34通电导线在磁场中受到的力导学案教师0923

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1、3.4通电导线在磁场中受到的力导学教案审核人： 班级 姓名 编写人：沈 滨预习案【学习目标】一、知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BILsin。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。二、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。三、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=BILsin，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。【教材导读】本节通过控制变量的方法探究安培力的方向，得出左手定则，通过磁感应强度的定义得出安培力的

2、计算公式，进而拓展到磁场对通电线圈的作用效果，使大家认识磁电式电流表的工作原理。通过本节的学习，应会用公式F=BIL解答有关问题、知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题，知道磁电式电流表的工作原理。【预习自测】一、安培力：1磁场对通电导线的作用力叫做_ _2.大小：（1）当导线与匀强磁场方向_时，安培力最大为F=_ _. （2）当导线与匀强磁场方向_时，安培力最小为F=_ _. (3) 当导线与匀强磁场方向斜交时，所受安培力介于_ _和_ _之间。3方向：左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指_ _，并且都跟手掌在_ _，把手放入磁场中，让磁感线_ _，并使伸开的四指指向 _ _的方向，

3、那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的_ _方向二、磁电式电流表：1.磁电式电流表主要由_ _、_ _、_ _、_ _、_ _构成. 2蹄形磁铁的磁场的方向总是沿着径向均匀地分布的，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是相等的，这样不管线圈转到什么位置，线圈平面总是跟它所在位置的磁感线平行，I与指针偏角成正比，I 越大指针偏角越大，因而电流表可以量出电流I的大小，且刻度是均匀的，当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针偏转方向也随着改变，又可知道被测电流的方向。3、磁电式仪表的优点是_，可以测很弱的电流，缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱。【学情分析】本节学生略有基

4、础，现在要求其进行定量计算，另磁电式电表原理和结构【提出困惑】区分右手螺旋定则（安培定则）和左手定则，明确其应用范围和条件。探究案一、左手定则；磁感线方向穿过手心电流方向四指指向安培力方向拇指指向【例题】试用电流的磁场及磁场对电流的作用力的原理，证明通有同向电流的导线相互吸引，通有异向电流的导线相互推斥力解析：如图所示，研究对的磁场力：（1）根据安培定则画出电流在导线处产生的磁场分布图；（2）根据左手定则可知通电导线受到的磁场力是向左的；（3）根据牛顿第三定律，可知通电导线受到的磁场力是向左的，即通有同向电流的平行导线相互吸引同理可得通有异向电流的平行导线是相互推斥的拓展：两根平行的通电导线之

5、间有力的作用，这是实验所证明的结论，通电导线之间的作用力是通过磁场相互作用的有些同学在研究两根导线之间的相互作用力时，同时画出两根导线在空间产生的磁场是没有必要的，也是思路不清的表现，两根导线之间的作用是通过各自的磁场对另一方作用的，不是两个磁场的相互作用。二、安培力的大小； 磁感应强度B、电流I、导线长度L三垂直时： F=BIL(2)磁感应强度B、电流I、导线长度L不能三垂直时，B与导线方向成时，F=三、磁电式电流表；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。（1）电流表主要由哪几部分组成的？电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组

6、成。（2）磁电式电流表的工作原理磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。如图。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。该磁场并非匀强磁场，但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。这

7、样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。（4）磁电式仪表的优缺点是什么？磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。（5）电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点：线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？使用时要特别注意什么？（6）安培力力矩；当电流通过线圈的时候，线圈上跟铁柱轴线平行的两边都受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动线圈

8、转动时，螺旋弹簧被扭动，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当这种阻碍线圈转动的力矩增大到同安培力产生的使线圈发生转动的力矩相平衡时，线圈停止转动由转动角度即指针对应刻度可以确定电流大小，由摆动方向反映电流方向（7）磁电式电流表的特点：表盘的刻度均匀，I.灵敏度高，量程较小，过载能力差满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性【当堂检测】判断下图中导线A所受磁场力的方向。 根据已知的两个量的方向，标明第三个量的方向。BFABIBCFIFIDEIBFIF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

9、直的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一根长直导线穿过载流金属环中心且垂直与金属环的平面，导线和环中的电流方向如图所示，那么金属环受的力：( ) A.等于零 B.沿着环半径向外C.向左 D.向右如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1

