高中教科版 (2019)1 安培力评课课件ppt

这是一份高中教科版 (2019)1 安培力评课课件ppt，共46页。
必备知识·自主预习储备
知识点一　安培力的方向1．认识安培力定义：磁场对________的作用力。2．安培力的方向(1)方向：用________判断。判断方法：伸出左手，四指并拢，使大拇指和其余四指____，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿过____，四指指向________，则______所指方向就是通电导线所受安培力的方向。
(2)安培力方向的特点安培力的方向与____方向，磁感应强度的方向都垂直，即垂直于磁场方向与电流方向所在的____。提醒　安培力既垂直于磁场，又垂直于电流，但电流与磁场不一定垂直。
体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。(　　)(2)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。(　　)(3)通电的导线在磁场中一定受安培力。(　　)
知识点二　安培力的大小1．当B与I成θ角时：F＝ILB sin θ。2．当B⊥I时：F＝ILB。3．当B∥I时：F＝0。提醒　当通电导线中的电流方向与磁场方向既不平行也不垂直时，将磁场方向分解成沿电流方向与垂直于电流方向。
体验2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。( )(2)一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是0.2 N。( )
关键能力·情境探究达成
考点3　安培力作用下导体的平衡与加速
1．如图，改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变？2．上下交换磁极的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化？提示：1．改变　2．变化
考点1　安培力的方向1．安培力F、磁感应强度B、电流I的关系(1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。(2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。(3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。
2．安培定则(右手螺旋定则)与左手定则的区别
3．两平行通电直导线的相互作用规律：同向电流互相吸引，反向电流互相排斥。
【典例1】　下列各图中，金属导体棒ab所受安培力F方向正确的是(　　)
A　　　　　　　　　B
A　[根据左手定则，导体棒ab所受安培力方向垂直于导体棒斜向上，A正确；ab棒放置和磁场方向平行，不受安培力，B错误；ab棒所受安培力方向垂直于导体棒向下，C错误；ab棒所受安培力方向垂直于导体棒向左，D错误。]
判断安培力方向常见的两类问题
[跟进训练]1．在赤道上空，水平放置一根通以由西向东方向的电流的直导线，则此导线(　　)A．受到竖直向上的安培力B．受到竖直向下的安培力C．受到由南向北的安培力D．受到由西向东的安培力
A　[赤道上空的地磁场方向是由南向北的，电流方向由西向东，画出此处磁场和电流的方向如图所示，由左手定则可判断出导线受到的安培力的方向是竖直向上的，选项A正确。]
考点2　安培力的大小1．F＝BIL sin θ适用于匀强磁场中的通电直导线，求弯曲导线在匀强磁场中所受的安培力时，L为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端，如图所示。
2．同样情况下，通电导线与磁场方向垂直时，它所受的安培力最大；导线与磁场方向平行时，它不受安培力；导线与磁场方向斜交时，它所受的安培力介于0和最大值之间。3．在非匀强磁场中，只要通电直导线L所在位置的各点B矢量相等(包括大小和方向)，则导线所受安培力也能用上述公式计算。4．当电流同时受到几个安培力时，则电流所受的安培力为这几个安培力的矢量和。
【典例2】　如图所示，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的长度均为L，且∠abc＝∠bcd＝135°。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为(　　)
思路点拨：(1)通电导线所受的安培力等于各段所受安培力的合力。(2)匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点间的线段的长度。
应用安培力公式F＝BIL sin θ解题的技巧应用公式F＝BIL sin θ求安培力大小时不能死记公式，应正确理解公式中各物理量的实质，可将B sin θ理解为有效磁感应强度或将L sin θ理解为有效长度，θ为磁场方向与直导线L之间的夹角。
