4－2四幅图中线框各边的受力情况,并在图中画出。
说明线圈转到图中（b）（d）位置时为何还会继续转动。
2、说出磁电式电表的构造，简述磁电式电表的工作原理。
【知识梳理】（知识提纲。
帮学生系统认识本节知识内容，记住基本概念、规律或方法。
要简明扼要）一、直流电动机电动机有________电动机和______电动机之分，直流电动机的优点是通过改变________可调节它的转速．二、磁电式电表1．构造：(1)____________(2)____________(3)__________2．磁场对电流的作用力跟电流成比，因而线圈中的电流越大，______力产生的力矩越大，线圈和指针偏转的角度也就越________。
因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道_ 。
【预习自测】（1到2个小题，要注意基础性和典型性，兼顾检测功能） 1、根据以上对磁电式电流表的学习，判断以下说法错误的是( )A ．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B ．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大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 2、在直流电动机模型中，下列说法正确的是( )A ．当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时，若通以直流电，线圈将转动起来B ．线圈转动时，线圈上各边所受的安培力都不发生变化C ．当线圈平面与磁感线方向平行时，安培力的力矩最小D ．改变线圈中的输入电压，电动机的转速也将发生变化 【我的疑问】探究案一、合作探究（只涉及重点、难点问题。
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、教学内容本节课我们将学习高中物理选修基本概念中的安培力部分。
具体内容包括教材第十章第一节“磁场对电流的作用力”，详细内容涉及安培力的定义、计算公式、安培力方向的判定以及安培力在实践中的应用。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力的计算公式及判定方向的方法。
2. 能够运用安培力知识解决实际问题，提高学生的物理素养和解决问题的能力。
3. 了解安培力在日常生活中的应用，激发学生对物理学科的兴趣。
三、教学难点与重点重点：安培力的计算公式、安培力方向的判定。
难点：安培力在实际问题中的应用，尤其是非匀强磁场中的安培力计算。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、导线、磁铁等。
2. 学具：计算器、笔记本、教材。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示电流表指针偏转的实验，引导学生思考电流在磁场中受到的力的作用。
2. 知识讲解：(1) 安培力的定义：电流在磁场中受到的力。
(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为导线长度，θ为导线与磁场方向的夹角）。
(3) 安培力方向的判定：左手定则。
3. 例题讲解：讲解安培力在实际问题中的计算方法和应用。
4. 随堂练习：布置相关练习题，让学生独立完成，并及时给予反馈。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式：F = BILsinθ3. 安培力方向的判定：左手定则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条件下的安培力。
(2) 判断给定导线在磁场中的安培力方向。
(3) 分析安培力在日常生活中的应用实例。
2. 答案：(1) F = BILsinθ(2) 根据左手定则判定八、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，以及对计算方法和方向判定的掌握情况。
2. 拓展延伸：(1) 探讨安培力与洛伦兹力的关系。
(2) 研究非匀强磁场中安培力的计算方法。
高中物理安培力在实际中的应用学法指导
高中物理安培力在实际中的应用一、安培力在电磁炮中的应用电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用，安培力推动导体加速运动，最终把导体以一定的速度发射出去的装置，关于电磁炮的考题，分析思路除了电磁规律外还要综合应用动力学解题思路，如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等。
例1. 图1所示是导轨式电磁炮实验装置示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定。
其间安放金属滑块（即实验用弹丸），滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触．电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一根导轨流回电源，滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射，在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直纸面，其强度与电流的关系为B=kI ，比例常数k=2.5×10-6T ／A 。
已知两导轨内侧间距L=1.5cm ，滑块的质量m=30g ，滑块沿导轨滑行5m 后获得的发射速度v=3.0km ／s （此过程视为匀加速运动）。
（1）求发射过程中电源提供的电流；（2）若电源输出的能量有4%转化为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？解析：（1）由匀加速运动公式ax 2v v 202t =-得==x2v a 29×105m ／s 2。
由安培力公式和牛顿第二定律得F=IBL=kI 2L ，又m a F =，因此A 105.8kLma I 5⨯==。
（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即2mv 21%4t P =⨯△，发射过程中电源供电时间为△s 1031a v t 2-⨯==，所需电源输出功率为=P W 100.1%4t mv 2192⨯=⋅△，由功率IU P =解得输出电压V 102.1IP U 3⨯==。
