磁场对通电导线的作用力(二)
大单元教学设计1.1 磁场对通电导线的作用力(2019人教版 选择性必修第二册)
第一章安培力与洛伦兹力第1节磁场对通电导线的作用力教材分析：本节课程将深入探讨安培力的方向和大小，以及安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系（左手定则），这些内容是本章的重点和难点。
需要强调的是，安培力的方向始终与电流和磁感应强度的方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向之间可以存在任意角度。
当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力达到最大值。
对于这些概念的准确理解和应用，是本章的另一个难点。
物理核心素养：物理观念：安培力的方向始终与电流和磁感应强度的方向垂直，这是由于安培力是由电流在磁场中受到的力，而电流的方向与磁感应强度的方向相互垂直，因此安培力的方向也会与这两个方向垂直。
这一结论在物理学中有着广泛的应用，特别是在电力和磁力相互作用的场景中。
科学思维：推导匀强磁场中安培力的表达式，计算匀强磁场中安培力的大小科学探究：观察安培力与哪些因素有关的实验，记录实验现象并得出相关结论。
科学态度与责任：通过实验演示、动手操作仪器，让学生体验安培力的特点，将理论联系实际。
教学重难点：1、教学重点：安培力的方向和大小2、教学难点：安培力、电流和磁感应强度三者的空间关系教学方法与教具：多媒体、视频片断、安培力演示仪、三维立体坐标等教学过程：一、新课引入初次与大家见面，我并没有准备贵重的礼物，但为了表达我的诚意和心意，我亲手制作了一个小爱心。
这个爱心虽然微小，但寄托了我的祝福和希望，希望你们能够喜欢这份简单而真挚的礼物。
(播放动图、音频）问题：为什么“心”会转动？其中会有怎么样的规律呢？通过前面的学习我们知道了磁场对通电导线会有力的作用。
安培在这方面有杰出的贡献，为了纪念他，我们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
电流的单位是A ，说的就是他。
大家应该熟悉了吧。
我们高一学习力的时候，知道力的三要素是力的大小，力的方向和作用点。
通电导线在磁场中所受的作用力作用点肯定在导线上。
那么问题：安培力的大小和方向是怎么样的呢？二、新课教学一、知识回顾如何描述磁场强弱？在必修课中，我们已经知道了磁场对通电导线有作用力，并从这个现象入手定义了物理量——磁感应强度B ILF B 安培在研究磁场与电流的相互作用方面作出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中受的力称为安培力（Ampère force），把电流的单位定为安培安德烈-马里安培（法语∶André-Marie Ampere，FRS，1775年1月20日-1836年6月10日）是法国物理学家、数学家，经典电磁学的创始人之一。
《磁场对通电导线的作用力》示范教案
高中物理教学教案课题 3.4 磁场对通电导线的作用力新授课教学目标（一）知识与技能1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。
2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。
3、了解磁电式电流表的工作原理。
（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。
（三）情感、态度与价值观1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。
2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。
教学重点、难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。
教学难点用左手定则判定安培力的方向。
教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法教学手段蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线、投影片，多媒体辅助教学设备教学活动（一）引入新课通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。
安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。
这节课我们对安培力作进一步的讨论。
（二）进行新课1、安培力的方向演示实验：（1）改变电流的方向现象：导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向现象：导体又向相反的方向运动。
教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大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。
例：判断下图中导线A所受磁场力的方向。
通电平行直导线间的作用力方向如何呢？演示实验：学生活动学生观测实验现象（1）电流的方向相同时 现象：两平行导线相互靠近。
高二物理 3.4 磁场对通电导线的作用力教案
高二物理教学目标：（一）知识与技能1、知道什么是安培力。
知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时，它的方向的判断----左手定则。
知道左手定则的内容，会用左手定则熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题。
2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题. 知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL。
3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。