考点3　安培力作用下导体的平衡与加速1．求解安培力作用下导体平衡问题的基本思路(1)选定研究对象——通电导线或通电导体棒；(2)变三维为二维，作出如侧视图、剖面图或俯视图等，并画出平面受力分析图，其中安培力的方向要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I；(3)列平衡方程或牛顿第二定律的方程式进行求解。
2．安培力作用下导体的分析技巧(1)安培力作用下导体的平衡问题与力学中的平衡问题分析方法相同，只不过多了安培力，解题的关键是画出受力分析示意图。(2)安培力作用下导体的加速问题与动力学问题分析方法相同，关键是做好受力分析，然后根据牛顿第二定律求出加速度。
【典例3】　质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图所示。现调节滑动变阻器的触头，求为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2)
思路点拨：(1)首先将立体图转换成平面图，对杆受力分析。(2)杆所受摩擦力方向可能沿斜面向上，也可能沿斜面向下。(3)杆静止不动的临界条件是摩擦力刚好达到最大静摩擦力。
[解析]　如图甲、乙所示是电流最大和最小两种情况下杆ab的受力分析图。
根据甲图列式如下：F1－mg sin θ－f1＝0FN－mg cs θ＝0f1＝μFN，F1＝BImaxd解上述方程得：Imax＝0.46 A
根据乙图列式如下：F2＋f2－mg sin θ＝0FN－mg cs θ＝0f2＝μFNF2＝BImind解上述方程得：Imin＝0.14 A因此电流范围是0.14～0.46 A。[答案]　0.14～0.46 A
[跟进训练]3．如图所示，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B＝3 T的匀强磁场中，水平放置两根平行金属导轨，两轨间距为l＝50 cm，左端接有电动势E＝2 V、内阻r＝0.5 Ω的电源，现将一质量m＝1 kg、接入电路的电阻R0＝1.5 Ω的金属棒ab放置在导轨上，金属棒与平行金属导轨间的动摩擦因数为μ＝0.1，其余电阻不计，开关闭合的瞬间，g取10 m/s2，求：
(2)金属棒ab的加速度。[解析]　根据安培力公式：F＝BIl＝1.5 N则摩擦力为f＝μFN＝μmg＝1 N水平方向根据牛顿第二定律：F－f＝ma所以a＝0.5 m/s2，方向水平向右。[答案]　 0.5 m/s2　方向水平向右
学习效果·随堂评估自测
1．(多选)如图所示的三维空间内，匀强磁场方向沿x轴正方向，在平面xOz内有一通电直导线，若它所受的安培力方向沿y轴正方向，则(　　)A．该通电导线一定不会沿平行于Ox方向放置B．该通电导线一定平行于Oz方向放置C．无论通电导线怎样放置，它总受到沿y轴正方向的安培力D．沿Oz方向观察一定有沿Oz方向的电流
AD　[安培力的方向垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面，电流方向与磁场方向可以不垂直。]
2．如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以(　　)A．适当减小磁感应强度 B．使磁场反向C．适当增大电流 D．使电流反向
C　[首先对MN进行受力分析，MN受竖直向下的重力G，受两根软导线的竖直向上的拉力和安培力。处于平衡时：2F＋BIl＝mg，重力mg恒定不变，欲使拉力F减小到0，应增大安培力BIl，所以可增大磁场的磁感应强度B或增加通过金属棒中的电流I，或二者同时增大，C正确。]
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B．由零增大到最大，方向时刻改变C．由最大减小到零，方向不变D．由零增大到最大，方向不变
D　[设电流与磁场的夹角为θ，导体棒受的安培力为：F＝BIl sin θ，其中θ从0增大到90°，sin θ由0增加到1，故安培力由零逐渐增大到最大；根据左手定则，安培力垂直于电流方向和磁场方向构成的平面，方向一直不变，故A、B、C错误，D正确。]
4．如图所示，在边长为L的等边三角形线框ABC由三根相同的导体连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，设导体AC受到的安培力大小为F1，导体ABC受到的安培力大小为F2，则F1∶F2为(　　)A．1∶1 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1
C　[由已知条件可知ABC边的有效长度与AC相同，等效后的电流方向也与AC相同，边ABC的电阻等于边AC的电阻的两倍，两者为并联关系，设AC中的电流大小为2I，则ABC中的电流为I，设AC的长为L，由题意知F1＝2BIL，所以边ABC所受安培力为F2＝BIL，方向与AC边所受安培力的方向相同，故有F1∶F2＝2∶1，故C正确，A、B、D错误。]