《【三維設(shè)計(jì)】2013高中物理 第1部分第1節(jié) 探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件 魯科版選修3-1》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《【三維設(shè)計(jì)】2013高中物理 第1部分第1節(jié) 探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用課件 魯科版選修3-1(49頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、返回,第,,1,,節(jié),,,探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,理解教材新知,把握熱點(diǎn)考向,應(yīng)用創(chuàng)新演練,,,,,,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,,考向一,考向二,,,,隨堂基礎(chǔ)鞏固,,課時(shí)跟蹤訓(xùn)練,第,6,章,,,磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用,考向三,考向四,1.,磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力。,,2,.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通電直導(dǎo)線與,,磁場(chǎng)方向垂直時(shí),通電導(dǎo)線所受的安培力最大,等于磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,、電流,I,和導(dǎo)線長(zhǎng)度,l,的乘積。,3.左手定那么:伸開左手,讓拇指,,與其余四指垂直,并與手掌在同一平面內(nèi),讓磁感線垂直穿過手心,四指指向電流方向,那么,拇指所指方向即為通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向。,,4.安培力讓電動(dòng)機(jī)
2、轉(zhuǎn)動(dòng)、電流計(jì),,發(fā)揮作用。,[,自學(xué)教材,],1,.概念,,,,對(duì)電流的作用力。,,,2,.科學(xué)探究:安培力與哪些因素有關(guān),,,(1),探究方法:,,,且保持通電導(dǎo)線與磁感線垂直。,,,(2),探究過程:,,①在通電導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流不變的情況下,改變,,,,探究磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向?qū)Π才嗔Φ挠绊憽?磁場(chǎng),控制變量法,磁感應(yīng),強(qiáng)度,②在磁感應(yīng)強(qiáng)度和通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度不變的情況下,改變電流的大小和方向,探究電流的,,,和,,對(duì)安培力的影響。,,③在磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流的大小和方向不變的情況下,改變通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的,,,探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度對(duì)安培力的影響。,大小,方向,長(zhǎng)度,3,.結(jié)論,,在
3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),安培力的大?。?F,=,,。,IlB,4.判斷安培力方向的方法——左手定那么,,伸開左手,讓拇指與其余四指,,,并與手掌在同一平面內(nèi),讓磁,,感線 穿過手心,四指指向 方,,向,那么,拇指所指方向即為通電直,,導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的 方向。(如圖6-,,1-1所示),圖,6,-,1,-,1,垂直,垂直,電流,受力,[,重點(diǎn)詮釋,],1,.對(duì)安培力的認(rèn)識(shí),,,(1),安培力的計(jì)算方法:,,當(dāng),B,與,I,垂直時(shí),,F,=,IlB,;當(dāng),B,與,I,成,θ,角時(shí),,F,=,IlB,sin,θ,;當(dāng),B,與,I,平行時(shí),,F,=,0,。,(2)公
4、式F=IlB和F=IlBsinθ中的l指的是“有效長(zhǎng)度〞,如圖6-1-2所示,彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度,相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端。,圖,6,-,1,-,2,(3),安培力公式適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),或通電導(dǎo)線所處區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向相同。,2.安培力的方向,,(1)安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)方向和電流方向所決定的平面,在判斷時(shí)首先確定磁場(chǎng)和電流所確定的平面,從而判斷安培力的方向在哪一條直線上,然后再根據(jù)左手定那么判斷安培力的具體方向。,,(2)當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí),安培力的方向仍垂直于電流和磁場(chǎng)所決定的平面,所以仍可用左手定那么來判斷安培力的方向,只是磁感線不再
