探究安培力学案
第三节《探究安培力》学案
一、【学习目标细解考纲】
1．探究安培力
2．安培力方向的判定
3．左手定则
二、【讲授新课】
1．安培力：磁场对电流的作用力。
2．探究安培力的方向：(导线与磁场方向垂
直)
1)如图接好电路。
提问：如何改变磁场方向:___ ___，如何改变线圈电流方向：________
2)根据下表进行实验，并将结果记入表格。
3．安
培力
的方
向与
电流
方向
﹑磁
场方
向之
间的
关系：实验次数磁场方向电流方向
安培力的方向
（向左或向右）1
向下
垂直于
纸面向
外
2
垂直于
纸面向
里
3
向上
垂直于
纸面向
里
4
垂直于
纸面向
外
_______________
1)安培力的方向的判定方法:__________________
磁场方向____________,电流方向____________,安培力方向___________
2)例题:判断安培力的方向
3)练习1:判断安培力的方向
3）练习2：能画出电流与磁场平行的情况吗？平行时为零。
4）能力提升：请对下面静止的导体棒进行受力分析？
三、课堂小结
左手定则
四、布置作业：名师一号课本练习1
3.3 探究安培力学案（粤教版选修3-1） 一、安培力的方向 1．磁场对电流的作用力称为________． 2．通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用__________定则来判断：伸开__________手使大拇指跟其余四指______，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让__________垂直穿入手心，并使伸开的四指指向________的方向，那么大拇指所指的方向就是______________________________的方向． 二、安培力的大小 1．物理学规定，当通电导线与磁场方向______时，通电导线所受安培力F跟________和 ______的乘积的比值叫做磁感应强度；用B表示，则B＝________. 2．磁感应强度B的单位是____________，符号是____．其方向为______，是____量．3．如果磁场的某一区域里，磁感应强度大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做______．4．在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F＝________. 三、磁通量 1．磁感应强度B与面积S的______叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝________，其中S为垂直______方向的面积． 2．磁通量的单位是________，符号是______. 一、安培力的方向 [问题情境] 通过上一节课的学习我们知道磁场对电流有力的作用，为了表彰和纪念安培在这方面作出的杰出贡献，人们把磁场对电流的作用力称为安培力． 1．通电直导线与磁场平行时，导线受安培力吗？ 2．通过课本实验与探究得到通电直导线与磁场方向垂直时，安培力沿什么方向？安培力的方向与哪些因素有关？ [要点提炼] ______手定则——安培力的方向判断 伸开______手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌处在同一个平面内；把手放入磁场中让______垂直穿入掌心，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． [问题延伸] 安培定则又称______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的． 二、安培力的大小 [问题情境] 1.当通电导线与磁场垂直时、平行时、斜交时，所受安培力相同吗？何时最大？何时最小？2．本节中我们只研究什么情况下的安培力的大小？ 3．回顾描述电场强弱的物理量是什么？它是怎样定义的？能否用类似的方法来定义一个描述磁场强弱的物理量？
高中物理选修3-2复习学案 第四章电磁感应 §4.1 划时代的发现探究电磁感应的产生条件 [自主学习] 1、定义：的现象称为电磁感应现象。在电磁感应现象中所产生的电流称为。 2、到了18世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些科学家相信电与磁之间存在着某种联系，经过艰苦细致地分析、试验，发现了电生磁，即电流的磁效应；发现了磁生电，即电磁感应现象。 3、在电磁感应现象中产生的电动势称为，产生感应电动势的那段导体相当于； 4、产生感应电流的条件
是： 。 5、判断感应电流的方向利用 ，或 ，但前者应用于闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，后者可应用于一切情况。 [典型例题] 例1 如图2所示，两个同心圆形线圈a 、b 在同一水平面内，圆半径b a R R ?，一条形磁铁穿过圆心垂直于圆面，穿过两个线圈 的磁通量分别为a φ和b φ，则： b a A φφ?)(，b a B φφ=)(， b a C φφ?)(，（D ）无法判断 例2 光滑曲面与竖直平
面的交线是抛物线，如图3所示，抛物线的方 程是2 x y =，下部处在一个水平方向的匀强磁场 中，磁场的上边界是a y =的直线（图中的虚线所示）。一个小金属块从抛物线上b y =（b ?a ）处以速度V 沿抛物线自由下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的总热量是： 22 12 2 1 )()() ()()()(mv a b mg D a b mg C mv B mgb A +-- [针对训练] 关于电磁感应现象，下列说法中正确的是： (B)闭合线圈放在变化的磁场中，必然有感应电流产生 (C)闭合正方形线圈在匀强磁场中垂直磁感