二、安培力在电磁泵中的应用磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力，来传输导电液体（如液态金属、血液等）的装置，此装置不需要动力组件，关于此装置的考题，分析思路是：先分析导电液体所受安培力，再分析此安培力产生的附加压强，正是此附加压强推动导电液体流动或象水泵一样把导电液体抽到高处。
高中物理选修三 安培力的综合应用
要点二 安培力作用下导体的平衡 1．在安培力作用下物体的平衡问题的求解和前面学习的共点 力平衡问题相似，一般也是先进行受力分析，再根据共点力平衡的 条件列出平衡方程．需要注意的是在受力分析过程中不要漏掉安培 力．对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定． 2．解决安培力作用下物体的平衡问题，一般按以下步骤分析： (1)将立体图转化为平面图； (2)将题中的角度、电流方向、磁场方向标在图上； (3)按正确的顺序进行受力分析：重力、安培力、弹力、摩擦力 (注意 F 安⊥I，F 安⊥B)； (4)列式求解(合成法或正交分解法等)．
() A．为零 B．方向由向左变为向右 C．方向保持不变 D．方向由向右变为向左
解析：首先磁铁上方的磁感线从 N 极出发回到 S 极，是曲线， 直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中，电流的受力由左 上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到的力由 右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力 方向由向左变为向右，B 正确．
A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长 C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动
解析：因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸 引，弹簧就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下 来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．
答案：C
2．(多选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在 方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受 到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是( )
解析：A、C 对：根据左手定则，判断导线受到的安培力方向 向上，增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式 F＝BIL 知， 适当增大电流 I 或者保持电流 I 不变，适当增大 B，可使悬线中张 力为零．
高中物理第三章磁场微型专题6安培力的应用教案新人教版选修3_1
微型专题6 安培力的应用[学科素养与目标要求]物理观念：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法．科学思维：1.会利用电流元法、等效法、结论法分析在安培力作用下导体的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度．一、安培力作用下导体运动的判断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．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．3．等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可以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电流方向相同的趋势．5．转换研究对象法因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．例1 如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)( )图1A．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，同时上升答案 C解析如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分．中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下，受力方向向里．当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动，一边向下运动，C选项正确．判断导体在磁场中运动情况的常规思路不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下列步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况．(2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向．(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向．[学科素养] 例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向．这是基于事实证据进行科学推理，体现了“科学思维”学科素养的“科学推理”这个要素．针对训练1 (2018·扬州中学高二期中)如图2所示，通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上．当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法中正确的是( )图2A．ab顺时针旋转B．ab逆时针旋转C．a端向外，b端向里旋转D．