3-4通电导线在磁场受得力

3.4《通电导线在磁场中受到的力》导学案【学习目标】1、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F=BIL ；电流方向与磁场方向夹角为θ时，安培力F=BILsinθ。

2、左手定则熟练地判定安培力的方向。

3、知道电流表的基本构造，知道电流表测电流大小和方向的基本原理，了解电流表的基本特点【重点难点】 安培力的大小、方向，左手定则。

【学法指导】认真阅读教材，观察插图，体会磁场对电流的作用力大小与什么因素有关？力的方向有什么特点？【知识链接】什么是磁感应强度？其定义式为：_______________，注意电流源必须_____________放置。

【学习过程】一、安培力的方向用左手定则判定，安培力始终垂直于 和 所决定的平面，但 和 不一定垂直。

若它二者中任一量反向，F 将 。

二、安培力的大小：如图：一根长为L 的直导线，处于磁感应强度为B 的匀强磁场中且与B 的夹角为θ，当通过电流I 时，安培力的大小可表示为F= 。

当θ=90°时，安培力最大，Fmax=当θ=0°或θ=180°时，安培力为 。

【典型例题】例1、见课本94页第1题例2、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L ，倾角为θ，轨道间接有电动势为E （内阻不计）的电源，现将一根质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 与轨道垂直放于导电轨道上，轨道的摩擦和电阻均不计，要使ab 杆静止，[希望可以帮到您]（1）所加垂直于导轨平面方向的匀强磁场的磁感应强度多大？ 方向如何？ θB（2）所加竖直方向的匀强磁场的磁感应强度多大？方向如何？【训练测试】1.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直的[希望可以帮到您]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2．(2009·汕头模拟)如图所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F.为使F＝0，可能达到要求的方法是( ) A．加水平向右的磁场B．加水平向左的磁场C．加垂直纸面向里的磁场D．加垂直纸面向外的磁场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[希望可以帮到您]B．由零增大到最大，方向时刻变C．由最大减小到零，方向不变[来源:学§科§网]D．由零增大到最大，方向不变4．已知质量为m的通电细杆ab与导轨间的摩擦系数为μ，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( )5．如图所示，接通开关时，观察到金属棒动起来这说明________，断开开关后，将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后，再接通开关时你观察到________；这种现象说明________．6．如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R＝8Ω，匀强磁场的磁感应强度B＝0.8T，方向竖直向下，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，当电键K 闭合时，MN恰好平衡，求变阻器R1的取值为多少？设θ＝45°.[希望可以帮到您Z_X_X_K]【参考答案】1.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．2．答案：C解析：为使F＝0，则F安必竖直向上且F安＝mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确．3．答案：D[希望可以帮到您希望可以帮到您]解析：导线转动前，电流方向与磁场方向平行，导体不受安培力；当导体转过一个小角度后，电流与磁场不再平行，导体受到安培力的作用；当导体转过90°时，电流与磁场垂直，此时导体所受安培力最大．根据左手定则判断知，力的方向始终不变．选项D正确．4．答案：AB解析：用左手定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．5．答案：通电导线在磁场中受到力的作用；金属棒摆动的角度更大些；电流越强，导线受到的安培力越大[希望可以帮到您]6．答案：7Ω解析：先根据左手定则判定安培力的方向，然后根据平衡条件列方程，再利用安培力公式以及闭合电路欧姆定律进行求解．金属棒平衡时的平面受力图，如图2所示．当MN平衡时，有mgsinθ－BILcosθ＝0①由全电路欧姆定律，得I＝ER＋R1＋r②由①、②式联立并代入数据，得R1＝7Ω.【学习反思】安培力的方向、磁感应强度的方向、电流的方向三者之间的关系怎样？画图说明。

高二物理导学案NO.33 §3.4通电导线在磁场中受到的力 学习目标1、会用左手定则来判断安培力的方向，2、通过磁感应强度的定义得出安培力的计算公式，应会用公式F=BIL 解答有关问题、3、知道磁电式电流表的工作原理。

学习重、难点：用左手定则判定安培力方向；用安培力公式计算学法指导：自主学习、合作讨论、实验探究自主学习：一、安培力阅读教材第91页“安培力的方向”、第92页“安培力的大小”两部分，初步应用左手定则判断安培力的方向，知道垂直情况下安培力大小的公式。

1.定义：通电导线在 中受的力。

2.方向（1）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个平面内．让________从掌心进入，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________的方向．（图4-1示）（2）特点：F⊥B，F⊥I，而B 与I 成任意角，即F 垂直于______决定的平面．（3）平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________．3、大小：（1）．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F＝________.（2）．当磁感应强度B 的方向与通电导线平行时，导线受力F ＝________.（3）．当磁感应强度B 的方向与通电导线方向成θ角时，F ＝________.θ为B 与I 的夹角．想一想：通电导线在磁场中一定受到安培力吗？若通电导线不受安培力作用，是否可以判定该处无磁场？二、磁电式仪表阅读教材第93页“磁电式仪表”部分，了解磁电式电流表的结构，大致了解其工作原理。