编号： 22 课题： 5.4探究安培力 主编：史胜波审稿：丁义浩时间： 12.5 *实授课时： 2 班级：学生：组别：组评：师评： 学习目标1．知道什么是安培力及左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，会用安培力公式F=BIL解答有关问题。 2．通过演示、分析、归纳、使学生理解安培力的方向和大小的计算。培养学生的间想象能力。 3. 通过对磁电式电流表内部构造的原理了解，加强理论联系实际，提高知识的迁移能力。 重点安培力的方向确定和大小的计算 难点左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。 自主学习1．磁场对的作用力通常称为安培力。 2．磁场方向的通电直导线，受到的安培力的大小的跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长作用力；导线短，作用力。用公式表示为。 3．如果磁场方向与电流方向夹角为θ时，安培力的大小，方向仍可用定则判定。 4．左手定则：让磁感线垂直穿入，四指指向方向，拇指所指的方向。5．在磁电式电流表中，蹄形磁铁和铁心间的磁场是的。 合作探究实验一：(导线与磁场方向垂直) 实验次 数 磁场方 向 电流方向 安培力的方向 （水平向左或水平向 右） 1 向下 垂直于纸面 向外 2 垂直于纸面 向里 3 向上 4 垂直于纸面 向外
探 究 体验归纳： 通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可用来判断： 实验与探究二：安培力的大小(导线与磁场方向垂直) 探究实验：影响安培力大小的因素 猜想：安培力的大小和哪些因素有关呢？ 探究安培力的大小的方法： 问题1、如何改变通电导体的电流大小？ 问题2、如何改变通电导体的长度？ 问题3、如何改变磁场的磁感应强度？ 一、与电流大小的关系 （保持其它因素不变，只改变电流的大小） E/个 F/格 结论： 二、与磁场内导线长度的关系 （保持其它因素不变，只改变磁场内导线长度） L F/格
目标掌握洛伦兹力大小的推理过程。 课题《磁场对运动电荷的作用》授课人课型新授课1．知道什么是洛伦兹力，利用左手定则判断洛伦兹力的方向。 2．知道磁场对电流的作用力（安培力）实质是磁场对运动电荷作用（洛仑兹力）的宏观表现。学习 3.从安培力的角度研究洛伦兹力的方向、大小，使其学生建立宏观、微观的概念，感受物理规 律的统一美。 1．洛伦兹力的方向判断。 学习重点学习2．理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力（微观量）的表达式。 理解安培力实际就是洛伦兹力在宏观上的表现。根据安培力的表达式（宏观量）导出洛仑兹力 难点（微观量）的表达式。 一、磁场对运动电荷有力的作用 演示实验：观察阴极射线在磁场中的偏转 【实验现象】 1．在没有磁场时 2．在有磁场时 【归纳总结】 二、洛伦兹力的方向 1．运动的带电粒子所受洛伦兹力方向与、都垂直，也可以由判定。2．左手定则的内容 三、洛伦兹力的大小 1．推导洛伦兹力大小的计算公式 【模型建立】 如图，在磁感应强度为B的磁场中，长为L的导线，单位体积内含有的运动电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷平均定向移动的速率为v，导线的横截面积为s
【理论探究】 回忆电流、安培力的定义，根据建立的模型，理论推导洛伦兹力大小的表达式。 （1）在导线中取一截面，时间t内通过这一截面的自由电荷数 （2）电荷定向移动形成的电流 （3）通电导线所受安培力 （4）这段导线内总的自由电荷数 （5）每个自由电荷所受洛伦兹力 2．思考与讨论 （1）上面推导出的洛伦兹力大小计算公式的使用条件是什么？ （2）当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向平行时，洛伦兹力的大小F如何？ （3）当电荷速度v的方向与磁感应强度B的方向夹角为θ时，洛伦兹力的大小F该怎样来计算？试推导。 四、走进生活——洛伦兹力的实际应用 从下图可以看出，没有磁场时电子束打在荧光屏正中的O点。为使电子束偏转，由安装在管颈的偏转线圈产生偏转磁场。A O B 1．如果要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏上的A点，偏转磁场应该沿什么方向？ 2．如果要使电子束打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？ 3．如果要使电子束打在荧光屏上的位置由B逐渐向A点移动，偏转磁场应该怎样变化？ 4．要使电子在荧光屏上精确定位，就需要知道电子的运动轨迹。电子在磁场中偏转轨迹究竟是何种性质的轨迹呢？
第三节探究安培力 问题探究 安培最有影响的科学工作是在电磁学领域，他在得知奥斯特的实验后，第二天就开始实验，并有了新的发现.其中，安培做了通电平行导线间相互作用的实验，如图3-3-1所示，我们可以得到这样的简单结论：若电流方向相同，两导线相互吸引；若电流方向相反，两导线相互排斥.请你根据上述结论判断下面的实验现象：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3-3-2电路，当开关接通后看到的现象是什么？ 图3-3-1 图3-3-2 答案：弹簧上下跳动.每条螺旋弹簧的电流方向一致，所以通电时相互吸引，吸引时触点与水银面分离而断电，断电后又失去吸引，触点重新与水银面接触，如此反复. 自学导引 1.通过实验可以发现，垂直放入磁场的通电导线所受的磁场力不仅跟其中的__________有关，而且跟导线的__________有关.导线长度一定时，__________越大，导线受到的磁场力越大；电流一定时，导线__________，导线受到的磁场力越大. 答案：电流长短电流越长 2.磁感应强度的定义是：___________________. 答案：在磁场中垂直于磁场方向的通电直导线，所受的磁场力跟电流和导线长度的乘积的比值叫做通电直导线所在处的磁感应强度 3.磁感线的疏密表示___________________，磁感线密集的区域，磁感应强度___________________，磁场较___________________;磁感线稀疏的区域磁感应强度___________________，磁场较 ___________________. 答案：磁场的强弱大强小弱 4.如果在磁场中的某一区域，磁感应强度的___________________，这个区域的磁场就叫做匀强磁场.匀强磁场的磁感线间距___________________. 答案：大小和方向处处相同相等且平行 5.磁感应强度在数值上等于___________________________，因此磁感应强度又被称为 ______________，用______________作单位. 答案：穿过垂直磁感应强度的单位面积上的磁通量磁通密度Wb/m2 疑难剖析 磁感应强度只决定于磁场本身
