高中物理优质实用公开课课件精选——安培力作用下导体运动情况的判断方法
高中物理选修沪科探究安培力PPT优质PPT资料
学习目标
思维脉络
1.知道安培力的概念,学会用左手定则判
定安培力的方向。
2.观察安培力方向与哪些因素有关的实验,记
录实验现象并得出相关结论。
3.掌握 F=BIL 是 B 与 L 垂直情况下安培力的
大小,并对公式拓展应用,即 F=BILsin θ,θ 为 B
与 L 的夹角。
探究一
探究二
3.如图所示,若磁场和电流成 θ 角时,可以将磁感应强度 B 正交分解成 B
⊥=Bsin θ 和 B∥=Bcos θ,而 B∥对电流是没有作用的。
F=ILB⊥=ILBsin θ,即 F=ILBsin θ。
探究一
探究二
例题 2
如图所示,相距 20 cm 的两根光滑平行铜导轨,导轨平
由左手定则可得 AO 段受安培力方向垂直于纸面向外,BO 段受安培力的方
向垂直纸面向里,可见从上向下看,导线 AB 将绕 O 点逆时针转动。
探究一
探究二
再根据导线转过 90°时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示,
导线 AB 此时受安培力方向竖直向下,导线将向下运动。
由上述两个特殊位置的判断可知,当导线在题中所给状态时,所受安培
通电导线在非匀强磁场中受到的安培力是每一小段导线受到的安培力的
合力。
探究一
探究二
探究一通电导线在安培力作用下的运动问题
问题导引
在现代生活中,洗衣机、电冰箱、录音机、吹风机等等使我们的生活
丰富多彩,你知道这些电器工作时共同的特点是什么吗?它产生的原理又是
什么呢?
提示这些电器工作时的共同特点是都要使用电动机。而电动机
理吗?
电流天平
提示磁场对通电导线的作用力。
安培力的应用课件
二、安培力作用下导体的平衡
1.解题步骤 (1)明确研究对象； (2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方 向标注在图上； (3)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解. 2.分析求解安培力时需要注意的问题 (1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培 力方向； (2)安培力大小与导体放置的角度有关，但一般情况下只要求导体与磁场 垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度.
例2 如图2所示，在倾角为θ＝30°的斜面上，固定一宽L＝0.25 m的 平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12 V，内阻r＝1 Ω，一质量m＝20 g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好. 整个装置处于磁感应强度B＝0.80 T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导 轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的，取g＝10 m/s2，要保持金 属棒在导轨上静止，求： (1)金属棒所受到的安培力的大小； 答案 0.1 N
图4
例1 如图1所示，把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极 的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导 线的运动情况是(从上往下看) A.顺时针方向转动，同时下降 B.顺时针方向转动，同时上升
√C.逆时针方向转动，同时下降
D.逆时针方向转动，同时上升
图1
判断导体在磁场中运动情况的常规思路 不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因 此，此类问题可按下面步骤进行分析： 1.确定导体所在位置的磁场分布情况. 2.结合左手定则判断导体所受安培力的方向. 3.由导体的受力情况判定导体的运动方向.
图2
(2)通过金属棒的电流的大小； 答案 0.5 A 解析 由 F 安＝BIL，得 I＝FB安L＝0.5 A. (3)滑动变阻器R接动变阻器接入电路的阻值为R0，根据闭合电路欧姆定律得： E＝I(R0＋r)， 解得 R0＝EI －r＝23 Ω.
【公开课课件】高中物理第1课安培力
【公开课课件】高中物理第1课安培力一、教学内容本节课选自高中物理教材《电磁学》第二章“磁现象”的第四节“安培力”。
具体内容包括：安培力的定义，安培力大小的计算，安培力方向的判定，以及安培力在实践中的应用。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力大小的计算方法和安培力方向的判定规律。
2. 通过实践情景引入和例题讲解，培养学生运用安培力知识解决实际问题的能力。
3. 培养学生的科学思维和团队合作精神，激发学生学习物理的兴趣。
三、教学难点与重点教学难点：安培力方向的判定，安培力大小计算公式的应用。
教学重点：安培力的概念，安培力大小计算方法和安培力方向的判定规律。
四、教具与学具准备教具：磁铁、电流表、导线、电源、滑动变阻器、示波器等。
学具：笔记本、教材、计算器等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁铁吸引铁钉的现象，引导学生思考磁现象背后的原理。
2. 知识讲解：（1）安培力的定义：电流在磁场中受到的力。
（2）安培力大小的计算：F = BILsinθ，其中B为磁感应强度，I为电流强度，L为导线长度，θ为导线与磁场方向的夹角。
（3）安培力方向的判定：左手定则。
3. 例题讲解：讲解安培力在实际问题中的应用，如电流表的工作原理等。
4. 随堂练习：布置相关练习题，让学生运用安培力知识解决问题，巩固所学。
5. 小组讨论：分组讨论安培力的应用，培养学生团队合作精神。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力大小的计算公式：F = BILsinθ3. 安培力方向的判定：左手定则4. 例题解析5. 随堂练习题七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：已知电流强度、导线长度和磁感应强度，求安培力大小。
（2）应用题：分析电流表的工作原理，说明安培力在其中所起的作用。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：引导学生关注安培力在科技发展中的应用，如磁悬浮列车、电动机等。
鼓励学生在课后进行相关研究，提升学生的科学素养。
安培力作用下导体运动方向的判定
答案：A
解析显隐
弧导线的圆心处沿垂直于导线框平面的方向放置一根长直导线P.