1.构造：________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．2. 原理：通电线圈在磁场中受到________而偏转．线圈偏转的角度越大，被测电流就________．根据线圈________，可以知道被测电流的方向．3．特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿________方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．使线圈平面总与磁场方向________，使表盘刻度均匀，如图4-2所示． 4．优点：灵敏度高，可以测出________的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.想一想：在教材第93页图3.4-6的磁电式电流表中，通电线圈的四条边是否都受安培力的作用？自主检测：1．把一小段通电直导线放入磁场中，导线受到安培力的作用，关于安培力的方向，下列说法中正确的是 ( )图4-1 图4-2A ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向相同B ．安培力的方向一定跟磁感应强度的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直C ．安培力的方向一定跟电流方向垂直，但不一定跟磁感应强度方向垂直D ．安培力的方向既跟磁感应强度方向垂直，又跟电流方向垂直2、如图4-3所示，通电直导线置于匀强磁场中，直导线与磁场方向垂直，电流方向向左，则该导线所受安培力的方向是（ ）A ．沿纸面向上B ．沿纸面向下C ．垂直纸面向里D ．垂直纸面向外3、如图4-4所示，一根通电直导线置于水平向右的水平匀强磁场中，电流方向垂直纸面向里，该导线所受安培力大小为F ，将导线长度减小为原来的一半时，导线受到的安培力为（ ） A. B. . C.F D.2F4、将长度为20cm 、通有0.1A 电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图4-5所示，已知磁感应强度为1T ．试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向课堂探究 一、安培力的方向【问题导引】1.当磁场方向与电流方向不垂直时，安培力的方向是否仍与二者垂直？2.电流方向和磁场方向确定时，安培力方向是否是唯一确定的？【例1】图4-6中装置可演示磁场对通电导线的作用，电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L 是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆，当电磁铁线圈两端a 、b ，导轨两端e 、f ，分别接到两个不同的直流电源上时，L 便在导轨上滑动，下列说法正确的是（ ）A.若a 接正极，b 接负极，e 接正极，f 接负极，则L 向右滑动B.若a 接正极，b 接负极，e 接负极，f 接正极，则L 向右滑动C.若a 接负极，b 接正极，e 接正极，f 接负极，则L 向左滑动D.若a 接负极，b 接正极，e 接负极，f 接正极，则L 向左滑动二、安培力大小的计算【问题导引】在定义磁感应强度时，让一小段通电导线放入磁场，可得F=ILB ，此公式的适用条件是什么？当导线平行磁场方向放置时，导线受力多少？公式中L 指怎样的长度？ B图4-4图4-3 图4-5【例2】如图4-7所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端a、b间的距离均相等，导线中电流均相等,则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是( ) A.d图最大 B.b图最大C.一样大D.无法判断〖思路探究〗（1）安培力公式F=ILB可写成F=IB·L和F=IL ·两种形式，如何理解L 和？（2）如何求解导线的有效长度？规律方法：确定导线有效长度的方法：（1）作连接导线两端点的直线L′.(2)确定L′与磁场方向的夹角。

通电导线在磁场中受到的力重/难点重点：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)。

重/难点分析重点分析：人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则。

通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小：F = BIL（最大）。

难点分析：左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。

突破策略1．安培力的方向［通过实验教师引导学生分析得出结论］（1）、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。

（2）、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。

如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则。

左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向。

（如图）。

【说明】左手定则是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达(侧视图、俯视图和剖面图等等)，还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。

