人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对通电导线的作用力学案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册磁场对通电导线的作用力学案设计，共10页。学案主要包含了安培力的方向，安培力的大小，磁电式电流表等内容，欢迎下载使用。
物理观念：1. 掌握安培力大小的计算方向及，
2．掌握安培力方向的判断---左手定则
3．了解磁电式电流表结构，知道磁电式仪表的工作原理
科学思维： 通过安培力方向的判断，培养学生空间想象的思维能力
科学探究: 通过探究安培力、电流和磁感应强度三者的方向关系，培养学生归纳推理的能力
科学态度与价值观： 通过磁电式电流表的原理分析，体会科学技术对社会发展的促进作用。激发学生刻苦学习、服务人类的理想抱负。
自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗）
一、安培力的方向
1．安培力：通电导线在 中受到的力。
2.实验探究安培力方向的影响因素
(1)猜想．决定安培力方向的因素
① 方向；② 方向。
（2）实验方法：
（3）实验方案：如右图实验装置。
（4）实验步骤：
①按照图所示，组装好器材
②磁场方向向下，使电流从C→A，观察导体棒摆动方向，从而判断安培力方向并记录
③磁场方向向下，使电流从A→C，观察导体棒摆动方向，从而判断安培力方向并记录
④磁场方向向上，使电流从A→C，观察导体棒摆动方向，从而判断安培力方向并记录
⑤磁场方向向上，使电流从C→A，观察导体棒摆动方向，从而判断安培力方向并记录
次数
磁场方向
电流方向
安培力方向
图
4
3
1
2
向上
向下
垂直于纸面向外
垂直于纸面向外
垂直于纸面向里
水平向右
水平向左
水平向左
水平向右
F
F
F
F
（5）归纳总结：你能尝试把各种情况下三者的方向画出来，进行归纳分析，找到规律吗？
安培研究发现，安培力方向与磁场方向、电流方向的关系符合左手定则，如图所示：
3．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 进入并使四指指向 ，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。
4．安培力的特点：
(1)F⊥B，F⊥I，即F 垂直于B、I决定的平面．
(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与
磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，
只是磁感线不再垂直穿过手心．
自主练习
1.判断下图中通电导线在匀强磁场中受安培力的方向
总结： ,
2. 分析平行通电直导线间的作用力：
总结；同向电流相互 ，反向电流相互 ．
二、安培力的大小
同一通电导线，按不同方式放在同一磁场中，受力情况不同，如图所示。
1．如图甲，I⊥B，此时安培力最大，F＝
2．如图乙，I∥B，此时安培力最小，F＝
3．如图丙，当I与B成θ角时，可以把磁感应强度B分解，如图丁所示。此时
F＝ ，这是一般情况下安培力的表达式。
4．公式F＝ILBsin 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(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端。
自主练习
3.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( )
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4.(2015·江苏卷·T4)如图所示，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NM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
三、磁电式电流表
1.构造：U形磁铁、极靴、圆柱形铁芯、绕在铝线框上的线圈、螺旋弹簧（游丝）、指针.
2．工作原理：
(1)通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。
(2) 通电线圈在线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ；
电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变就越大，线圈偏转的角度也越大
(3)根据指针偏转方向，可以知道被测电流的方向。
3.特点：（1）极靴与圆柱间的磁场沿半径方向
（2）线圈转动时，线圈受力边处在磁场中的不同位置磁感应强度大小相同 ，安培力的大小不受磁场影响，
（3）线圈平面与磁场方向平行，电流所受安培力的方向总与线圈平面 ，安培力相对转轴的力臂大小不变
（4）线圈转过的角度与给线圈通入的电流大小成正比，表盘刻度均匀（尝试推导）
4．优点：是灵敏度高，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。
例1.如图所示,在平行倾斜固定的导轨上端接入电动势E=50 V,内阻r=1 Ω的电源和滑动变阻器R,导轨的宽度d=0.2 m,倾角θ=37°。质量m=0.11 kg的导体棒ab垂直置于导轨上,与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,整个装置处在竖直向下的磁感应强度B=2.2 T的匀强磁场中,导轨与导体棒的电阻不计。现调节R使杆ab静止不动。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。求:
(1)ab棒受到的最小安培力F1和最大安培力F2;
(2)滑动变阻器R有效电阻的取值范围。
强化练习 A组
1．画出图中各磁场对通电直导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)．
2．如图所示，光滑水平地面上用轻质弹簧将一条形磁铁系于竖直墙壁上，弹簧处于水平状态，条形磁铁静止，设此时磁铁对地面压力为FN1。现在磁铁右端正上方固定一导体棒，在导体棒中通以垂直纸面向里的电流，当磁铁再次平衡时
对水平地面的压力变为FN2，则下列说法正确的是
A．弹簧长度变短 B．弹簧长度变长
C．FN1>FN2 D．FN1Fb>Fc B． Fa=Fb=Fc
Fa>Fb=Fc D． Fb