【精品】(人教版)选修3-1物理：3.4《磁场对通电导线的作力》ppt课件PPT课件汇编 51页

'第一页，共51页。 磁场第三章第二页，共51页。 4　通电(tōngdiàn)导线在磁场中受到的力第三章第三页，共51页。 学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计6课时作业8课堂知识构建5易错案例剖析7第四页，共51页。 学习目标定位第五页，共51页。 ※※掌握用左手定则确定安培力的方向※※掌握安培力的计算公式及求解方法。※了解磁电式电表的结构和工作原理。第六页，共51页。 课堂情景切入第七页，共51页。 根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃(bìnɡqì)传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？第八页，共51页。 第九页，共51页。 知识自主梳理第十页，共51页。 安培力1.概念(gàiniàn)把通电导线在磁场中受的力称为安培力。2．安培力的方向左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指(shǒuzhǐ)_____，并且都与手掌在同一个_______内。让磁感线从_______进入，并使四指指向_______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。垂直(chuízhí)平面掌心电流拇指第十一页，共51页。 3．安培力的大小(1)公式：F＝__________。θ为磁感应强度与通电导线之间的夹角。(2)说明：A．当通电导线与磁感线垂直(chuízhí)时，即电流方向与磁感线垂直(chuízhí)时，所受的安培力最大：F＝_______。B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力________。BILsinθBIL为零第十二页，共51页。 磁电式电流表1.构造磁铁、__________、螺旋弹簧、指针、极靴。2．原理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转(piānzhuǎn)。(1)线圈_____________越大，被测电流就越大。(2)根据__________的方向，可以知道被测电流的方向。线圈(xiànquān)偏转(piānzhuǎn)的角度线圈偏转第十三页，共51页。 半径(bànjìng)平行(píngxíng)4．优、缺点优点是__________高，能测出很弱的电流；缺点是线圈(xiànquān)的__________，允许通过的电流很弱。灵敏度导线很细第十四页，共51页。 重点难点突破第十五页，共51页。 一、安培力方向的判断1．安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平面。在判断安培力方向时，应首先判定这个平面，然后再应用左手定则。2．当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入(jìnrù)掌心。3．注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。第十六页，共51页。 [特别提醒](1)F⊥I，F⊥B，但B与I不一定垂直。(2)若已知B、I方向，F方向惟一(wéiyī)确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一(wéiyī)。第十七页，共51页。 (大连市普通高中2013～2014学年高二上学期期末)某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如下图所示，其中(qízhōng)正确的是(　　)答案：D第十八页，共51页。 解析：左手平展，使大拇指与其余(qíyú)四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向，故选D。第十九页，共51页。 二、安培力大小的计算1．对安培力F＝ILBsinθ的理解(1)当B与I垂直时，即sin90°＝1，则F＝ILB；当B与I成θ角时，F＝ILBsinθ，θ是B与I的夹角(jiājiǎo)。(2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的等效电流沿L由始端流向末端。第二十页，共51页。 2．F＝ILBsinθ的适用条件导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。3．电流在磁场中的受力特点电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是(dànshì)电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。第二十一页，共51页。 [特别提醒](1)公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用(yìngyòng)题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式F＝IBLsinθ中的Lsinθ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。第二十二页，共51页。 三、安培定则(dìnɡzé)与左手定则(dìnɡzé)的区别安培定则(右手螺旋定则)左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果四指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向第二十三页，共51页。 四、分析导体在磁场中运动情况的几种(jǐzhǒnɡ)常用方法电流元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向特殊位置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向等效法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流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况第二十四页，共51页。 结论法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，异向电流互相排斥；两不平行的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究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。第二十五页，共51页。 [特别提醒](1)导体(dǎotǐ)处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。