（二）过程与方法通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。
培养学生的想像能力。
（三）情感态度与价值观使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解，感受物理知识之间的联系。
教学重点：安培力的方向确定和大小的计算。
教学难点：左手定则的运用（尤其是当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用）。
教学方法：讲授、实验、探究、讨论教学教具：磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、滑动变阻器、多媒体。
教学过程：（一）复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。
过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。
（二）新课教学安培力：磁场对电流的作用力。
安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献。
1．安培力的方向【演示】按照P85图3.1—3所示进行演示。
（1）改变电流的方向，观察发生的现象。
［现象］导体向相反的方向运动。
（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象。
［现象］导体又向相反的方向运动［教师引导学生分析得出结论］（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。
（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。
（P96图3.4-1）如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场图和剖面图一一引导学生展示。
磁场对通电导线的作用力(原卷版)
1.1 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在 中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与 在同一个平面内；让磁感线从 垂直进入，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．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系： ， ，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 的方向放置的长为l 的通电导线，当通过的电流为I 时，所受安培力为F ＝ . 2．当磁感应强度B 的方向与电流方向成θ角时，公式F ＝ . 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 而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越 ．根据 的偏转方向，可以知道被测电流的方向． 2．构造：磁体、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与铁质圆柱间的磁场沿 方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线 ，且线圈左右两边所在处的磁感应强度大小 ．4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱．考点一：两根通电导线之间的作用力方向【例1】在正三角形ABC 的三个顶点A 、B 、C 处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A 受到的安培力大小为F ，则导线C 受到的安培力（ ）A ．大小为F ，方向平行AB 向左下 B ．大小为F ，方向平行AB 向右上基础知识梳理典型例题分析C，方向垂直AB向右下D，方向垂直AB向左上【变式练习】1．如图所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有反向电流后，两导线环开始运动，以下关于两导线环运动情况的说法正确的是（）A．二者相互靠近，各自做匀变速直线运动B．二者相互远离，各自做加速度减小的直线运动C．二者相互靠近，各自做加速度减小的直线运动D．二者相互远离，各自做加速度增大的直线运动2．如图所示，矩形abcd的边长bc是ab的2倍，两细长直导线通有大小相等、方向相反的电流，垂直穿过矩形平面，与平面交于e、f两点，其中e、f分别为ad、bc的中点。
(30) 磁场对通电导线的作用力
（2）电源输出的能量有 4%转换为滑块的动能，则有 PΔt× 4%=
1 2
mv2，
1 -2 发射过程电源供电时间 Δt=v/a= × 10 s， 3 1 2 mv 电源的输出功率 P= 2 ≈1.0×109 W， t 4%
E 好不上滑时满足平衡条件 B R1
R1=
L－μmgcos θ－mgsin θ=0，
BEL =1.6 Ω. m g(sin cos )
图 8－2－8
（2）当变阻器 R 取值较大时，I 较小，安培力 F 较小，在金属棒重力分力 mgsin θ 作用下，使棒有沿框架下滑的趋势，框架对棒的摩擦力沿框架向上，如图（2）所示. 金属棒刚好不下滑时满足平衡条件 B
t，
m U 2 UD 所以 . t ghR B
答案： （1）UlB/（δρDg） （2）
U D B
考点演练
（对应学生用书第 262~263 页） 达标提升 1.在竖直向上的匀强磁场中放置载有相同电流的四根导线，如图 8－2－12 所示.导 线 aa′水平放置并且长为 L；导线 bb′长为 2L 且与水平方向成 60° ；折成直角的导线 coc′
基础整合 1.安培力 （1）安培力的定义：通电导线在磁场中受到的作用力. （2）安培力的大小：F=BLI，B 与 I 垂直. （3）安培力的方向： ①判断方法：用左手定则判断. ②方向特点：F 垂直于 B 与 I 所确定的平面. 温馨提示：当导线弯曲时，L 是导线两端的有效线段长度.如图 8－2－1 所示.
