高中物理安培力在实际中的应用学法指导
高中物理安培力在实际中的应用
一、安培力在电磁炮中的应用
电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用，安培力推动导体加速运动，最终把导体以一定的速度发射出去的装置，关于电磁炮的考题，分析思路除了电磁规律外还要综合应用动力学解题思路，如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等。
例1. 图1所示是导轨式电磁炮实验装置示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定。
其间安放金属滑块（即实验用弹丸），滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触．电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一根导轨流回电源，滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射，在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直纸面，其强度与电流的关系为B=kI ，比例常数k=2.5×10-6T ／A 。
已知两导轨内侧间距L=1.5cm ，滑块的质量m=30g ，滑块沿导轨滑行5m 后获得的发射速度v=3.0km ／s （此过程视为匀加速运动）。
（1）求发射过程中电源提供的电流；
（2）若电源输出的能量有4%转化为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？
解析：（1）由匀加速运动公式ax 2v v 202t =-得==x
2v a 2
9×105m ／s 2。
由安培力公式和牛顿第二定律得F=IBL=kI 2L ，又m a F =，因此A 105.8kL ma I 5⨯==。
（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即2mv 21%4t P =⨯△，发射过程中电源供电时间为△s 103
1a v t 2-⨯==，所需电源输出功率为=P W 100.1%4t mv 2
192
⨯=⋅△，由功率IU P =解得输出电压V 102.1I
P U 3⨯==。
二、安培力在电磁泵中的应用
磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力，来传输导电液体（如液态金属、血液等）的装置，此装置不需要动力组件，关于此装置的考题，分析思路是：先分析导电液体所受安培力，再分析此安培力产生的附加压强，正是此附加压强推动导电液体流动或象水泵一样把导电液体抽到高处。
例2. 图2所示是磁流体动力泵的示意图，已知磁流体动力泵是高为h 的矩形槽，左右相对的两壁是导电的，它们之间的距离为l ，两导电壁加上电势差为U 的电场，垂直于纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为B 的匀强磁场，如图所示槽的下端与水银面接触，上部与竖直的非导电管相连，已知水银的电阻率为r ，水银的密度为ρ，重力加速度为g ，求：
（1）水银能上升的条件；
（2）在第一问的条件下，求水银在非导电管中上升的高度（以上各量都是国际制单位）；
（3）若用此装置测量磁感应强度的大小，如何提高测量精确度？
解析：（1）两导电壁间加上电势差时，水银中有电流通过，磁场对导电水银产生向上的安培力作用，若安培力足够大，当安培力大于水银所受重力时水银就可以上升，设导电板宽为d ，水银上升x ，则导电水银的电阻为dx
rl ，所受重力为gxld ρ，通过水银的电流为rl
Uxd R U I ==
，要上升则BIl gx ld <ρ，即上升条件是BU g rl <ρ。
（2）导电水银在电磁泵中上升时，电阻减小电流增大，安培力增大，水银首先充满整个电磁泵，由于导电水银所受安培力作用则水银继续在上部的非导电管中上升，设又上升H ，则电磁泵中水银的电阻dh rl ，通过的电流rl
Uhd R U I ==，所受安培力在竖直方向上产生的附加压强rl BUh dl BIl P ==，故非导电管中支持的水银柱有p g H =ρ，解得glr BUh H ρ=。
（3）用此装置测量磁感应强度，是利用该装置中导电液体在非导电管中上升的高度与磁感应强度成正比的原理，所以要提高测量的精确度，就是在相同的磁感应强度的情况下，使导电液体上升的高度增加，所以由glr
BUh H ρ=可知，增加所加的电压U 、增加电磁泵导电壁的高度h ，或减小导电液体的密度ρ和电阻率r ，以及减小电磁泵两导电壁间的距离l 都可以提高测量的精确度。
1.2 安培力的应用 课件-2023学年高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册
学习目标
【目标一】了解安培力在生产生活中的应用
【目标二】观察电流天平、磁电式电表、直流电动机的
安培力的大小
1、大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场
中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导
线中的电流 I 成正比，即与 I 和 l 的乘积成正比。
2、公式：F = BIl
（1）垂直于导轨平面的磁场方向是向上还是向下？
安培力的大小
【例题2】如图所示，相距 L = 10 cm 的两条
平行导轨组成的平面与水平面夹角 θ = 30°，
导轨两端 M、N 间接一电动势 E = 3 V、内
阻R= 0.5 Ω 的电源，垂直于导轨平面有一匀
强磁场，将质量 m = 10 g 的金属棒垂直放在
方法四：增大线圈面积
d
d