a端向里，b端向外旋转答案 C解析首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况，如图所示，两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右，则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；ab下部分处的磁感线方向都是从右向左，故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里．所以，导线的a端向外旋转，导线的b端向里旋转．例2 如图3所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止)( )图3A ．为零B ．方向由向左变为向右C ．方向保持不变D ．方向由向右变为向左答案 B解析 首先磁铁上方的磁感线从N 极出发回到S 极，是曲线，直导线由S 极的上端平移到N 极的上端的过程中，通电导线的受力由左上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律知，磁铁受到的力由右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力方向由向左变为向右，B 正确．点拨：定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力．二、安培力作用下的平衡1．解题步骤(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F 合＝0列方程求解．2．分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向；(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L 为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度．例3 如图4甲所示，一对光滑平行金属导轨与水平面成α角，两导轨的间距为L ，两导轨顶端接有电源，将一根质量为m 的直导体棒ab 垂直放在两导轨上．已知通过导体棒的电流大小恒为I ，方向由a 到b ，图乙为沿a →b 方向观察的侧视图．若重力加速度为g ，在两导轨间加一竖直向上的匀强磁场，使导体棒在导轨上保持静止．图4(1)请在图乙中画出导体棒受力的示意图；(2)求出导体棒所受的安培力大小；(3)保持通过导体棒的电流不变，改变两导轨间的磁场方向，导体棒在导轨上仍保持静止，试求磁感应强度B 的最小值及此时的方向．答案 (1)见解析图 (2)mg tan α (3)mg sin αIL垂直轨道斜向上 解析 (1)如图所示(2)由平衡条件，磁场对导体棒的安培力F ＝mg tan α(3)当安培力方向平行于导轨斜向上时，安培力最小，磁感应强度最小，由平衡条件知，最小安培力F min ＝mg sin α，即BIL ＝mg sin α则最小的磁感应强度B ＝mg sin αIL由左手定则知磁感应强度方向垂直导轨斜向上针对训练2 如图5所示，用两根绝缘细线将质量为m 、长为l 的金属棒ab 悬挂在c 、d 两处，置于匀强磁场内．当棒中通以从a 到b 的电流I 后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态．为了使棒平衡在该位置上，所需磁场的最小磁感应强度的大小和方向为(重力加速度为g )( )图5A.mg Il tan θ，竖直向上B.mg Il tan θ，竖直向下C.mg Il sin θ，平行于悬线向下D.mg Ilsin θ，平行于悬线向上 答案 D解析 要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值．由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向不变，由受力分析可知，安培力与拉力方向垂直时有最小值F min ＝mg sin θ，即IlB min ＝mg sin θ，得B min ＝mg Ilsin θ，方向应平行于悬线向上，故选D.1．(安培力作用下导体运动方向的判断)如图6所示，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线圈平面．当线圈内通以图示方向的电流(从右向左看沿逆时针方向)后，线圈的运动情况是( )图6A ．线圈向左运动B ．线圈向右运动C ．从上往下看顺时针转动D ．从上往下看逆时针转动答案 A解析 将环形电流等效成小磁针，如图所示，根据异名磁极相互吸引知，线圈将向左运动，也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”也可判断出线圈向左运动，选A.2.(安培力作用下导体运动方向的判断)一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图7所示，如果直导线可以自由地运动且通以方向为由a到b的电流，则导线ab受到安培力的作用后的运动情况为( )图7A．从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B．从上向下看顺时针转动并远离螺线管C．从上向下看逆时针转动并远离螺线管D．从上向下看逆时针转动并靠近螺线管答案 D解析先由安培定则判断通电螺线管的南、北两极，找出导线左、右两端磁感应强度的方向，并用左手定则判断这两端受到的安培力的方向，如图甲所示．可以判断导线受到磁场力作用后从上向下看按逆时针方向转动，再分析导线转过90°时导线位置的磁场方向，再次用左手定则判断导线所受磁场力的方向，如图乙所示，可知导线还要靠近螺线管，所以D正确，A、B、C错误．3．(安培力作用下的平衡)(多选)如图8所示，在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时磁铁对水平面的压力为F N1，现在磁铁左上方位置固定一导体棒，当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后，磁铁对水平面的压力为F N2，则以下说法正确的是( )图8A．弹簧长度将变长B．弹簧长度将变短C．F N1＞F N2D．F N1＜F N2答案BC4.(安培力作用下的平衡)(2018·盐城市阜宁县高二上期中)如图9所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m、质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流大小I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动．