5、垂直穿過手心。,3.判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運(yùn)動(dòng)方向的方法,,(1)電流元分析法:把整段電流分成很多小段直線電流,其中每一小段就是一個(gè)電流元。先用左手定那么判斷每小段電流元受到的安培力的方向,再判斷整段電流所受安培力的方向,從而確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向。,(2)特殊位置分析法:根據(jù)通電導(dǎo)體在特殊位置所受安培力的方向,判斷其運(yùn)動(dòng)方向,然后推廣到一般位置。,,(3)等效分析法:環(huán)形電流可等效為小磁針,通電螺線管可等效為條形磁鐵,其南、北極由安培定那么判定。,1.把長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.15 m的導(dǎo)體棒置于磁感,,應(yīng)強(qiáng)度為B=1.0×10-2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),,中,使導(dǎo)體棒和磁場(chǎng)方向垂直,如,,圖6-1-3所
6、示,假設(shè)導(dǎo)體棒中的電流,,I=2.0 A,方向向左,那么導(dǎo)體棒受到,,的安培力大小F=______N,安培力的方向?yàn)樨Q直向________。(選填“上〞或“下〞),圖,6,-,1,-,3,解析:導(dǎo)體棒所受安培力,,F=ILB=2.0×0.15×1.0×10-2 N=3.0×10-3 N。,,由左手定那么可知,安培力的方向豎直向下。,,答案:3.0×10-3 下,(1),電流表、,,等都是安培力的應(yīng)用。,,,(2),電流計(jì)工作原理:,,①構(gòu)造:圓柱形鐵芯固定于,,間,鐵芯外面套有纏繞著線圈并可轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框,鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有指針和游絲。,電動(dòng)機(jī),蹄形磁鐵兩極,②原理:當(dāng)被測(cè)電流通入線圈時(shí),,,線圈受
7、安培力作用而轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),,使游絲扭轉(zhuǎn)形變,產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的,,力矩。當(dāng)安培力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)與游絲形變,,產(chǎn)生的阻礙達(dá)到平衡時(shí),指針停留在某,,一刻度。,,越大,安培力就越大,,,,就越大。,圖,6,-,1,-,4,電流,指針偏角,解析:,游絲形變產(chǎn)生的阻力力矩與安培力引起的動(dòng)力力矩平衡時(shí),線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng),故從轉(zhuǎn)動(dòng)角度來看二力方向相反。電流計(jì)內(nèi)磁場(chǎng)是均勻輻射磁場(chǎng),在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi),不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度,它的平面都跟磁感線平行,線圈所在各處的磁場(chǎng)大小相等方向不同,所以安培力與電流大小有關(guān)而與所處位置無關(guān),電流越大,安培力越大,指針轉(zhuǎn)過的角度越大。,,答案:,C,[例1] 如圖6-1-5所示,其
8、中A、B圖電流方向及其所受磁場(chǎng)力的方向,試判斷并在圖中標(biāo)出磁場(chǎng)方向。C、D圖磁場(chǎng)方向及它對(duì)電流作用力的方向,試判斷電流方向或電源的正負(fù)極并在圖中標(biāo)出。,圖,6,-,1,-,5,[思路點(diǎn)撥] 磁場(chǎng)的方向、電流的方向、安培力的方向三者遵守左手定那么,電流的方向跟磁場(chǎng)的方向可以不垂直,但安培力的方向一定垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面。,,[解析] 由左手定那么判斷:A圖磁場(chǎng)方向垂直紙面向外;B圖磁場(chǎng)方向在紙面內(nèi)垂直F向下;C、D圖電流方向均垂直于紙面向里。,,[答案] 見解析,(1)運(yùn)用左手定那么判定安培力的方向時(shí),注意圖形的轉(zhuǎn)化,將抽象的立體圖形轉(zhuǎn)化為便于受力分析的圖形。,,(2)運(yùn)用左手定那么時(shí),