当P中通以方向向外的电流时( )
A．导线框将向左摆动 导线框各边受力
B．导线框向右摆动
情况怎样？
C．从上往下看，导线框将顺时针转动
D．从上往下看，导线框将逆时针转动
解析 当直导线P中通以方向向外的电流时,由安培定则可判断出
长直导线P产生的磁场方向为逆时针方向,磁感线是以P为圆心的同
解析 (1)若直导线P中通以方向向导里线的框电流各时边，受由安培定则可判断出
长直导线P产生的磁场方向为顺时针力方情向况，怎由样左？手定则可判断出直导线
ab所受的安培力方向垂直纸面向里，cd所受的安培力方向垂直纸面向
外，从上往下看，导线框将顺时针转动。
(2)大半圆弧的有效长度与小半圆弧及直导线ab、cd的总有效长度相同
安培力作用下导体运动方向的判定
判定安培力作用下导体运动情况的常用方法
电流元法
每段电流元所受安培力方向―→ 整段导体所受合力方向―→运动方向
特殊位置法
在特殊位置―→安培力方向―→运动方向
等效法
环形电流小磁针条形磁铁 通电螺线管 多个环形电流
结论法
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
安培力的方向要注意F安⊥B、F安⊥I.
【变式训练】如图示,台秤上放一光滑平板,其左边固
定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,
此时台秤读数为F1，现在磁铁上方中心偏左位置固定 一导体棒,当导体棒中通以方向如图所示的电流后,台
秤读数为F2,则以下说法正确的是( ) A．弹簧长度将变长 B．弹簧长度将变短
安培力作用下物体运动方向的判断
安培力作用下物体运动方向的判断
创新微课
例题1、如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极 题眼①
的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运 题眼②
动情况是(从上往下看)
√A.顺时针方向转动，同时下降
F
B.顺时针方向转动，同时上升 F
C.逆时针方向转动，同时下降 D.逆时针方向转动，同时上升
创新微课 现在开始
安培力作用下物体 运动方向的判断
安培力作用下物体运动方向的判断
判断导体运动趋势常用方法
பைடு நூலகம்
创新微课
分割为电流元 左手定则 安培力方向―→ 整段导体 电流元法
所受合力方向―→ 运动方向
特殊位置法
在特殊位置―→ 安培力方向―→ 运动方向
等效法
环形电流等效小磁针 条形磁铁等效通电螺线管等效多个环形电流
安培力作用下物体运动方向的判断
创新微课
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线 结论法
电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势
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 转换研究 题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛 对象法 顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定
安培力作用下物体运动方向的判断
小结
安培力作用下导体运动方向的判断方法
分析方法
应用技巧
电流元分析法 特殊位置法 等效分析法
电流元受力
整段受力
运动方向
特殊位置
一般位置
运动方向
转换对象法 利用结论法
电流与电流之间、电流与磁体符合牛顿第三定律 同相吸，反相斥；不平行，转相同
【公开课课件】高中物理第1课安培力
【公开课课件】高中物理第1课安培力一、教学内容本节课选自高中物理教材《电磁学》第二章第四节“安培力”，详细内容包括安培力定律的发现、安培力的计算公式、安培力方向的判定方法以及安培力在日常生活中的应用。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力的概念、计算公式及判定方向的方法。
2. 培养学生运用安培力解决实际问题的能力。
3. 激发学生对电磁学的兴趣，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点教学难点：安培力的计算及方向的判定。
教学重点：安培力的概念、计算公式及判定方向的方法。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、安培力演示仪、电磁铁等。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、直尺、圆规等。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过演示电磁铁吸引铁钉的实验，让学生直观地感受到电流与磁场之间的关系，引导学生思考电流在磁场中产生的力。
2. 知识讲解：（1）安培力的概念：电流在磁场中受到的力称为安培力。
（2）安培力的计算公式：F = BIL，其中B为磁场强度，I为电流强度，L为导线长度。
（3）安培力方向的判定：右手定则，即握住导线，让拇指指向电流方向，四指弯曲的方向即为安培力方向。
3. 例题讲解：讲解安培力计算及方向判定的例题，让学生掌握解题方法。
4. 随堂练习：让学生运用安培力计算公式及右手定则解决实际问题。
六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力的计算公式：F = BIL3. 安培力方向的判定：右手定则4. 例题及解答七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：已知电流强度I、导线长度L和磁场强度B，求安培力F。
（2）判断题：根据右手定则判断安培力方向。
2. 答案：（1）F = BIL（2）根据右手定则判断。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对安培力的概念、计算公式及判定方向掌握情况较好，但对磁场强度的理解还有待加强。