图 8－2－2 A.磁铁对桌面的压力减小 C.磁铁受到向右的摩擦力 B.磁铁对桌面的压力增大 D.磁铁受到向左的摩擦力
思路点拨：判断磁铁对桌面的压力和摩擦力情况，须分析磁铁受力，可通过转换研 究对象分析磁铁对电流的作用力的方向， 再应用牛顿第三定律分析电流对磁铁的作用力. 解析：如图 8－2－3 所示，对导体棒，通电后，由左手定则判断出导体棒受到斜向 左下的安培力，由牛顿第三定律可得，磁铁受到导体棒的作用力应斜向右上，所以在通 电的一瞬间，磁铁对桌面的压力减小，磁铁受到向左的摩擦力，因此 A、D 正确.
4磁场对通电导线的作用力
将长为1m的导线ac，从中点折成1200的夹角如图 形状，放入B=0.08T的匀强磁场中，abc平面与磁 场垂直，若在导线abc中通入25A的直流电，则整个 导线所受安培力的大小为 31/2_______N。
2、通电导线在安培力作用下的运动
电流元法 特殊位置法 等效法 结论法 转换研究对象法
电流元法+特殊位置法
安培力的力矩叫磁力矩
1、当线圈平面与磁感线平行时(B∥S) Mab＝Fab· L2/2＝BIL1· L2/2＝BIS/2 Mcd＝Fcd· L2/2＝BIS/2 Mbc＝Mad＝0 M＝Mab＋Mcd＋Mbc＋Mad＝BIS ——单匝线圈，匀强磁场 2、当线圈平面与磁感线成θ角时 若N匝，则NBIS Mab＝Fab· L2cosθ/2＝BIScosθ/2 Mcd＝Mab＝BIScosθ/2 Mbc＝Mad＝0 若N匝，则NBIScosθ M＝BIScosθ ——单匝线圈，匀强磁场 3、B⊥S时，M＝0 (θ＝90°)
演示 平行通电直导线之间的相互作用
你能用安培力的知 识来判断结果吗？ 结论： 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 问:若两根导线通以大小不同的 电流，则受力情况如何？
注意：F12=F21
二、安培力的大小
当B⊥I时 ，导线所受安培力 F＝BIL 当B∥I 时，导线所受安培力 F＝0 当B与I成一角度θ时， F＝BILsinθ
（C）、适当增大磁场
（D）、将磁场反向并适当改变大小
应用：
1、“ 有效长度”问题 2、判断通电导线在非匀强磁场中的运动 3、安培力的力学综合问题
1、“ 有效长度”问题
在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流 强度为I，磁感应强度为B，求各导线受到的安培力。
人教版高二物理选择性必修二磁场对通电导线的作用力
已知金属棒长为 = 0.5m，质量 = 0.01kg， = 0.4T，欲使悬线的张力为零，求
金属棒中的电流的大小与方向？（g = 10m/s 2 ）
解析：由题意知，安培力与重力平衡
= = g
=
g 0.01 × 10
=
A = 0.5A
0.4 × 0.5
由左手定则知，电流由a流向b
3、科学探究：会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算。掌握
磁通量的概念
4、科学态度与责任：安培力大小的实验探究及安培力方向的
判断。
教学目标
教学重点：1.利用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.
2.会分析导体在安培力作用下的平衡问题.