9、無論B、I是否垂直,一定要讓磁感線垂直穿過手心,四指指向電流的方向,那么拇指所指方向即為安培力的方向。,[例2] 如圖6-1-6所示,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有以下各種形狀的通電導(dǎo)線,電流為I,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求各導(dǎo)線所受到的安培力的大小。,圖,6,-,1,-,6,[,思路點(diǎn)撥,],,根據(jù)公式,F,=,IlB,中各符號(hào)的意義計(jì)算。,D圖,從a→b的半圓形電流,分析圓弧上對(duì)稱的每一小段電流,受力抵消合并后,其有效長(zhǎng)度為ab。F=2IRB。,,所以,F(xiàn)=IlB sin α,可以推廣到任意形狀的導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力計(jì)算。,,假設(shè)在D圖中,用導(dǎo)線將ab接通形成閉合線圈,那么ab弧受力與ab直徑受力方向剛好相反
10、,故合力為零。所以,閉合的通電線圈受安培力為零。E圖中,F(xiàn)=0。,此題考查對(duì)安培力大小計(jì)算公式的正確理解,F(xiàn)=IlBsinθ=IlB⊥,B⊥為磁場(chǎng)在垂直導(dǎo)線電流方向的分量,為有效磁場(chǎng)?;蛘逨=Il⊥B,其中l(wèi)⊥為垂直于磁場(chǎng)方向的有效長(zhǎng)度。,圖,6,-,1,-,7,[,例,3],,在傾角為,θ,的光滑斜面上,,,放置一通有電流,I,,長(zhǎng),l,,質(zhì)量為,m,的導(dǎo),,體棒,如圖,6,-,1,-,7,所示,試問:,,,(1),欲使棒靜止在斜面上,外加勻,,強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,的最小值和方向。,,,(2),欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力,外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,B,的大小和方向。,[審題指導(dǎo)]
11、“光滑〞→無摩擦力、“靜止〞→合外力為零,,圖,6,-,1,-,8,(1)圖6-1-8甲中假設(shè)B最小,那么F最小,F(xiàn)應(yīng)與支持力N垂直,此時(shí)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上。,,(2)圖6-1-8乙中,斜面無壓力,那么F應(yīng)與重力等大反向,此時(shí)磁場(chǎng)方向水平向左。,(1),必須先將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖,然后對(duì)物體受力分析,要注意安培力方向的確定。最后根據(jù)平衡條件或物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列出方程。,,,(2),注意靜摩擦力可能有不同的方向,因而求解結(jié)果是一個(gè)范圍。,在上例題中,分析棒有可能靜止在斜面上且要求,B,垂直于,l,,應(yīng)加外磁場(chǎng)的方向范圍。,解析:如圖建立直角坐標(biāo)系,棒在斜面,,上受重力mg和支持力N,如下圖,假設(shè)
12、,,使棒能在斜面上平衡,安培力F的范圍,,將被限定在F1與F2之間,并且F的方向,,應(yīng)包括F2的方向,但不包括F1的方向,那么磁場(chǎng)的方向應(yīng)被限定在B1與B2之間(不包括B1),如下圖。那么B與正x軸方向的夾角α范圍為:θ<α≤π。,,答案:見解析,圖,6,-,1,-,9,[例4] 如圖6-1-9所示,把一通,,電直導(dǎo)線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上,,方,導(dǎo)線可以自由移動(dòng),當(dāng)導(dǎo)線中通過,,如下圖方向的電流I時(shí),試判斷導(dǎo)線的,,運(yùn)動(dòng)情況。,[解析]根據(jù)圖甲所示的導(dǎo)線所,,處的特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動(dòng)情況,將,,導(dǎo)線AB從N、S極的中間O分成兩,,段,AO、BO段所處的磁場(chǎng)方向如,,圖中所示。由左手定那么可得AO段受安培力的方向垂直紙面向外,BO段受安培力的方向垂直紙面向里,可見從上向下看,導(dǎo)線AB將繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,再根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過,90°,時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動(dòng)情況。如圖乙所示,導(dǎo)線,AB,此時(shí)受安培力方向豎直向下,導(dǎo)線將向下運(yùn)動(dòng)。所以,導(dǎo)線在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要向下運(yùn)動(dòng)。,,,[,答案,],,從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)向下運(yùn)動(dòng),分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟:,,(1)畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況,,(2)用左手定那么確定各段通電導(dǎo)線所受安培力,,(3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)情況。,