nBIL nBIL nBILd
2
2
磁电式电表
生活中装配了直流电动机的设备
原理：利用安培力使通电线圈转动
能量转化：电能转化成机械能
直流电动机
【讨论与交流】如图所示是直流电动机的内部结构示意图。
直流电动机
（1）当线圈
FF换向位于图所F示的四种状
(a)
态时，所受
I
B∥
B
θ
B⊥
B⊥= Bsinθ
F安 = IlB⊥
F安 = IlBsinθ
电流天平
情境：如图所示是等臂电流天平的原理图。在天平的右端挂
一矩形线圈，设线圈匝数为n，底边cd长L，放在待测匀强磁
场中，线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直于纸面向里。
（1）设磁感应强度为B，当线圈中通入如图所
示方向的电流I时，在天平左、右两边加上质量
高二物理教案安培力的应用
高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自《高中物理》教材第二章第4节，详细内容为安培力的概念、计算方法及其应用。
重点学习安培力在电流载流子上的作用，以及安培力在现实生活中的应用实例。
二、教学目标1. 理解安培力的定义，掌握安培力的计算公式。
2. 能够运用安培力解决实际问题，分析安培力在电路中的作用。
3. 了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：安培力的计算方法及其应用。
难点：安培力方向的理解，安培力与电流、磁场的关系。
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。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。
五、教学过程1. 实践情景引入（1）展示电流表，引导学生观察电流表的指针偏转，思考电流与力的关系。
（2）演示磁场对电流的作用，让学生感受安培力的存在。
2. 例题讲解（1）讲解安培力的定义，推导安培力的计算公式。
（2）通过例题，讲解如何运用安培力公式解决实际问题。
3. 随堂练习（1）让学生计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用实例。
4. 讨论与分享（1）引导学生讨论安培力在生活中的应用。
（2）分享安培力相关的故事和趣事。
（2）评价学生对安培力的理解程度。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式3. 安培力的应用实例4. 生活中的安培力七、作业设计1. 作业题目：（1）计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用。
2. 答案：（1）安培力大小：F = BILsinθ（2）安培力在电路中的应用：电动机、发电机等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对安培力的理解程度，以及对安培力计算公式的掌握情况。
2. 拓展延伸：（1）研究安培力在磁场中的分布规律。
（2）探讨安培力在新型能源领域的应用前景。
重点和难点解析1. 安培力的定义及计算公式2. 安培力的方向理解3. 安培力在现实生活中的应用实例4. 教学过程中的实践情景引入和例题讲解5. 作业设计和课后反思一、安培力的定义及计算公式安培力的定义为：当电流通过导线时，若该导线处于磁场中，导线将受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力，称为安培力。
高中物理选修基本概念安培力精品教案
高中物理选修基本概念安培力精品教案一、教学内容本节课选自高中物理选修教材第四章第3节“安培力的计算与应用”。
详细内容包括安培力定律的推导，安培力的大小、方向和计算方法，以及安培力在实际问题中的应用。
二、教学目标1. 理解并掌握安培力的概念、计算方法和应用。
2. 能够运用安培力定律解决实际问题，提高解题能力。
3. 培养学生的逻辑思维能力和动手操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：安培力的计算方法和方向判断。
教学重点：安培力定律的推导和应用。
四、教具与学具准备教具：磁铁、电流表、导线、电源、实验器材等。
学具：笔记本、教材、计算器、直尺、圆规等。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁铁吸引铁钉的现象，引导学生思考磁力与电流的关系。
2. 教学内容讲解：（2）安培力的大小、方向和计算方法：讲解安培力的计算公式，引导学生掌握安培力的方向判断方法。
3. 例题讲解：讲解典型例题，指导学生如何运用安培力定律解题。
4. 随堂练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、板书设计1. 安培力定律的推导。
2. 安培力的大小、方向和计算方法。
3. 典型例题及解题步骤。
4. 课堂练习题目。
七、作业设计1. 作业题目：（1）计算给定电流和磁场下的安培力大小和方向。
（2）分析实际应用中的安培力问题。
2. 答案：见教材课后习题答案。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对于安培力的理解程度，以及对安培力定律的应用能力。
2. 拓展延伸：引导学生了解安培力的应用领域，如电机、电磁铁等，激发学生的兴趣和探究欲望。
同时，布置相关拓展阅读资料，提高学生的学科素养。
重点和难点解析1. 安培力的计算方法和方向判断。
2. 安培力定律的推导。
3. 例题讲解和随堂练习的设置。
4. 作业设计中的题目和答案。
一、安培力的计算方法和方向判断1. 磁感应强度 B 的方向：通常规定，磁感应强度 B 的方向由磁场线从北极指向南极。