2. 拓展延伸：引导学生研究安培力在生活中的应用，如电磁起重机、电动机等，激发学生对电磁学的兴趣。
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 安培力作用下导体的运动和平衡问题
道左端由静止开始加速,当回路中的电流恒为20 A时,最大速度可达3 km/s。
轨道间所加磁场为匀强磁场,不计空气及摩擦阻力。下列说法正确的是
( C )
A.磁场方向竖直向下
B.磁场方向水平向右
C.磁感应强度的大小为1×103 T
两处,置于匀强磁场内。当金属棒中通以从a到b的电流I后,两金属丝偏离
竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使金属棒在该位置上平衡,所需的磁
场的最小磁感应强度的大小、方向为( D )
A. tan
θ,竖直向上
B. tan
θ,竖直向下
C. sin
θ,平行于悬线向下
D. sin
1.会分析安培力作用下导体的运动情况。(物理观念、科学思维)
学习 2.会将立体图形转换为平面图进行受力分析。(科学思维)
目标
3.能分析通电导体在安培力作用下的平衡和加速问题。(科学思维)
目录索引
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
重难探究·能力素养全提升
探究点一
安培力作用下导体运动方向的判断
中通以逆时针方向的电流。图中虚线过ab边中点和ac边中点,在虚线的下
方为垂直于导线框向里的匀强磁场,导线框中的电流大小为I。此时导线框
处于静止状态,通过传感器测得细线中的拉力大小为F1;保持其他条件不变,
将虚线下方的磁场移至虚线上方,此时测得细线中拉力大小为F2。则磁感
应强度大小为( A )
2 -1
轨间的电阻为R,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电阻R=R0=1 Ω,其余电
安培力作用下导体的平衡和运动问题 高中物理课件
专题强化1 安培力作用下导体的平衡和运动问题单击此处添加副标题DIYIZHANG如图所示，在水平面内固定有两平行金属导轨，导轨间距为L，两导轨间整个区域内分布有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向与导轨平面成θ角并与金属杆ab垂直。
垂直于两导轨放置的金属杆ab重力为G，通过的电流为I，处于静止状态。
(1)画出金属杆ab的平面受力分析图；(2)由平衡条件写出平衡方程。
(2)答案 水平方向：F f＝F安·sin θ，即F f＝BIL sin θ竖直方向：F N＝G－F安cos θ，即F N＝G－BIL cos θ解决安培力作用下的平衡问题与解决一般物体平衡方法类似，只是多出一个安培力。
一般解题步骤为：梳理与总结(2023·南平市高二统考期末)用两根等长的绝缘细线，悬吊一水平通电直导线MN ，电流方向如图所示，已知导线的质量m ＝1 kg，长L ＝0.5 m，电流I ＝2 A，当在导线所在的空间中加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B ＝2 T，导线处于静止状态。
重力加速度g 取10 m/s 2。
(1)求单根细线上拉力F 的大小；例1答案 4 N根据左手定则可知，通电直导线所受安培力竖直向上，根据平衡条件可得2F ＋BIL ＝mg代入数据解得F ＝4 N(2)若将磁场变为垂直纸面向外的匀强磁场B′，导原来的2倍，求B′的大小。
答案 6 T若将磁场变为垂直纸面向外的匀强磁场B′，由左手定则可知通电直导线所受安培力竖直向下，根据平衡条件可得mg＋B′IL＝2F′由题意可知F′＝8 N联立解得B′＝6 T。
安培力作用下的加速问题如图所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源。
电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为l的导体棒由静止释放，导体棒沿导轨向下运动，导体棒与导轨垂直且接触良好，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小。
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第三章 磁场
方法精讲
解法二：等效法．
典例精析
方法精练
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．同时，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”又可得到相同的答案．
答案： A
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
由导线转过 90°时的特殊位置(如图乙所示)可知导线 AB 此 时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动．
由上述两个特殊位置的判断可知，导线所受安培力使 AB 逆时针转动的同时还要向下运动．
答案： C
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
解析： 在导线处于如图甲所示的位置时，将导线 AB 从 N、S 极的中间 O 处分成两段，AO、BO 段所处的磁场方向如 图甲所示，由左手定则可得 AO 段受安培力方向垂直于纸面向 外，BO 段受安培力的方向垂直纸面向里，则从上往下看，导 线 AB 将绕 O 点逆时针转动．
(转换研究对象法)如图所示，条形磁铁放在水平桌
面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，
