3.4通电导线在磁场中受力 上课用1

3.4通电导线在磁场中受到的力教学过程导入新课让学生回忆在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。

过渡：本节我们将对安培力作进一步的讨论。

推进新课安培力：磁场对电流的作用力。

安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。

1．安培力的方向【演示】按照P85图3.13所示进行演示。

(1)改变电流的方向，观察发生的现象。

[现象]导体向相反的方向运动。

(2)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。

[现象]导体又向相反的方向运动[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。

(图3.41)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——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，把左手放入磁场中，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，而学生的空间想象力还不强，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)，还要引导学生如何将二维图形想象成三维图形。

——可将下图从侧视图、俯视图和剖面图一一向学生展示。

*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，只要不从手背穿过就行。

*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。

引导学生分析判断P94第一题补充练习：判断下图中导线A所受磁场力的方向。

求： （1）导体棒受到的安培力； （2）导体棒受到的摩擦力； （3）若将磁场方向改为竖直 向上，要使金属杆继续保持静止， 且不受摩擦力作用，求此时磁场磁感应强度的大小？
解析：（1）根据闭合电路欧姆定律得：I=E/(R+r)=1.5A；
导体棒受到的安培力为：F安=ILB=0.3N， 由左手定则可知，安培力沿斜面向上。
（1）ab棒向左摆起的最大高度 h=0.45m （2）匀强磁场的磁感应强度 B=0.2T
3．如图所示的天平可用来测定磁感应强度。天平的右臂下面 挂有一个矩形线圈，宽度为L，共N匝，线圈下端悬挂在匀强 磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时 (方向如 图)，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡。 当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天 平重新平衡。由此可知磁感应强度的方向和大小是（ B ） A．向里，(m1-m2)g/NIL B．向里，mg/2NIL
导体棒受到的摩擦力为0.06N；
此时磁场磁感应强度的大小为0.5T。
Байду номын сангаас
【运动的通电导体棒】
1.通电导体棒在磁场中运动时，一般指导体棒有一定的加速 度，我们可以在对导体棒进行受力分析研究的基础上，根据 题目涉及的物理量可选择不同的解题方法进行求解。
2.若涉及加速度时利用牛顿第二定律求解；若涉及速度和时 间利用动量定理求解；涉及速度和位移利用动能定理来求解。
C．向外，(m1-m2)g/NIL D．向外，mg/2NIL
4.如图，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在 水平导轨上，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平 面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，求： （1）画出导体棒ab受力分析示意图；

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二.安培力的大小
1.当电流与磁场方向垂直时，F = ILB
2.当电流与磁场方向夹θ角时，F = ILBsinθ
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B1
B2
F = sinθ
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【例题3】如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m， 与水平面夹角为450，金属棒MN的质量为0.1kg，处 在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电 动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则 电阻R应为多少？(其他电阻不计)
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【答案】由左手定则作答。
F
F
×F
F
【总结1】安培力的方向永远与导线垂直，但磁场和导线
不一定垂直。
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【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【总结2】安培力的方向永远与导线垂直。
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规律总结1： 安培力总是垂直于磁感线和通电导线所在 的平面，即F⊥B，F ⊥ I,但B与I不一定垂 直（与电场力和场强方向有区别）。 平行通电导线之间的相互作用 规律总结2：同向电流相互吸引，异向电流 相互排斥。
【答案】R=0.2Ω
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三. 磁电式电表
极靴与圆柱体间 磁场都沿半径方 向，线圈无论转 到什么位置，它 的平面都跟磁感 线平行
1、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大， 所以性格线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
2、线圈中的电流方向改变时，安培力的方向也随着改变， 指针的方向也随着改变，所以根据指针的偏转方向，可以知 道被测电流的方向。
第三章 磁场
3.4磁场对通电导线 的作用力
物理 选修3-11
温故知新
1、电流元在物理学中，把很短一段通电导
线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流

高中物理 3.4 通电导线在磁场中受到的力教案新人教版选修3-1教学课题：通电导线在磁场中受到的力教材分析：本节是这一章的重点内容，左手定则又是这一章的难点，这节的突破口是第二节磁感应强度的定义，从这个定义着手，知识既系统又容易理解。

教学方法：实验观察法、逻辑推理法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法。

教学过程：通电导线在磁场中受到的力正定七中何梦轩【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=ILBsinθ。

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=ILBsinθ，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。

★教学重点安培力的大小计算和方向的判定。

★教学难点用左手定则判定安培力的方向。

★教学用具：蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、投影片，多媒体辅助教学设备【复习】复习引导、创设情境、激发兴趣1、通过对《第二节.磁感应强度》学习，我们知道了磁感应强度是用来描述磁场强弱的物理量。

那么我们为什么没有用“磁场强度”这个词来描述磁场，而要用“磁感应强度”这个词来描述磁场呢？2、在第二节中我们是从几个角度研究的磁感应强度呢？3、磁感应强度的大小可以用小磁针受力的情况来测定吗？我们是怎样来测定磁感应强度的大小的呢？【授新课】【演示实验】引出课题用蹄形磁铁、导线和开关、电源、铁架台、线圈、把线圈通过两根比较柔软的导线先挂在铁架台上，线圈底边穿过蹄形磁铁。

这时让同学观察，线圈的情况。

提起同学注意观察：现在给线圈通电，线圈情况又会怎样呢？线圈动了，实验效果很明显。

用实验的方法引出本节课的课题：我们看到通电导线在磁场中会受到了力的作用，我们这节课就来研究一下这个力。