(2)判断条形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。第二十六页，共51页。 如图所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近(fùjìn)，磁铁的轴线穿过线圈的圆心，且垂直于线圈平面，当线圈中通入如图方向的电流后，线圈的运动情况是(　　)A．线圈向左运动B．线圈向右运动C．从上往下看顺时针转动D．从上往下看逆时针转动答案：A第二十七页，共51页。 解析：方法一：电流元法。首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流，取其中上、下两小段分析，其截面图和受安培力情况如图甲所示。根据对称性可知(kězhī)，线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动。只有选项A正确。第二十八页，共51页。 方法二：等效法(xiàofǎ)。将环形电流等效成一条形磁铁，如图乙所示，据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A。也可将左侧条形磁铁等效成一环形电流，根据结论“同向电流相吸引，异向电流相排斥”。也可判断出线圈向左运动，选A。第二十九页，共51页。 课堂知识构建第三十页，共51页。 第三十一页，共51页。 考点题型设计第三十二页，共51页。 通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上(miànshànɡ)，通有如图所示电流时，通电直导线A受到水平向________(填“左”或“右”)的安培力作用。当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向________。(填“左”或“右”)安培力方向(fāngxiàng)的判断第三十三页，共51页。 解析：利用定培定则先判断出B产生的磁场方向在导线环外部是垂直纸面向里的，再利用左手定则判定直导线A受到的安培力的方向是水平向右的。当A、B中电流同时(tóngshí)改变方向时，根据安培定则，导线环外部磁场方向是垂直纸面向外的，再利用左手定则可判断通电直导线受到的安培力方向仍向右。答案：右　右第三十四页，共51页。 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向(fāngxiàng)。答案：第三十五页，共51页。 安培力作用(zuòyòng)下导体的平衡第三十六页，共51页。 解析：杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上。当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin。正确地画出两种情况(qíngkuàng)下的受力图，由平衡条件列方程求解。第三十七页，共51页。 根据(gēnjù)第一幅受力图列式如下：F1－mgsinθ－Fμ1＝0FN－mgcosθ＝0，Fμ1＝μFN，F1＝BImaxd解上述方程得：Imax＝0.46A根据(gēnjù)第二幅受力图，F2＋Fμ2－mgsinθ＝0，FN－mgcosθ＝0，Fμ2＝μFN，F2＝BImind.解上述方程得：Imin＝0.14A。答案：0.14A≤I≤0.46A第三十八页，共51页。 点评：(1)必须先将立体图转换为平面图，然后对物体受力分析，要注意安培力方向的确定。最后根据平衡条件或物体的运动状态列出方程。(2)注意静摩擦力(jìnɡmócālì)可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围。第三十九页，共51页。 答案(dáàn)：BC第四十页，共51页。 第四十一页，共51页。 一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，线圈L1将(　　)A．不动B．顺时针转动(zhuàndòng)C．逆时针转动(zhuàndòng)D．向纸面内平动安培力作用下导体的运动(yùndòng)问题第四十二页，共51页。 解析：方法一：等效分析法。把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流L2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该环形电流L2的磁场方向，由安培定则知L2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针，其N极应由纸里转为向上，所以(suǒyǐ)从左向右看顺时针转动。方法二：利用结论法(凡转动，必靠近)。环形电流L1、L2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看顺时针转动。第四十三页，共51页。 方法三：直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培(ānpéi)定则可知各电流元所在磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培(ānpéi)力均指向纸外，下部电流元所受安培(ānpéi)力均指向纸内，因此从左向右看线圈L1顺时针转动。答案：B第四十四页，共51页。 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中(bēizhōnɡ)的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将看到的现象是(　　)A．弹簧向上收缩B．弹簧被拉长C．弹簧上下跳动D．弹簧仍静止不动答案：C第四十五页，共51页。 解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引(xīyǐn)，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩……如此周而复始，形成弹簧上下跳动。正确答案为C。第四十六页，共51页。 易错案例剖析第四十七页，共51页。 易错点：对基本概念、规律掌握不牢导致(dǎozhì)错误案例：如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B1＝1T。位于纸面内的细直导线，长L＝1m，通有I＝1A的恒定电流。当导线与B1成60°夹角时，发现其受到的安培力为零。则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的大小可能为(　　)第四十八页，共51页。 易错分析：很多同学只选C，认为合磁感应强度为零导线才不受安培力的作用，漏选B、D。出现错误的主要原因是不清楚当合磁场(cíchǎng)的磁感应强度沿导线方向时导线也不受安培力。正确答案：BCD第四十九页，共51页。 课时作业（点此链接）第五十页，共51页。 结束语谢谢(xièxie)大家聆听！！！51第五十一页，共51页。'