法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。 (3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。 2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 (2)公式：E ＝n ΔΦ Δt ，其中n 为线圈匝数。 (1) 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别： 磁通量Φ 磁通量变化量ΔΦ 磁通量变化率ΔΦ Δt 物理意义 磁通量越大，某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数越多 某段时间穿过某个面的末、初磁通量的差值 表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量 大小计算 Φ＝B ·S ⊥，S ⊥为与B 垂直的面 积，不垂直时，取S 在与B 垂直方向上的投影 ΔΦ＝Φ2－Φ1，ΔΦ＝B ·ΔS 或ΔΦ＝S ·ΔB ΔΦΔt ＝B ·ΔS Δt 或ΔΦΔt ＝S ·ΔB Δt 注意 若穿过某个面有方向相反的 磁场，则不能直接用Φ＝B ·S ，应考虑相反方向的磁通量相互抵消以后所剩余的磁通量 开始和转过180°后平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2B ·S ，而不是零 即不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少。在Φ－t 图象中，可用切线的斜率表示 备注 线圈在磁场中绕垂直于B 的轴匀速转动时，线圈平面与磁感线平行时，Φ＝0， ΔΦΔt 最大；线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，ΔΦ Δt 为零
(2)对公式的理解： (3)用公式E ＝nS ΔB Δt 求感应电动势时，S 为线圈在垂直于磁场方向的有效面积。 1.半径为r 、电阻为R 的n 匝圆形线圈在边长为l 的正方形abcd 外，匀强磁场充满并垂直穿过该正方形区域，如图9－2－1甲所示。当磁场随时间的变化规律如图乙所示时，则穿过圆形线圈磁通量的变化率为________，t 0时刻线圈产生的感应电流为________。 图9－2－1 解析：磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝B 0 t 0 l 2 根据法拉第电磁感应定律得线圈中的感应电动势 E ＝n ΔΦΔt ＝n B 0 t 0 l 2 再根据闭合电路欧姆定律得感应电流I ＝n ΔΦΔtR ＝n B 0l 2 t 0R 。 答案：B 0t 0l 2 n B 0l 2 t 0R 导体切割磁感线时的感应电动势 1．导体在匀强磁场中平动 (1)一般情况：运动速度v 和磁感线方向夹角为θ，则E ＝Bl v sin_θ。 (2)常用情况：运动速度v 和磁感线方向垂直，则E ＝Bl v 。 2．导体棒在匀强磁场中转动 导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的平面内以角速度ω匀速转动产生感应电动势E ＝1 2 Bωl 2(导体棒的长度为l )。 1．对公式E ＝Bl v 的理解
5.4 探究安培力 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道安培力的概念,掌握安培力的公式.2.知道左手定则的内容. 科学思维：1.会用左手定则判定安培力的方向.2.会用安培力的公式F＝ILBsinθ进行有关计算. 科学探究：能设计方案、选择器材进行实验,探究安培力F与I、L、B的定量关系,体会控制变量法在实验中的应用. 一、安培力的方向 利用如图1所示的实验装置进行实验. 图1 (1)上下交换磁极的位置以改变磁场方向,导线受力的方向是否改变？ (2)改变导线中电流的方向,导线受力的方向是否改变？ 仔细分析实验结果,说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？ 答案(1)导线受力的方向改变 (2)导线受力的方向改变 安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则 [要点总结] 1.左手定则：伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心,使四指指向电流方向,则大拇指所指的方向就是安培力的方向,如图2所示. 图2 2.判断电流的磁场方向用安培定则(右手螺旋定则),确定通电导体在磁场中的受力方向用左手定则.