图9(1)整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T、方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)(2)整个装置放在竖直平面内的匀强磁场中，若斜面对导线的支持力为零，求磁感应强度的最小值及其方向．答案(1)5 s (2)1.2 T 方向平行斜面向上解析(1)斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示．由平衡条件得F T cos 37°＝FF T sin 37°＝mg联立两式解得F＝mgtan 37°＝0.8 N由F＝BIL得B＝FIL＝2 T由题意知，B与t的变化关系为B＝0.4t代入数据得t＝5 s(2)导线在重力、绳的拉力和安培力的作用下保持平衡，当安培力与斜面垂直时，B有最小值B1，则有：B1IL＝mg cos 37°解得B1＝1.2 T，方向平行斜面向上．一、选择题考点一安培力作用下导体的运动1．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导电液体面相接触，并使它组成如图1所示的电路图．当开关S接通后，将看到的现象是( )图1A．弹簧向上收缩B．弹簧被拉长C．弹簧上下跳动D．弹簧仍静止不动答案 C解析因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸引，弹簧缩短，电路就断开了，断开后没电流了，弹簧掉下来接通电路……如此通断通断，弹簧上下跳动．2．固定导线c垂直纸面，可动导线ab通以如图2所示方向的电流，用测力计悬挂在导线c 的上方，导线c中通以如图所示的电流时，以下判断正确的是( )图2A．导线a端转向纸外，同时测力计读数减小B．导线a端转向纸外，同时测力计读数增大C．导线a端转向纸里，同时测力计读数减小D．导线a端转向纸里，同时测力计读数增大答案 B解析导线c中电流产生的磁场在右边平行纸面斜向左上，在左边平行纸面斜向左下，在ab 左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向外，右边的电流元所受安培力方向向里，知ab导线逆时针方向(从上向下看)转动．当ab导线转过90°后，两导线电流为同向电流，相互吸引，导致测力计的读数变大，故B正确，A、C、D错误．3．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图3所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是( )图3A．都绕圆柱体转动B．彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C．彼此相向运动，电流大的加速度大D．彼此背向运动，电流大的加速度大答案 B解析同向环形电流间相互吸引，虽然两电流大小不等，但根据牛顿第三定律知两铝环间的相互作用力大小必相等，选项B正确．4.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定光滑转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图4所示．下列哪种情况将会发生( )图4A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动C．L2绕轴O按顺时针方向转动D．L2绕轴O按逆时针方向转动答案 D解析由右手螺旋定则可知导线L1上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁感应强度越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D选项对．考点二安培力作用下的平衡5.如图5所示，一重为G1的通电圆环置于水平桌面上，圆环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在圆环的正上方用轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的上端为N极，下端为S极，磁铁自身的重力为G2.则关于圆环对桌面的压力F和磁铁对轻绳的拉力F′的大小，下列关系中正确的是( )图5A．F＞G1，F′＞G2B．F＜G1，F′＞G2C．F＜G1，F′＜G2D．F＞G1，F′＜G2答案 D解析顺时针方向的环形电流可以等效为一个竖直放置的小磁针，由安培定则可知，小磁针的N极向下，S极向上，故与磁铁之间的相互作用力为斥力，所以圆环对桌面的压力F将大于圆环的重力G1，磁铁对轻绳的拉力F′将小于磁铁的重力G2，选项D正确．6．(多选)质量为m的金属细杆置于倾角为θ的光滑导轨上，导轨的宽度为d，当给细杆通以如图A、B、C、D所示的电流时，可能使杆静止在导轨上的是( )答案AC解析A图中金属杆受重力、沿导轨向上的安培力和支持力，若重力沿导轨向下的分力与安培力大小相等，细杆可能静止，故A正确．B图中金属杆受重力和导轨的支持力，二力不可能平衡，故B错误．若C图中金属杆所受重力与安培力大小相等，则二力平衡，细杆可能静止，故C正确．D图中金属杆受重力、水平向左的安培力和支持力，三个力不可能达到平衡，故D 错误．7．(多选)如图6所示，一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙斜面上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )图6A．一直增大B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终为零答案AB解析若F安＜mg sin α，因安培力向上，则摩擦力向上，当F安增大时，F f减小到零，再向下增大；若F安＞mg sin α，摩擦力向下，随F安增大而一直增大；若F安＝mg sin α，摩擦力为零，随F安增大摩擦力向下一直增大．故选A、B.8.(多选)如图7，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中．当导线中通以沿x轴正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ，重力加速度为g .则磁感应强度方向和大小可能为( )图7A ．z 轴正方向，mg IL tan θB ．y 轴正方向，mg ILC ．z 轴负方向，mg IL tan θD ．