《磁场对通电导体的作用力》（教师版）导学案.docVIP

学而优教有方

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第一章安培力与洛伦兹力

1.1磁场对通电导体的作用力

【学习目标】

通过实验认识安培力的方向，会用左手定则判断安培力的方向。经历得出安培力、磁感应强度和电流三者方向关系的过程，体会归纳推理的方法。

结合已学知识，推导安培力大小。经历一般情况下安培力表达式的得出过程，体会矢量分析的方法。

观察磁电式电流表的结构，知道其工作原理。了解安培力在生产生活中的运用，体会物理知识与科学技术的关系。

【开启新探索】

奥斯特发现通电导线能使磁针发生偏转，不仅开启了研究电与磁联系的序幕，还使人们认识了这种神奇的“力”。很快，人们就在实验中发现了通电导线在磁场中会受到力的作用，并将这种力应用在生产生活中。让我们一起去探究这种神奇的作用力吧！

【质疑提升1】磁场对通电导体的作用力-安培力、安培力的方向

在必修三中，我们已学习了磁场对通电导体有作用力，并且结合作用力我们定义了一个物理量-磁感应强度。回顾一下：引入磁感应强度的物理意义？磁感应强度的定义式、各符号的意义？定义式的适用条件？磁感应强度的单位？

为纪念安培研究磁场与电流的相互作用力方面做出的杰出贡献，人们把磁场对通电导体的作用力称为安培力。在本节我们沿着科学家的足迹，研究安培力的方向与大小。观察演示实验，说明：安培力的方向与什么因素有关？有怎样的关系？

安培力的判定方法：左手定则。

伸开，使与其余四个手指，并且都与手掌在内；让磁感线从垂直，并使指向电流的方向，这时所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。

【学以致用1】

CFI

C

F

I

BIB

B

I

B

I

I

B

BI

B

I

B

FIDI

F

I

D

I

BA

B

A

HEF

H

E

F

U型磁铁中的通电直导体受力方向螺线管正上方A受安培力方向同向电流安培力方向反向电流安培力方向

2．通电导线所受安培力F的方向与磁感应强度B的方向和电流方向之间的关系，下列说法正确的是()

A．F、B、I三者总是互相垂直的B．F总是与B和I垂直，但B、I之间可以不垂直

C．B总与F和I垂直，但F、I之间可以不垂直D．I总与F和B垂直，但F、B之间可以不垂直

3.在赤道上空，水平放置一根通以由西向东电流的直导线，此导线受到地磁场的安培力方向为（）

A．竖直向上B．竖直向下C．由南向北D．由西向东（身临其境法）

4．两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图所示的方向通入两铝环时，则两环的运动情况是()（转化法、等效法）

A.都绕圆柱转动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度

C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此相向运动，电流小的加速度大

【质疑提升2】安培力的大小，磁电式电流表

通过前面的学习，我们知道，在磁感应强度为B的匀强磁场中，垂直于磁场方向放置的长为l的一段导线，当通过的电流为I时，它所受到的安培力为多少？当电流与磁场方向平行时呢？

当通电导线中的电流方向与磁场方向即不垂直也不平行时，我们应该如何计算安培力呢？

（进一步分析方程：B匀强、有效的垂直分量，以实例说明L应等效长度）

B

B

I

θ

阅读课本，说说磁电式电流表主要的组成部分？电表可以确定电流大小、方法的原理？

【学以致用2】

1.长0.20m、通有2.0A电流的直导线，放在B=0.50T的匀强磁场中，受到安培力的大小不可能是()

A．0NB．0.10NC．0.20ND．0.40N

如图所示，一根质量为m、长为L的细铜棒MN用两等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当细线的张力为零时，棒中的电流大小、方向？

mg/IL，方向M到N

质量为m、长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面成θ角斜向上，如图所示，求MN受到的支持力和摩擦力。

N=mg-BILcosθ方向：竖直向上

f=BILsinθ方向：水平向左

（引导学生理解B和I的垂直、立体图转化为平面图、受力分析、正交分解）

如图所示，在跟水平面成37°角且连接电源的金属框架上，放一条长30cm，重为0.3N的金属棒ab，磁感应强度B=0.4T，方向垂直于框架平面向上，当通过金属棒的电流为2A时，它刚好处于静止状态，求金属棒所受摩擦力的大小和方向。

37°

37°

37°

a

b

f=0.06N沿面向下。

（立体图转化、受力分析、正交分解，扩：当电阻增大或减小时，摩擦力的变化？）

【核心素养提升】

根据磁感应强度的定义式B＝F/IL，下列说法中正确的是()

A．在磁场中某确定位置，B与F成正比，与I、L的乘积成反比

B．磁场中某