2017_2018学年高中物理第5章磁场与回旋加速器5.4探究安培力学案沪科版选修3_120171130224高品质版.docx

5.4 探究安培力 学习目标 知识脉络 知道什么是安培力． ( 重点 ) 2．知道左手定则的内容． ( 重点 ) 3．掌握用安培力公式 F＝ BIL 解 答有关问题，通过安培力公式的 应用，培养空间想象能力． ( 重点、 难点 ) 安培力的方向 [先填空 ] 1．安培力 磁场对电流的作用力称为安培力． 2．左手定则 伸开左手， 使大拇指与其余四个手指垂直， 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． 3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系 F⊥ B，F⊥ I ，即 F 垂直于电流方向和磁场方向所决定的平面． [再判断 ] 1．通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用． ( ×) 2．通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流的方向垂直． ( √) 3．应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向． ( √) [后思考 ] 如图 5-4-1 为应用左手定则判断通电导体所受安培力的方向，观察以后回答： 图 5-4-1 用什么表示电流方向？ 用什么表示安培力方向？ 【提示】 (1) 用四个手指指向表示电流方向． 用大拇指所指方向表示安培力方向． [ 合作探讨 ] 探讨 1：如图 5-4-2 装置中，通电后导体棒向外摆动． 交换磁极位置后导体棒怎样运动？ 图 5-4-2 【提示】 向里摆动． 探讨 2：通电后导体向外摆动，若交换磁极位置，同时交换电源正、负极连接，则导体棒怎样运动？ 【提示】 仍向外摆动． [ 核心点击 ] 1．安培力的方向 (1) 安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面， 但 B 与 I 不一定垂直． 已知 I 、B 的方向，可唯一确定 F 的方向；已知 F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定 I 的方向；已知 F、I 的方向时，磁感应强度 B的方向不能唯一确定． 2．安培力与电场力的比较 电场力 安培力 研究对象 点电荷 直导线 受力特点 正电荷受力方向与电场方向相同，沿电 安培力方向与磁场方向 场线切线方向，负电荷相反 和电流方向都垂直 判断方法 结合电场线方向和电荷正、负判断 用左手定则判断 安培力作用下导体运动方向的五种判断方法 电流元 把整段导线分为多段电流元，先用左手定则判断每段电流元所受安培力的 法 方向，然后判断整段导线所受安培力的方向，从而确定导线运动方向 环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电 等效法 流 ( 反过来等效也成立 ) ，然后根据磁体间或电流间的作用规律判断 特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置， 判断其所受安培力的方向， 置法 从而确定其运动方向 两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反 结论法 向电流互相排斥；不平行的两直线电流相互作用时，有转到平行且电流方 向相同的趋势 转换研 定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁 究对象 场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的反作 法 用力，从而确定磁体所受合力及其运动方向 1．一根容易形变的弹性导线，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭头所示．当 没有磁场时， 导线呈直线状态； 当分别加上方向竖直向上、 水平向右或垂直于纸面向外的匀 强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 ( ) 【解析】 A 图中 I 与 B 平行应不受安培力，故 A 错误，由左手定则知 B、C 错误， D 正确． 【答案】 D 2．用两根细线把两个完全相同的圆形导线环悬挂起来，让二者等高平行放置，如图 5-4-3  所示，当两导线环中通入方向相同的电流  I 1、I 2 时，则有  (  ) 图 5-4-3 A．两导线环相互吸引 B．两导线环相互排斥 C．两导线环无相互作用力 D．两导线环先吸引后排斥 【解析】 通电的导线环周围能够产生磁场， 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电 流产生力的作用．由于导线环中通入的电流方向相同，二者同位置处的电流方向完全相同， 相当于通入同向电流的直导线， 据同向电流相互吸引的规律， 判知两导线环应相互吸引， 故 正确． 【答案】 A 3．如图 5-4-4 所示，在南北方向安放的长直导线的正上方用细线悬挂一条形 小磁铁，当导线中通入图示的电流 I 后，下列说法正确的是 ( ) 【导学号： 图 5-4-4 A．磁铁 N 极向里转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 B．磁铁 N 极向外转，悬线所受的拉力小于磁铁所受的重力 C．磁铁 N 极向里转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力 D．磁铁 N 极向外转，悬线所受的拉力大于磁铁所受的重力 【解析】 由条形磁铁的磁场分布， 并由左手定