安培力的应用

高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自《高中物理》教材第二章第4节，详细内容为安培力的概念、计算方法及其应用。

重点学习安培力在电流载流子上的作用，以及安培力在现实生活中的应用实例。

二、教学目标1. 理解安培力的定义，掌握安培力的计算公式。

2. 能够运用安培力解决实际问题，分析安培力在电路中的作用。

3. 了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的科学素养。

三、教学难点与重点重点：安培力的计算方法及其应用。

难点：安培力方向的理解，安培力与电流、磁场的关系。

四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、安培力演示仪。

2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。

五、教学过程1. 实践情景引入（1）展示电流表，引导学生观察电流表的指针偏转，思考电流与力的关系。

（2）演示磁场对电流的作用，让学生感受安培力的存在。

2. 例题讲解（1）讲解安培力的定义，推导安培力的计算公式。

（2）通过例题，讲解如何运用安培力公式解决实际问题。

3. 随堂练习（1）让学生计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。

（2）分析安培力在电路中的应用实例。

4. 讨论与分享（1）引导学生讨论安培力在生活中的应用。

（2）分享安培力相关的故事和趣事。

（2）评价学生对安培力的理解程度。

六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式3. 安培力的应用实例4. 生活中的安培力七、作业设计1. 作业题目：（1）计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。

（2）分析安培力在电路中的应用。

2. 答案：（1）安培力大小：F = BILsinθ（2）安培力在电路中的应用：电动机、发电机等。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对安培力的理解程度，以及对安培力计算公式的掌握情况。

2. 拓展延伸：（1）研究安培力在磁场中的分布规律。

（2）探讨安培力在新型能源领域的应用前景。

重点和难点解析1. 安培力的定义及计算公式2. 安培力的方向理解3. 安培力在现实生活中的应用实例4. 教学过程中的实践情景引入和例题讲解5. 作业设计和课后反思一、安培力的定义及计算公式安培力的定义为：当电流通过导线时，若该导线处于磁场中，导线将受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力，称为安培力。

安培力如何应用于日常生活在我们的日常生活中，安培力虽然不像重力、摩擦力那样直观和常见，但它却在许多方面发挥着重要的作用。

那么，什么是安培力呢？安培力是指通电导线在磁场中受到的力。

这个看似抽象的概念，实际上与我们的生活息息相关。

先来说说电动牙刷。

电动牙刷能够自动震动清洁牙齿，其内部的关键部件就是一个小型的电动机。

电动机的工作原理就涉及到安培力。

当电流通过电动机内部的线圈时，在磁场的作用下，线圈会受到安培力的作用而发生转动，从而带动牙刷头震动。

这种震动能够更有效地清洁牙齿表面和牙缝中的污垢，为我们的口腔健康提供了更好的保障。

再看看我们每天都会接触到的手机。

手机中的振动模式也是利用了安培力。

在手机内部，有一个小型的振动马达，其工作原理与电动牙刷中的电动机类似。

当我们开启振动模式时，电流通过马达中的线圈，在磁场中产生安培力，使马达的转子转动，从而产生振动效果。

这样，即使在静音的情况下，我们也能通过振动感知到来电、短信等信息。

除了这些常见的电子产品，安培力在交通工具中也有重要的应用。

比如磁悬浮列车，它能够悬浮在轨道上方并高速行驶，其核心原理之一就是安培力。

在磁悬浮列车的轨道上，布置有一系列的电磁铁，列车底部也安装有电磁铁。

通过控制电流的方向和大小，使得列车与轨道之间产生相互排斥或吸引的安培力，从而实现列车的悬浮和推进。

相比传统的列车，磁悬浮列车具有速度快、噪音小、能耗低等优点，为人们的出行带来了极大的便利。

在医疗领域，安培力也有出色的表现。

例如，磁共振成像（MRI）技术就是利用安培力的原理来工作的。

MRI 机器中存在强大的磁场，当人体被置于这个磁场中时，体内的氢原子核会发生自旋。

通过向人体发射特定频率的电磁波，使氢原子核吸收能量并改变自旋方向。

当电磁波停止后，氢原子核会释放出能量并回到原来的自旋状态。

这个过程中产生的信号可以被检测到，并通过计算机处理转化为清晰的图像，帮助医生诊断疾病。

在工业生产中，安培力同样不可或缺。

2024年高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自人教版高二物理选修31第二章第五节《安培力的应用》。