沿悬线向下，mg IL sin θ 答案 BCD解析 磁感应强度方向为z 轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y 负方向，直导线不能平衡，所以A 错误；磁感应强度方向为y 轴正方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿z 轴正方向，根据平衡条件，当BIL 刚好等于mg 时，细线的拉力为零，B ＝mg IL ，所以B 正确；磁感应强度方向为z 轴负方向时，根据左手定则，直导线所受安培力方向沿y 轴正方向，根据平衡条件BIL ＝mg tan θ，所以B ＝mg IL tan θ，所以C 正确；磁感应强度方向沿悬线向下时，根据左手定则，直导线所受安培力方向垂直于线斜向上，根据平衡条件：F ＝mg sin θ，得：B ＝mg sin θIL，故D 正确． 9.一条形磁铁静止在斜面上，固定在磁铁中心的竖直上方的水平导线中通有垂直纸面向里的恒定电流，如图8所示．若将磁铁的N 极位置与S 极位置对调后，仍放在斜面上原来的位置，则磁铁对斜面的压力F 和摩擦力F f 的变化情况分别是( )图8A ．F 增大，F f 减小B ．F 减小，F f 增大C ．F 与F f 都增大D ．F 与F f 都减小答案 C解析 题图中电流与磁体间的磁场力为引力，若将磁极位置对调则相互作用力为斥力，再由受力分析可知选项C 正确．10．(2018·洛阳市高二第一学期期末)如图9所示，三根长为L 的平行长直导线的横截面在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里．电流大小均为I ，其中A 、B 电流在C 处产生的磁感应强度的大小均为B 0，导线C 位于水平面处于静止状态，则导线C 受到的静摩擦力是( )图9A.3B 0IL ，水平向左B.3B 0IL ，水平向右C.32B 0IL ，水平向左D.32B 0IL ，水平向右 答案 B解析 A 、B 电流在C 处产生的磁感应强度的大小均为B 0，作出磁感应强度的合成图如图所示，根据力的平行四边形定则，结合几何关系，则有B C ＝3B 0；再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为F ＝3B 0IL ，由于导线C 处于静止状态，所以导线C 受到的静摩擦力大小为3B 0IL ，方向水平向右，故选B.11．(多选)在同一光滑斜面上放同一导体棒，如图10所示是两种情况的剖面图．它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场，但方向不同，一次垂直斜面向上，另一次竖直向上，两次导体棒A 分别通有电流I 1和I 2，都处于静止平衡状态．已知斜面的倾角为θ，则( )图10A ．I 1∶I 2＝cos θ∶1B ．I 1∶I 2＝1∶1C ．导体棒A 所受安培力大小之比F 1∶F 2＝sin θ∶cos θD ．斜面对导体棒A 的弹力大小之比F N1∶F N2＝cos 2 θ∶1答案 AD解析 分别对导体棒受力分析，如图所示，利用平衡条件即可求解第一种情况：F 1＝BI 1L ＝mg sin θ，F N1＝mg cos θ解得：I 1＝mg sin θBL第二种情况：F 2＝BI 2L ＝mg tan θ，F N2＝mg cos θ解得：I 2＝mg tan θBL 所以F 1F 2＝BI 1L BI 2L ＝I 1I 2＝sin θtan θ＝cos θ，F N1F N2＝cos θ1cos θ＝cos 2 θ 可见，A 、D 正确，B 、C 错误．二、非选择题12．(2018·平顶山市、许昌市、汝州市高二上学期第二次联考)如图11所示，两平行金属导轨间的距离L ＝0.4 m ，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.5 T、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场．金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.5 Ω的直流电源．现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止．导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图11(1)通过导体棒的电流大小；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力大小．答案(1)1.5 A (2)0.3 N (3)0.06 N解析(1)根据闭合电路欧姆定律I＝ER0＋r＝1.5 A.(2)导体棒受到的安培力F安＝BIL＝0.3 N.(3)对导体棒受力分析如图所示，将重力分解有F1＝mg sin 37°＝0.24 N，F1＜F安，根据平衡条件，mg sin 37°＋F f＝F安，解得F f＝0.06 N.13.(2018·天津市六校高二第一学期期末)如图12所示，两光滑平行金属导轨间的距离L＝0.4 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场．现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab垂直放在金属导轨上，当接通电源后，导轨中通过的电流恒为I＝1.5 A时，导体棒恰好静止，g取10 m/s2.已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图12(1)磁场的磁感应强度为多大？(2)若突然只将磁场方向变为竖直向上，其他条件不变，则磁场方向改变后的瞬间，导体棒的加速度为多大？答案(1)0.4 T (2)1.2 m/s2解析(1)导体棒受力如图甲所示，建立直角坐标系如图根据平衡条件得：F安－mg sin 37°＝0而F安＝BIL解得B＝0.4 T(2)导体棒受力如图乙所示，建立直角坐标系如图根据牛顿第二定律得：mg sin 37°－F安′cos 37°＝ma F安′＝BIL解得：a＝1.2 m/s2即导体棒的加速度大小为1.2 m/s2，方向沿斜面向下．。
高中物理安培力的教案
高中物理安培力的教案
一、教学目标：
1. 了解安培力的定义和公式；
2. 掌握安培力的计算方法；
3. 掌握安培力在电流以及电动机中的应用；
4. 培养学生动手实践的能力，培养学生克服困难的勇气。
二、教学重点：
1. 安培力的定义和公式；
2. 安培力的计算方法。
三、教学难点：
1. 安培力的应用。
四、教学过程：
1. 导入：通过一个实验或观察现象引出安培力的问题，激发学生的学习兴趣。