3.安培力方向的特点 安培力的方向既垂直于电流方向,也垂直于磁场方向,即安培力的方向垂直于电流I和磁场B所决定的平面. (1)当电流方向与磁场方向垂直时,安培力方向、磁场方向、电流方向两两垂直,应用左手定则时,磁感线垂直穿过掌心. (2)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方向,也垂直于磁场方向.应用左手定则时,磁感线斜着穿入掌心. [延伸思考] 电流周围可以产生磁场,磁场又会对放在其中的电流产生力的作用,如果有两条相互平行的、距离很近的通电直导线,它们之间会不会有力的作用？若有力的作用,那么同向电流之间的作用力如何？反向电流之间的作用力如何？ 答案有力的作用,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥. 例1 画出图3中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明). 图3 答案如图所示 解析无论B、I是否垂直,安培力总是垂直于B与I决定的平面,且满足左手定则. 学科素养例1用左手定则来判断安培力的方向,这是从物理学视角对客观事物的内在规律及相互关系进行分析,是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程,体现了“科学思维”的学科素养.
第三节探究安培力（第三课时） 安培力的应用 【自主学习】 一、学习目标 1.知道安培力大小计算，安培力方向确定、安培力的应用 2.过程与方法分析综合、归纳类比 3.情感、态度与价值观理论探究结合实验探究提高综合探究能力 二、重点难点 1.安培力的应用、磁电式电表工作原理 2.左手定则的使用 三、自主学习 电流表的组成及磁场分布 请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。 （1）电流表的组成 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、刻度盘等六部分组成。 注意：a．铁芯、线圈和指针是一个整体；b．蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c．观察──铁芯转动时螺旋弹簧会形变。 （2）电流表中磁场分布的特点 问题：电流表中磁场分布有何特点呢？
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。 问题：什么是均匀辐向分布呢？ 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。 问题：假如线圈转动，磁铁和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱怎样？ 假如线圈转动，磁极和铁芯之间的两个边所经过的位置其磁场强弱是相同的。 2．电流表的工作原理 引导学生弄清楚以下几点： （1）线圈的转动是怎样产生的? 当电流通过电流表中的线圈时，导线受到安培力的作用，由左手定则可以判 定，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动。 （2）线圈为什么不一直转下去？ 线圈转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动。 （3）为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？ 电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈转动的角度就能判断通过电流的大小。 （4）如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？ 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。 （5）电流表的刻度为什么是均匀的？ 电流表内部磁场的两极间装有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱。这样，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到哪个位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈的受力情况相同，所以表盘的刻度就是均匀的了。 （6）使用时要特别注意什么？ 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。要测量较大的电流值，就要扩大量程。 第三节 探究安培力（第三课时） 安培力的应用 【课堂检测】 1．关磁电式电流表内的磁铁和铁芯间的均匀辐向分布的磁场,下列说法中正确的有 课 堂 检测案
第三节 磁场对通电导线的作用 姓名： 班级： 教师评价： 学习目标 知识与技能：1.知道什么是安培力，会计算安培力的大小 2.会用左手定则判断安培力的方向 技能和方法 能用控制变量法探究安培力方向与磁场方向和电流方向 之间的关系 情感态度与价值观：通过认识电动机，体会物理知识和技术对人类的重大意义。 学习重难点 重点：磁感应强度的概念、安培力的大小和方向 难点：磁感应强度概念的理解 【自主学习】 一、 安培力 （1） 定义：磁场对通电导体的作用力叫 。 （2） 安培力的数学表达式：F= 练习：在磁感应强度为0.2T 的匀强磁场中，有一根长为0.3 m ，通有5A 电流的 直导线，当导线与磁感线方向垂直时，他所受安培力大小 A . 0 N B. 0.3 N C. 0.2 N D. 5.0 N 二、 磁感应强度 （1）通电直导线垂直磁场的方向放置，它所受到底安培力F 与电流I 和导线长 度L 乘积的比值叫做该处的 （2）磁感应强度的定义式 ，单位 ，简称 ，符号是 ， 磁感应强度是个 ，既有大小又有方向，小磁针N 极的受力方 向即 的方向，也是磁场的方向。 磁感应强度的理解：定义式B=IL F 只有在通电导线和磁场方向垂直时才有意义。磁场强度由磁场本身决定，不能认为B 与F 成正比，与IL 成反比。 （3）长为0.2m 的导线垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有1A 的电流时，导线所受的安培力大小为0.8N ，则磁场的磁感应强度为 T 三、左手定则 伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且跟手掌在同一平面内，让磁感线 穿入手心，并使四指指向 的方向，拇指所指方向就是通电导线所受