---可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。

*一般情形的安培力方向法则介绍…结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。

*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？[学生]为零。

基础达标1.图3-4-8中的通电导线在磁场中受力分析正确的是（ ）图3-4-8答案:C2.在赤道上空,沿东西水平方向放置一根导线，通以由西向东的电流，则导线受地磁场的作用力的方向向__________.答案:上3.在一匀强磁场中放一通电直导线，方向与磁场成30°角，导线为0.2 m,通以10 A 电流，测得它受到的磁场力为0.4 N.该磁场的磁感应强度为__________.答案:0.4 T4.下列叙述正确的是（ ）A.放在匀强磁场中的通电导线受到恒定的磁场力B.沿磁感线方向，磁场逐渐减弱C.磁场的方向就是通电导体所受磁场力的方向D.安培力的方向一定垂直磁感应强度和直导线所决定的平面答案:AD图3-4-95.如图3-4-9所示，A 为一水平旋转的橡胶盘，带有大量均匀分布的负电荷，在圆盘正上方水平放置一通电直导线，电流方向如图.当圆盘高速绕中心轴OO ′转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（ ）A.竖直向上B.竖直向下C.水平向里D.水平向外 答案:C图3-4-106.如图3-4-10，AB 为绝缘杆，a 、b 为轻质细导线，MN 为金属杆,长0.4 m 、质量为20 g.现给MN 通以8 A 的电流，且将装置放在竖直向下的磁感应强度为0.5 T 的磁场中，确定MN 杆的最后位置.答案:MN 向里摆,与竖直方向成arctan 54的角图3-4-117.如图3-4-11,条形磁铁放在水平桌面上，现在其正上方放上垂直纸面向里的通电导线，则条形磁铁对桌面的压力将____________（填“大于”“等于”或“小于”）重力.答案:小于能力提高8.（2005年上海）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3-4-12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____________.图3-4-12 图3-4-13解析：由图可知，直导线A位于导线环B产生的垂直磁场中，根据左手定则可判断导线A 受到的安培力方向向右，当A、B中的电流方向改变时导线A处于导线B产生的垂直向外的磁场中，同时导线A的电流方向改变，依据左手定则可以判定，A受安培力仍水平向右. 答案:右右9.如图3-4-13所示，固定的蹄形磁铁上方水平放置一通电直导线，导线中通以向右的电流，若导线可以自由运动，试判断其运动情况.解析：画出蹄形磁铁的磁感线分布.题图中虚线为界线，导线左、右两端受力方向分别为左端向外、右端向内，因此从上向下看导线逆时针转动；转90°后电流已变成向内,如图乙，再由左手定则判断出导线受力向下，因此导线又向下运动，故导线逆时针转动的同时又向下运动.答案:导线逆时针转动，同时又向下运动图3-4-1410.如图3-4-14所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并在竖直向上的磁场中，一根质量为3.6 kg、有效长度为2 m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5 A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增大到8 A时，金属棒能获得2 m/s2的加速度.则磁场的磁感应强度为多少？解析：对金属棒进行受力分析,利用牛顿第二定律可得：当金属棒中的电流为5 A时BI 1L-F 阻=0 ① 当金属棒中的电流为8 A 时BI 2L-F 阻=ma ② 由①②整理方程组可得： B=L I I m a )(12-=2)58(26.3⨯-⨯ T=1.2 T. 答案:B=1.2 T视野拓展断开的磁铁可以在断口相吸吗？你见过一些具有磁铁作用的磁性塑料吧？如果把一块这样的磁性塑料分成两片，这两片可不可以在断口相吸呢？钢铁的内部都含有无数具有磁性的微小区域，叫做磁区或磁畴.一块没有磁性的钢铁，它的磁区的方向是凌乱的.箭头的一端代表N 极，箭尾的一端代表S 极.由于磁区的方向凌乱，这块钢铁对外界钢铁的吸力和斥力就互相抵消，合力为零.当一块钢铁被磁化成磁铁之后，内部的磁区就朝着同一方向.整个钢块一端呈N 极，一端呈S 极，对外界的钢铁就产生磁力了.当磁铁或磁性塑料被分为两片时，它能否在断口相吸，就视它怎样被分裂而定.如图3-4-15a 和c ，两个断口之间一端均为N 极，另一端均为S 极，故为相斥，除非把任一片倒转才能相吸.图3-4-15图3-4-15B 中，两个断口一端为N 极，一端为S 极，故能相吸复合起来.。

3.4通电导线在磁场中受到的力（教案）横县百合完全中学：韦衍虎〖教材分析〗安培力的方向和大小是本节的重点内容，也是这一章的重点内容之一。

安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则）是本节的难点，比如：安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。

正确应用左手定则也是本章的难点之一。

〖学情分析〗空间想象能力对本节学习至关重要，但学生这方面比较薄弱，要使学生能够看懂立体图，熟悉各种角度的侧视图、俯视图和剖面图，对此学生常常混淆，需要一定的巩固训练。

刚学磁感应强度，对电流与磁场的方向关系的认识主要停留在垂直这种特殊情况上，这堂课要加强对方向角的认识。

另外安培力是导线的总体长度在磁场中收到的力的总和，这一点可以缓一步提醒，不要急于求成。

〖教学目标〗知识与技能：1、知道什么是安培力，会推导安培力公式。

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。

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。

情感态度与价值观：1、通过推导一般情况下安培力的公式，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。

〖教学重难点〗教学重点：安培力的大小计算和方向判定。

教学难点：用左手定则判定安培力的方向。

〖教法与学法〗教法：讲授法、实验法、谈论法学法：观察体验法、推论法，归类比较法、等效分析法、二维视图法〖信息技术的融合〗在课件中插入动态图〖教学过程〗一、新课引入初次见面也没有什么礼物送给大家，我做了一个小爱心，送给大家，希望大家喜欢。

(播放动图、音频）问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。

安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。