教学难点： 1、理解磁场对电流的作用力大小的决定因素。
2、对左手定则的理解．尤其是磁场方向、电流方向和安培
人教版高二物理选择性必修第二册第一章
《磁场对通电导线的作用力 》
核心素养目标
1、物理观念：知道什么是安培力。知道匀强磁场中影响通电
导线所受安培力大小和方向的因素。
2、科学思维：理解磁感应强度B的定义式和物理意义。知道
磁感应强度的单位：特斯拉(T)。知道用磁感线的疏密程度可
以形象地描绘磁感应强度的大小。
精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安
培力F的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线
中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比 。
Ｆ＝BIL （B是比例系数）
任务探究七
一、安培力
1、定义：通电导线在磁场中受到的力。
2、大小： F=BIL
（1）通电导线长度一定时，电流越大，安培
力越大 ；
（2）通电导线电流一定时，通电导线 越长，
《磁场对通电导线的作用力》磁现象PPT课件2
探究 磁场对通电导线的作用 1.结合“体验”,可以得知通电导体在磁场中受到 的 作用。 参考答案:力
2.猜想与假设:
通电导体在磁场中所受力的方向可能与
也可能与
的方向有关。
参考答案:电流 磁场
的方向有关,
3.实验方法:
(1)磁力是看不到、摸不着的,所以在实验中是利用
(选填“能”或“不能”)摆动; (选填“能”或“不能”)摆动。
1.通电导体在磁场中受到的力的方向与什么因素有关?
2.左手定则的内容是什么? PPT模板：素材： PPT背景：图表： PPT下载：教程： 资料下载：范文下载： 试卷下载：教案下载： PPT论坛：课件： 语文课件：数学课件： 英语课件：美术课件： 科学课件：物理课件： 化学课件：生物课件： 地理课件：历史课件：
“运动”或“不运动”)。
提示:当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时,受到磁场
力的作用;当通电导体中的电流方向与磁场方向平行(即电流方
向与磁场方向相同或相反)时,所受磁场力的大小为零,所以通
电导体放入磁场中不一定都会受到力的作用。
参考答案:不运动
(3)怎样改变通电导体在磁场中受到的力的大小? 提示:通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关,所以改 变力的大小应该考虑电流的大小和磁场强度。 参考答案:利用滑动变阻器改变电路中电流的大小或改用磁场 强弱不同的磁体,都可以改变通电导体在磁场中受到的力。
考点2 左手定则的运用 【典例2】(多选)图中×表示磁感线的方向 垂直于纸面向里，下列对通电导体在磁场 中受力方向分析正确的是( ) A.若电流方向从A到B，通电导体受力方向 向右 B.若电流方向从A到B，通电导体受力方向向左 C.若电流方向从B到A，通电导体受力方向向右 D.若电流方向从B到A，通电导体受力方向向左
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F
引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B
的最小值为________, 方向________. mgsinθ=BIL θ B N
F
X
θ G B θ
F
X
B=mgsinθ/IL
引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压
力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _________, 方向________. mg=BIL B=mg/IL
G
三、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯（软铁制成）。 最基本的是磁铁和线圈。
铁芯、线圈和指针是
一个整体可以转动。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线 都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线 圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. 该磁场并非匀强磁场， 但在以铁芯为中心的 圆圈上，各点的磁感 应强度B的大小是相 等的.
3.4 磁场对通电导线 的作用力（二）
复习：
1、如何判断通电导线在磁场中受到安 培力的方向？ 2、安培力的大小如何计算？
3、在运用安培力公式时应注意什么？
F I F N S N S
F
课堂训练
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
（1）绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
三、磁电式电流表的特点
1、表盘的刻度均匀，θ ∝I。 2、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。
3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的 最主要特性。
2、电流表的工作原理
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管 通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当 电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力， 这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹 簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其 大小
随线圈转动的角度增 大而增大，当这种阻 碍力矩和安培力产生 的使线圈转动的力矩 相平衡时，线圈停止 转动。
2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈 中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈 和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转 角度的大小，可以知道被测电流的强弱。 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方 向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所 以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方 向。
有 _______( 有,无) 水平向右 方向 _______.
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在 磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且 垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的 电流后，判断线圈如何运动？
向左摆动
例题：如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈， 磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈 的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈 将会如何运动？
I
S
N
从上向下看逆时针 转动的同时向右摆动
例：在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通
有电流I,长为L,质 量为m的导 体棒，如 图所示,在竖直向上的磁场中静止，则 磁感应强度B为 _________.