高中物理 3.3 探究安培力学案粤教版选修 3、3 探究安培力学案（粤教版选修3-1） 一、安培力的方向 1、磁场对电流的作用力称为________、 2、通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用 __________定则来判断：伸开__________手使大拇指跟其余四指______，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中让 __________垂直穿入手心，并使伸开的四指指向________的方向，那么大拇指所指的方向就是 ______________________________的方向、 二、安培力的大小 1、物理学规定，当通电导线与磁场方向______时，通电导线所受安培力F跟________和______的乘积的比值叫做磁感应强度；用B表示，则B＝________、 2、磁感应强度B的单位是 ____________，符号是____、其方向为______，是____量、3、如果磁场的某一区域里，磁感应强度大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做______、4、在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，电流所受安培力F＝________、 三、磁通量
1、磁感应强度B与面积S的______叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示，则有Φ＝________，其中S为垂直______方向的面积、 2、磁通量的单位是________，符号是______、 一、安培力的方向[问题情境]通过上一节课的学习我们知道磁场对电流有力的作用，为了表彰和纪念安培在这方面作出的杰出贡献，人们把磁场对电流的作用力称为安培力、1、通电直导线与磁场平行时，导线受安培力吗？ 2、通过课本实验与探究得到通电直导线与磁场方向垂直时，安培力沿什么方向？安培力的方向与哪些因素有关？ [要点提炼]______手定则安培力的方向判断伸开______手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌处在同一个平面内；把手放入磁场中让______垂直穿入掌心，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、[问题延伸]安培定则又称______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的、 二、安培力的大小[问题情境] 1、当通电导线与磁场垂直时、平行时、斜交时，所受安培力相同吗？何时最大？何时最小？ 2、本节中我们只研究什么情况下的安培力的大小？ 3、回顾描述电场强弱的物理量是什么？它是怎样定义的？能否用类似的方法来定义一个描述磁场强弱的物理量？
安丘一中高一物理导学案 【自主学习】 1、感应电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出，变化的磁场会在周围空间激发一种电场，我们把这种电场叫做感应电场。 静止的电荷激发的电场叫 ，静电场的电场线是由 发出，到 终止，电场线 闭合，而感应电场是一种涡旋电场，电场线是 的，如图所示，如果空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生感应电动势。 感应电场是产生 或 的原因，感应电场的方向也可以由 来判断。感应电流的方向与感应电场的方向 。 2、感生电动势 （1）产生：磁场变化时会在空间激发 ，闭合导体中的 在电场力的作用下定向运动，产生感应电流，即产生了感应电动势。 （2）定义：由感生电场产生的感应电动势成为 。 （3）感生电场方向判断： 定则。 3、动生电动势 （1）产生： 运动产生动生电动势 （2）大小：E= （B 的方向与v 的方向 ） （3）动生电动势大小的推导： 【合作探究】 例1．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是( ) A ．沿A B 方向磁场在迅速减弱 B ．沿AB 方向磁场在迅速增强 C ．沿BA 方向磁场在迅速增强 D ．沿BA 方向磁场在迅速减弱 答案 AC 例2．如图（a ）所示，一个电阻值为R ，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1连接成闭合回路。线圈的半径为r 1。在线圈中半径为r 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图（b ）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0，导线的电阻不计。求0至t 1时间内 （1）通过电阻R 1上的电流大小和方向； （2）通过电阻R 1上的电量q 及电阻R 1上产生的热量。 答案：（1）2 020 3n B r Rt π，电流由b 向a 通过1R ； （2）2224 021 2 29n B r t Rt π 【解析】（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为 220220 n B r B E n n r t t t ππ?Φ?=== ?? 由闭合电路的欧姆定律，得通过1R 的电流大小为 2 020 33n B r E I R Rt π== 由楞次定律知该电流由b 向a 通过1R （2）由q I t = 得在0至1t 时间内通过1R 的电量为 2021 10 3n B r t q It Rt π==
1．涡流 定义由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流 特点若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多 应用 (1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门 防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量， 损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯 家用电磁炉是利用涡流工作的吗？微波炉呢？ 解析：家用电磁炉是利用涡流的热效应工作的，而微波炉是利用电磁波工作 的。 2．电磁阻尼 (1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力 的方向总是阻碍导体运动的现象。 (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数。