2. 学习安培力的定义和公式：讲解安培力的定义和公式，进行简单的推导和解释。
3. 练习：让学生尝试计算不同情况下的安培力，并检查他们的答案。
4. 应用：讲解安培力在电流和电动机中的应用，引导学生理解安培力在实际生活中的重要性。
5. 实践：组织学生进行安培力实验，让他们亲自感受安培力的作用，并向他们展示安培力的一些应用案例。
6. 总结：总结安培力的相关知识，强调学生需要多加练习和实践，以便更好地掌握和应用安培力的知识。
五、作业布置：
1. 练习安培力的计算方法；
2. 思考安培力在日常生活中的应用，并写出自己的观点。
六、教学反思：
本节课采用了导入、讲解、练习、应用、实践和总结的教学方法，通过多种形式的教学帮助学生更好地掌握安培力的知识。
同时，设置了相关作业提高学生的学习兴趣和能力。
在今后的教学中，可以多引导学生进行实践操作，增强他们的动手能力和实践能力。
高中物理 3.4安培力的应用学案(含解析)粤教版选修31
学案3 安培力的应用[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13．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22．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3A．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4A．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5A．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.。
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高中物理安培力在实际中的应用
一、安培力在电磁炮中的应用
电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用，安培力推动导体加速运动，最终把导体以一定的速度发射出去的装置，关于电磁炮的考题，分析思路除了电磁规律外还要综合应用动力学解题思路，如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等。
例1. 图1所示是导轨式电磁炮实验装置示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定。
其间安放金属滑块（即实验用弹丸），滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触．电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一根导轨流回电源，滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射，在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直纸面，其强度与电流的关系为B=kI ，比例常数k=2.5×10-6T ／A 。
已知两导轨内侧间距L=1.5cm ，滑块的质量m=30g ，滑块沿导轨滑行5m 后获得的发射速度v=3.0km ／s （此过程视为匀加速运动）。
（1）求发射过程中电源提供的电流；
（2）若电源输出的能量有4%转化为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？
解析：（1）由匀加速运动公式ax 2v v 202t =-得==x
2v a 2
9×105m ／s 2。
由安培力公式和牛顿第二定律得F=IBL=kI 2L ，又m a F =，因此A 105.8kL ma I 5⨯==。
（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即2mv 21%4t P =⨯△，发射过程中电源供电时间为△s 103
1a v t 2-⨯==，所需电源输出功率为=P W 100.1%4t mv 2
192
⨯=⋅△，由功率IU P =解得输出电压V 102.1I
P U 3⨯==。
二、安培力在电磁泵中的应用
磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力，来传输导电液体（如液态金属、血液等）的装置，此装置不需要动力组件，关于此装置的考题，分析思路是：先分析导电液体所受安培力，再分析此安培力产生的附加压强，正是此附加压强推动导电液体流动或象水泵一样把导电液体抽到高处。
例2. 图2所示是磁流体动力泵的示意图，已知磁流体动力泵是高为h 的矩形槽，左右相对的两壁是导电的，它们之间的距离为l ，两导电壁加上电势差为U 的电场，垂直于纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为B 的匀强磁场，如图所示槽的下端与水银面接触，上部与竖直的非导电管相连，已知水银的电阻率为r ，水银的密度为ρ，重力加速度为g ，求：
（1）水银能上升的条件；
（2）在第一问的条件下，求水银在非导电管中上升的高度（以上各量都是国际制单位）；
（3）若用此装置测量磁感应强度的大小，如何提高测量精确度？
解析：（1）两导电壁间加上电势差时，水银中有电流通过，磁场对导电水银产生向上的安培力作用，若安培力足够大，当安培力大于水银所受重力时水银就可以上升，设导电板宽为d ，水银上升x ，则导电水银的电阻为dx
rl ，所受重力为gxld ρ，通过水银的电流为rl
Uxd R U I ==
，要上升则BIl gx ld <ρ，即上升条件是BU g rl <ρ。
（2）导电水银在电磁泵中上升时，电阻减小电流增大，安培力增大，水银首先充满整个电磁泵，由于导电水银所受安培力作用则水银继续在上部的非导电管中上升，设又上升H ，则电磁泵中水银的电阻dh rl ，通过的电流rl
Uhd R U I ==，所受安培力在竖直方向上产生的附加压强rl BUh dl BIl P ==，故非导电管中支持的水银柱有p g H =ρ，解得glr BUh H ρ=。
（3）用此装置测量磁感应强度，是利用该装置中导电液体在非导电管中上升的高度与磁感应强度成正比的原理，所以要提高测量的精确度，就是在相同的磁感应强度的情况下，使导电液体上升的高度增加，所以由glr
BUh H ρ=可知，增加所加的电压U 、增加电磁泵导电壁的高度h ，或减小导电液体的密度ρ和电阻率r ，以及减小电磁泵两导电壁间的距离l 都可以提高测量的精确度。