10、当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为 （ ） A . F2 MNbcdaB . F1-F2 C . F1+F2 D . 2F1-F2如图所示，ab边与MN平行，关于线框的受力下列叙述正确的是（ ）A、线框有两条边所受安培力方向相同B、线框有两条边所受安培力大小相同 C、线框所受的安培力的合力方向向左D、线框所受的安培力的合力方向向右如图所示，长为L的导线AB放在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为d，通过的电流为I，垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为B，则AB所受的磁场力的大小为（ ）ABIL BBIdcos CBId/sin DBIdsi

11、n如图所示，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、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通电直导线A与圆形通电导线环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A受到水平向_的安培力作用当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向_ 训练案关于安培力的说法中正确的是（ ）A.通电导线在磁场中一定受安培力的作用B.安培力的大小与磁感应强

12、度成正比，与电流成正比，而与其他量无关C.安培力的方向总是垂直于磁场和通电导线所构成的平面D.安培力的方向不一定垂直于通电直导线如图中所示，在匀强磁场中，有三个通电线圈处于如下图中所示的位置，则( )A三个线圈都可以绕OO轴转动B只有中的线圈可以绕OO轴转动C只有中的线圈可以绕OO轴转动D只有中的线圈可以绕OO轴转动答案B解析线圈中导线受力在水平方向；线圈中导线受一转动力矩；线圈中导线不受力已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为，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（ ） 答案：AB解析：用左手定

13、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一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是（ ）A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力D磁铁受到向左的摩擦力答案：AD解析：由左手定则可判知导体棒受到磁铁给它斜向左下方的安培力，根据牛顿第三定律得到磁铁受到斜向右上方的作用力，所以A、D选项正确如图甲所示是磁电式电表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是( )指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的通电线圈

14、中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A BC D答案C解析当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故正确磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故错，正确电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故正确，故C正确如图，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

15、长度均为L，且。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A. 方向沿纸面向上，大小为B. 方向沿纸面向上，大小为C. 方向沿纸面向下，大小为D. 方向沿纸面向下，大小为解析：该导线可以用a和d之间的直导线长为来等效代替,根据,可知大小为,方向根据左手定则.A正确。答案：A 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图8所示的电路当开关S接通后将看到的现象是( )A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动答案C解析当弹簧在重力作用下与液面接触后构成回路，开关S接通螺线管每一环中电流方向同向，相互吸引而收缩

16、，收缩后电路断路，弹簧恢复原长，电路又重新接通，如此往复在磁感应强度B0.3T的匀强磁场中，放置一根长10cm的直导线，导线中通过I2A的电流.求以下情况，导线所受的安培力：(1)导线和磁场方向垂直；(2)导线和磁场方向的夹角为30；(3)导线和磁场方向平行.0.060N 0.030N 0在倾角为30的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，一匀强磁场垂直于斜面向下，如图所示，当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时，导体棒恰好静止在斜面上，则磁感应强度的大小为B_.答案：解析：通电导体棒受三个力：重力、弹力和安培力其中安培力沿斜面向上，与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡，故有：BIL

17、mgsin30，所以B【备课资料】“电学中的牛顿”安培物理学家安培，1775年生于法国里昂。他从小就具有惊人的记忆力，几乎可以过目不忘，尤其在数学方面具有非凡的天赋，13岁就发表第一篇数学论文，论述了螺旋线。可是，在法国大革命时期，他的父亲被斩首。这一打击不仅使年轻的安培精神痛苦，并导致家境贫穷，使他失学了在彷徨中，他读了哲学家卢梭的一本关于植物学的著作，它像火炬一样重新燃起了他对科学的热情，从此他更加刻苦地投入到自学中去。安培在学习和研究问题时，思想高度集中，专心致志，简直达到了那种忘我的痴迷程度。为了专心研究问题，怕别人来打扰他，安培就在自己的家门口贴上了一张“安培先生不在家”的字条。这样

18、，来找他的人看到字条后就不会再敲门打扰他。有一天，他在家中思考一个问题，百思不得其解，便走出家门，一边散步一边思考这个问题。他在马路上走着走着，好像突然想起了什么便转回身向家走去。他一边走一边还在聚精会神地思考着问题。当他返回自己的家门口时，抬头看见门上贴着“安培先生不在家”的那张字条，自言自语地说：“噢！安培先生不在家，那我回去吧！”说完，回头走了。正是这种悉心钻研科学的精神使安培在物理学方面有着重要发现，如安培定律、安培定则和分子电流等。安培将他的研究综合在电动力学现象的数学理论一书中，成为电磁学史上一部重要的经典论著。为了纪念他在电磁学上的杰出贡献，电流的单位“安培”以他的姓氏命名。【教学反思】选修3-1&3.4通电导线在磁场中受到的力导学案 共7页 第7页