3．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。 (2)应用：交流感应电动机。 在电磁阻尼和电磁驱动中，导体受到的安培力作用效果一样吗？ 解析：不一样，在电磁阻尼中，安培力是阻力；而在电磁驱动中，安培力是动力。 考点一对涡流的进一步理解 1．涡流的实质 (1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中。 (2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我们忽视了。 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中。 (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．涡流中的能量转化 涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 [典例1](广东高考)如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q 竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [学习目标] 1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用． 一、涡流 1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流． 2．涡流大小的决定因素：磁场变化越快(ΔB Δt 越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． 二、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼． 三、电磁驱动 若磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动． [即学即用] 1．判断下列说法的正误． (1)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热．( × ) (2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．( √ ) (3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化．( √ ) (4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生．( × ) 2．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为y ＝x 2 ，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(如图中的虚线所示)．一个质量为m 的小金属块从抛物线上y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速度为g ，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为________． 图1
答案 mg (b －a )＋12 mv 2 一、涡流 [导学探究] 如图2所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 图2 答案 有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流． [知识深化] 1．产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中． (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 2．产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能． (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能． 3．涡流的应用与防止 (1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等． (2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯． 例1 (多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图3所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法正确的是( ) 图3
《探究磁场对通电导线的作用——安培力》教案 龙台中学：杨世洲 一、教学目标： 1．知识与技能 （1）知道磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受安培力的大小跟电流的大小、导线在磁场中的长度和磁场的强弱等因素有关。 （2）理解磁场的基本性质——磁场对电流有力的作用，掌握用左手定则判断安培力的方向。2．过程与方法 （1）通过用实验探究影响安培力大小的因素，学习用“控制变量法”研究问题的方法。 （2）经历探究安培力方向与哪些因素有关的过程，体会科学探究的一般方法。 （3）通过学习左手定则，理解磁场方向、电流方向和安培力方向三者之间的关系，培养学生空间想象能力。 3．情感、态度与价值观 （1）本节课通过引导学生对安培力进行探究，培养学生的观察能力、分析能力和与他人合作精神。（2）认识安培力的应用给我们的生活带来的影响。 二、教学重点： (1)定性地了解决定磁场对电流的作用力大小的有关因素及关系。 (2)掌握左手定则。 三、教学难点： 在探究影响安培力大小的因素中对学生的引导和对左手定则涉及的空间关系的理解是本节课教学的难点。 四、教学用具： 蹄形磁铁、方形线圈、自制安培力方向演示仪、电流表、滑动变阻器、电源、多媒体电脑等。 五、教学过程： （一）、问题引入 学生观看节目《劈空拳》（设置悬念，激发兴趣和求知欲）。 情景1：学生对着悬挂的通电线圈隔空打过去，线圈不动。（学生好奇） 情景2：老师对着悬挂的通电线圈隔空打过去，线圈运动。（学生迷惑） 问题：老师隔空打线圈为什么线圈会运动？（学生思考、回答） 解密：老师手中有强磁铁，它产生的磁场对通电导体产生力，使线圈运动。磁场对通电导体的作用力称为安培力，本节课我们一起来探究安培力。 （二）、新课教学 提问：我们通常从哪些方面去研究一个力？ （引导学生思考从力的大小、方向等要素去探究安培力）
第三节探究安培力 1．通过实验认识安培力，会用左手定则判断安培力的方向，会计算匀强磁场中安培力大小． 2．理解磁感应强度的定义，会用磁感应强度的定义式进行有关计算． 3．知道磁通量，能计算穿过某面积的磁通量． 1．磁场对电流的作用力称为安培力． 2．安培力方向：用左手定则判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向．3．磁感应强度：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和导线长度L的乘积IL的比值叫做磁感应强度． 定义式：B＝F IL ． 4．磁场方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向． 5．匀强磁场： 在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度大小和方向都相同，这个区域内的磁场叫匀强磁场．在匀强磁场中，磁感线是一组平行且等间距的直线． 6．磁通量． (1)定义：磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量． (2)定义式：Φ＝BS． 安培力综合分析 F＝BLI sin α(α为B、L间的夹角)，高中只要求掌握α＝0(不受安培力)和α＝90°两种情况． 如图所示，一根长为0.2 m的金属棒放在倾角为θ＝37°的光滑斜面上，并通以I ＝5 A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B＝0.6 T，竖直向上的匀强磁场中，
金属棒恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？ 解析：金属棒受力如图所示，由平衡条件得：沿斜面方向有： F cos θ＝ G sin θ，① 棒所受的磁场力为： F ＝BIL ，② 由①②解得棒的重力为： G ＝BIL cos θsin θ ＝2.4 N. 答案：2.4 N 总结：安培力是通电导体受的磁场力，从力学角度分析，对通电导体仍可借助定律、功能关系等力学规律分析． 一、单项选择题 1．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是(A ) A.N A ·m B.N ·A m C. N ·A m 2 D.N A ·m 2
运动电荷在磁场中受到的力导学案 教学重点：洛伦兹力的大小和方向的判断 教学难点：洛伦兹力的大小和方向 前置作业： 1、洛伦兹力的定义：。 2、洛伦兹力的方向的判断方法：。 伸开，使拇指与其余四个手指，并且都与在同一平面内；让从掌心进入，并使四指指向的方向，这时所指的方向就是运动的在磁场中所受洛伦兹力的方向。 *3、洛伦兹力的大小 （1）当v⊥B时，F = 。 （2）当v∥B时，F = 。 4、电视显像管的作用原理 显像管中有一个，工作时它能发射，荧光屏被电子束撞击就能发光。 在偏转区的方向和方向都有偏转磁场，其都在不断变化，因此电子束打在荧光屏上的光点就不断移动，这在电视技术中叫做。 电子束从最上一行到最下一行扫描一遍叫做。电视机中每秒要进行场扫描，再因为荧光粉的余辉时间，所以我们感到整个荧光屏都在发光。 课堂探究： 1、洛伦兹力的方向： （1）带电粒子所受洛伦兹力方向与方向速度、磁场方向是否垂直：
当运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力。 当运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力。 结论：速度与磁场方向垂直，但洛伦兹力方向与磁场、速度方向垂直。 2、推导洛伦兹力公式 （1）洛伦兹力与安培力的关系： 安培力是洛伦兹力的，洛伦兹力是安培力的。 （2）洛伦兹力和安培力的大小关系： （3）洛伦兹力公式推导： 设一段长为L，横截面积为S的直导线，单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷荷量为q，自由电荷定向移动速率为v。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B 的匀强磁场中，求 （1）通电导线中的电流 （2）通电导线所受的安培力 （3）这段导线内的自由电荷数 （4）每个电荷所受的洛伦兹力 洛仑兹力和电场力的比较： 电场力洛仑兹力 力的性质 施力物体 受力物体 产生条件
高中物理磁场对通电导线的作用力导学案新 人教版选修 【要点导学】 1、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。图3-4- 12、安培力的方向（左手定则）：当磁场与电流垂直时，安培力、磁场、电流构成如图3-4-1的三维直角坐标系、当磁场方向与电流方向不垂直时，安培力、磁场的垂直分量、电流构成如图所示的三维直角坐标系、尽管磁场与电流方向可以不垂直，但安培力肯总是直于电流方向、同时也垂直于磁场方向，即垂直于_____方向和_______方向所构成的平面、3、安培力的大小：在匀强磁场中，通电导线受到的安培力的计算公式为____________、非匀强磁场可以看成是很多个大小、方向不同的匀强磁场的组合，通电导线在非匀强磁场中受到的安培力，是每一小段受到的安培力的合力、4、磁电式电流表：在磁电式电流表中，极靴和铁质圆柱之间构成一个特殊的磁场分布，磁场方向沿着