给导线通过垂直纸面向里的电流，用 FN 表示磁铁对桌面的压 力，用 F 表示桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相
比较( )
A．FN 减小，F＝0 C．FN 增大，F＝0
B．FN 减小，F≠0 D．FN 增大，F≠0
答案： D
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
2．(结论法)如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流， 线圈将会( )
A．纵向收缩，径向膨胀 B．纵向伸长，径向膨胀 C．纵向伸长，径向收缩 D．纵向收缩，径向收缩 答案： A
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
3．(等效法)如图所示，一重为 G1 的通电圆环置于水平桌面 上，环中电流方向为顺时针方向(从上往下看)，在环的正上方用 轻绳悬挂一条形磁铁，磁铁的中心轴线通过圆环中心，磁铁的 上端为 N 极，下端为 S 极，磁铁自身重为 G2，则下列关于圆环 对桌面压力 F、磁铁对轻绳拉力 F′的大小判断正确的是( )
方法精讲
典例精析
方法精练
思路图解：物理 选修3-1源自第三章 磁场解析：
方法精讲
典例精析
方法精练
解法一：电流元法． 首先将圆形线圈分成很多小段，每小段可看作一直线电 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，线圈所受安培力的合力水平向左， 故线圈向左运动．
物理 选修3-1
(特殊位置法)如图所示，把一重力不计的通电直导 线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导 线通入图示方向电流 I 时，导线的运动情况是(从上往下 看)( )
A．顺时针方向转动，同时下降 B．顺时针方向转动，同时上升 C．逆时针方向转动，同时下降 D．逆时针方向转动，同时上升
物理 选修3-1
方法精练
(电流元法、等效法)如图所示，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
物理 选修3-1
第三章 磁场
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
思路图解： 解答本题可按以下思路分析：
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
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 A 正确．
答案： A
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
1．(结论法)两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个 小距离，其中一条 AB 是固定的，另一条 CD 能自由活动，当 恒定电流按图示方向通入两条导线时，导线 CD 将( )
A．顺时针方向转动，同时靠近导线 AB B．逆时针方向转动，同时离开导线 AB C．顺时针方向转动，同时离开导线 AB D．逆时针方向转动，同时靠近导线 AB
利用结论法 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
定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或
转换研究 对象法
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
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
物理 选修3-1
第三章 磁场
解析：
方法精讲
典例精析
方法精练
答案： C
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
(结论法)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，如图所示，当两导线环中 通入方向相同的电流 I1、I2 时，则有( )
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
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
2．常用判断方法
分割为电流元左手定则
电流元法 安培力方向―→整段导体合力方向―→运动
方向
特殊位置法 在特殊位置→安培力方向→运动方向
等效法
环形电流 小磁针 条形磁铁 通电螺线管
多个环形电流
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两
《安培力作用下导体运动情 况的判断方法》
执教教师：XXX
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
1．判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思 路
(1)首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况； (2)然后利用左手定则准确判定导体的受力情况； (3)进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向．
物理 选修3-1
第三章 磁场
方法精讲
典例精析
方法精练
解析： 如图所示，先分析 AB 导线中电 流产生的磁场方向，再分段找出 CD 各段所受 安培力的方向．由左手定则判断，CO 段受力 向下，DO 段受力向上，所以 CD 导线沿逆时 针方向转动，又由于 AB、CD 导线电流有同向的趋势，由已知 结论可知它们同时还相互吸引，故 D 项正确．