主要内容包括：磁场对电流的作用力——安培力，安培力大小的计算，安培力方向的判定，安培力在日常生活和工业中的应用。

二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力大小的计算和方向的判定。

2. 了解安培力在日常生活和工业中的应用，培养学生的科学素养。

3. 培养学生的实验操作能力和团队合作精神。

三、教学难点与重点重点：安培力大小的计算和方向的判定。

难点：安培力在实际问题中的应用。

四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、安培力演示仪。

2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。

五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁场演示器，引导学生观察电流表指针在磁场中的偏转，提出问题：电流在磁场中会受到力的作用吗？2. 例题讲解：讲解安培力的大小计算和方向判定，结合安培力演示仪进行演示。

3. 随堂练习：让学生计算给定电流和磁场下的安培力大小和方向。

4. 知识拓展：介绍安培力在日常生活和工业中的应用，如电机、发电机等。

5. 小组讨论：分组讨论安培力的应用实例，培养学生的团队合作精神。

六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力大小的计算3. 安培力方向的判定4. 安培力的应用七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：给定电流和磁场，计算安培力的大小和方向。

（2）应用题：简述安培力在日常生活中的应用实例。

2. 答案：（1）计算题答案：根据安培力公式计算得出。

（2）应用题答案：如电风扇、洗衣机等。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等多种教学手段，使学生掌握了安培力的计算和方向判定，培养了学生的实验操作能力和团队合作精神。