____________________，电流通过电流表的矩形线圈时，线圈的两条边线始终与磁感应强度方向垂直，受到大恒定的安培力，安培力将促使线圈绕轴转动，同时螺旋弹簧被收紧，将产生一个 ______的转动效果，当两种转动效果抵消时，指针会指在一个相应的位置，从而指示出电流值。电流表的灵敏度很高，是指通过很小的电流时，指针就可以偏转较大的角度。在使用电流表时，允许通过的电流一般都很小，使用时应该特别注意。 【范例精析】 例 1、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图3-4-2互吸引，通有异向电流的导线相互推斥力、解析：如图3-4-2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。图3-4-3例
3.2磁感应强度导学案 第一部分课前预习学案 一、预习目标 1、理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉。 2、会用磁感应强度的定义式进行有关计算。 3、会用公式F=BIL解答有关问题。 二、预习内容 （一）回顾复习 1、电场的基本性质是什么？ 2、如何描述电场的强弱和方向？ 3、电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的与检验电荷的比值来定 义的，其定义式为E＝F q 。规定受的电场力方向为电场方向 (二)对比理解 电场---------电场力F--------- F/q表示电场强弱-----------电场强度E 磁场---------磁场力F ------------- 磁场强弱-----------------磁感应强度 1、磁场的基本性质是什么？ 2、磁场不仅具有___________，而且也具有___________，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量——______________，该物理量是_______量。 3、磁场的方向。 规定在磁场中的任意一点小磁针受力的方向亦即小磁针时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向． 第二部分课内探究学案 一、学习目标 1、知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法。 2、通过演示实验，分析总结，获取知识。 二、探究磁场强弱的影响因素（熟读教材，思考并回答以下问题） 问题1：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？为什么？
问题2：磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电导体有作用力.可以用很小一段通电导体（电流元）来检验磁场的强弱。什么是电流元？它真实存在吗？它与《电场》中哪个概念很相似？ 问题3：说说怎样用电流元检验磁场的强弱？(提示：类比电场中场强的表示方法) 三、实验方案设计 1、实验方法: __________ 2、实验过程（如右图所示）： ①保持磁场和通电导线的长度不变，改变电流的大小。 结论：______________________________ ②保持磁场和导线中的电流不变，改变通电导线的长度。 说说怎样改变通电导线的长度？_________________ 结论：______________________________ 精确的实验研究表明：通电导线与磁场__________时，它受 力的大小既与导线的长度L 成__________，又与导线中的电流I 成__________，即与I 和L 的乘积 IL 成__________。 磁场中同一位置F/IL 值是__________的；不同的位置F/IL 一般是__________的，说明 F/IL 值________（“能”或“不能”）表示磁场中某点磁场的强弱。 3、磁感应强度大小 （1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F 跟电流I 和导线长度L 的乘积IL 的比值叫磁感应强度。磁感应强度大小用字母_____表示，其定义式为__________，单位是__________。它是用__________法定义的物理量。 （2）理解： ○ 1磁感应强度B 与L 、I 、F__________（“有关”或“无关”），与是否引入电流元__________（“有关”或“无关”） ，与场源和该点在场中的位置__________（“有关”或“无关”），由__________来决定 ○ 2.用B=F/IL 计算时，要注意导线电流的方向与磁场方向的关系，两者必须________。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力________，平行时为________. ○ 3物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量，是描述磁场力的性质的物理量， ④是_____（“矢量”或“标量”）。若在某一点同时存在几个磁场，则该点的磁感应强度B 应由这几个磁场__________而成，某点的磁感应强度为B ，则有：B =B 1+B 2+B 3……（矢量和） ，用_______________运算 ⑤通电导线所受力的方向_____（“是”或“不是”）磁场磁感应强度的方向。 ⑥磁感应强度的定义式适用于匀强磁场；也适用于非匀强磁场，这时L______。 例2:有人根据B ＝F/IL F 成正比，跟电流强 度I 和导线长度L 的乘积IL 成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？ 图1