2. 拓展延伸：引导学生关注安培力在现代科技领域中的应用，如磁悬浮列车、粒子加速器等，激发学生的探索兴趣。

重点和难点解析：1. 安培力大小的计算和方向的判定。

4通电导线在磁场中受到的力[学习目标] 1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILB sin θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理．一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力．2．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；让磁感线从掌心进入，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．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B与I所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝ILB. 2．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，公式F＝ILB sin_θ.三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，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．线圈平面与磁场方向平行，如图1所示．图14．优点：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．1．判断下列说法的正误．(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(×)(2)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)(3)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√)(4)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大．(√)(5)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关．(√)2．如图2所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，并写出安培力的方向．图2答案(1)ILB垂直于导体棒斜向左下(2)ILB垂直纸面向外(3)ILB垂直于导体棒斜向右下(4)0一、安培力的方向按照如图3所示进行实验．图3(1)仅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)仅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，结合课本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)受力的方向改变(2)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1．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，即垂直于电流I和磁场B所决定的平面．(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直．(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方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心．2．平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．例1画出图4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4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所决定的平面，且满足左手定则．二、安培力的大小(1)在如图5所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？图5(2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？答案(1)F＝BIL(2)0(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝B sin θ，F＝B⊥IL＝BIL sin θ.对公式F＝ILB sin θ的理解1．公式F＝ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响．2．公式F＝ILB sin 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6所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端．图63．公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角(1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB.(2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.例2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分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是()答案 A解析 题A 图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F ＝BIL cos θ，A 正确；题B 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，B 错误；题C 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，C 错误；题D 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，D 错误．例3 (多选)如图7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．关于导线abcd 所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( )图7A ．方向沿纸面垂直bc 向上，大小为(2＋1)ILBB ．方向沿纸面垂直bc 向下，大小为(2＋1)ILBC ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转30°，力的大小不变D ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转60°，力的大小减半答案 AC解析 整段导线的有效长度为(2＋1)L ，由安培力公式F ＝BIL 可知，导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力大小为(2＋1)BIL ，方向竖直向上．在纸面内将abcd 旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A 、C 正确，B 、D 错误．三、安培力的实际应用例4 (2020·北京市朝阳区高二期中)一种可测量磁感应强度大小的实验装置如图8所示．磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场．其余区域磁场的影响可忽略不计．此时电子测力计的示数为G 1.将一直铜条AB 水平且垂直于磁场方向静置于磁场中．两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成闭合回路．闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I 时，电子测力计的示数为G 2，测得铜条在匀强磁场中的长度为L .铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是( )图8A ．铜条所受安培力方向竖直向下B ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1－G 2ILC ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 2－G 1ILD ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1＋G 2IL答案 C解析 由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A 错误；由牛顿第三定律可知，铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡条件可知：G 2－G 1＝BIL ，则铜条所在处磁场的磁感应强度大小为B ＝G 2－G 1IL，选项C 正确，B 、D 错误．1．(安培力的方向)(2019·静海一中高二上调研)图中B 表示磁感应强度，I 表示通电长直导线中的电流，F 表示磁场对导线的作用力．它们三者的方向间的关系，正确的是( )答案 A解析 由左手定则可知，A 中导线所受安培力向上，B 中导线所受安培力向左，C 中导线所受安培力向下，D 中导线所受安培力向左，故A 正确．2．(安培力的大小)如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，则各导线所受到的安培力分别为：图9F A ＝______，F B ＝______，F C ＝______，F D ＝______.答案 BIL cos α 2BIL 2BIR 03．(磁电式电流表)(多选)(2019·银川一中高二上期末)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表．这种电流表的构造如图10甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，如图乙所示，下列说法正确的是( )图10A．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用答案CD。

《安培力的应用》学习任务单一、学习目标1、理解安培力的概念和计算公式。

2、了解安培力在实际生活和科技领域中的广泛应用。

3、掌握分析安培力作用下物体运动和能量转化的方法。

二、学习重难点1、重点（1）安培力的大小和方向的判断。

（2）安培力在电动机、电流表等常见设备中的应用原理。

2、难点（1）复杂情境中安培力的分析和计算。

（2）涉及安培力的能量转化问题的综合分析。

三、学习内容1、安培力的概念（1）定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力。

（2）大小：F ＝BILsinθ，其中 B 为磁感应强度，I 为电流强度，L 为导线在磁场中的有效长度，θ 为 B 与 I 的夹角。

（3）方向：左手定则判断，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；让磁感线从掌心进入，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。

2、安培力的应用实例（1）电动机原理：通电线圈在磁场中受到安培力的作用而发生转动。

分析：当线圈中的电流方向发生改变时，安培力的方向也随之改变，从而使线圈持续转动。

应用：广泛应用于各种电动设备，如风扇、洗衣机、电动车等。

（2）磁电式电流表原理：通电线圈在磁场中受到安培力而发生偏转。

结构：蹄形磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针等。

特点：灵敏度高、量程较小。

（3）电磁炮原理：利用强大的电流产生强大的安培力，推动炮弹高速发射。

优势：速度快、射程远、威力大。

（4）磁悬浮列车原理：利用磁极间的相互作用，使列车受到向上的安培力，从而实现悬浮。

优点：速度快、噪音小、能耗低。

3、安培力作用下的物体运动分析（1）单个导体棒在磁场中的运动初速度为零的情况：根据安培力的大小和方向，结合牛顿第二定律分析加速度和速度的变化。

初速度不为零的情况：考虑安培力与其他力的合力，分析物体的运动状态。

（2）闭合回路中的导体棒运动分析回路中的电动势、电流和安培力，综合判断导体棒的运动趋势。

4、安培力中的能量转化（1）安培力做功与能量转化的关系安培力做正功，电能转化为机械能；安培力做负功，机械能转化为电能。