2. 夹角θ 的判断：夹角θ 是导线方向与磁场方向之间的最小角度。
每日一面高中物理《安培力》教案
每日一面高中物理《安培力》教案一、教学内容本节课我们将学习高中物理教材《物理》第二章第4节《安培力》。
详细内容包括：安培力的定义，安培力的大小与电流、磁感应强度、导线长度和相对位置的关系，以及安培力在实践中的应用。
二、教学目标1. 让学生掌握安培力的概念，理解安培力产生的原因。
2. 使学生掌握安培力的大小计算公式，并能运用相关知识解决实际问题。
3. 培养学生运用安培力知识分析、解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：安培力的大小计算公式及其应用。
教学重点：安培力的概念，安培力产生的原因及其计算方法。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁铁、导线、演示用安培力实验装置。
2. 学具：笔记本、铅笔、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入演示实验：用磁铁和电流表检测导线中的安培力。
提问：为什么电流会产生力？2. 例题讲解讲解安培力的定义及其产生原因。
推导安培力的大小计算公式。
3. 随堂练习让学生计算给定条件下安培力的大小。
解答学生在练习中遇到的问题。
4. 知识拓展讲解安培力在电机、发电机等设备中的应用。
分析安培力在实际问题中的解决方法。
5. 课堂小结六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的大小计算公式3. 安培力的应用4. 例题及解答七、作业设计1. 作业题目计算给定导线长度、电流和磁感应强度下的安培力大小。
分析安培力在实践中的应用实例。
2. 答案安培力大小计算公式：F = BILsinθ（其中，B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度，θ为导线与磁场的夹角）。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思2. 拓展延伸布置研究性学习任务，让学生深入了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的实践能力。
重点和难点解析1. 安培力的大小计算公式及其应用。
2. 安培力的概念及其产生原因。
3. 实践情景引入和例题讲解。
一、安培力的大小计算公式及其应用安培力的大小计算公式为：F = BILsinθ。
其中，B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度，θ为导线与磁场的夹角。
人教版高中物理选修31课件：§3.5安培力应用(2)技巧处理+(共14张PPT)
A．顺时针方向转动，同时靠近AB B．逆时针方向转动，同时靠近AB C．顺时外方向转动，同时远离AB D．逆时针方向转动，同时远离AB
（ ）5.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘
•8、普通的教师告诉学生做什么，称职的教师向学生解释怎么做，出色的教师示范给学生，最优秀的教师激励学生。 2021/11/92021/11/92021/11/92021/11/9
学习任务3：等效处理法
情景： 应用电如和图磁把现轻象质导相线似圈性用绝缘细线悬挂在磁铁的N极附
近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面。
垂直放置，且电两和个磁圆现线象圈的相圆似心性重合，当两线圈都通有如图 所示方
向的电流时，则从左向右看，线圈 L1将 A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．向纸外平动
（ ）6. 如右图所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、
OM的同心圆电弧和，在磁O现处象垂相直似纸面性有一载流直导线，电流方向垂直纸
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/92021/11/92021/11/911/9/2021
•7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观察是 思考和识记之母。”2021/11/92021/11/9November 9, 2021
径向如何变化电？和磁现象相似性
学习任务2：转移对象法
情景： 如图电所和示磁，现条象形磁相铁似放性在水平桌面上，一根通电直导线被
水平悬挂在磁铁中心的正上方处，并且保持导线跟磁铁垂直。导线 中所通电流方向如图中所示，磁铁保持静止状态。
2024年高二物理教案安培力的应用
2024年高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自人教版高二物理选修31第二章第五节《安培力的应用》。
主要内容包括：磁场对电流的作用力——安培力，安培力大小的计算，安培力方向的判定，安培力在日常生活和工业中的应用。
二、教学目标1. 理解安培力的概念，掌握安培力大小的计算和方向的判定。
2. 了解安培力在日常生活和工业中的应用，培养学生的科学素养。
3. 培养学生的实验操作能力和团队合作精神。
三、教学难点与重点重点：安培力大小的计算和方向的判定。
难点：安培力在实际问题中的应用。
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。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示磁场演示器，引导学生观察电流表指针在磁场中的偏转，提出问题：电流在磁场中会受到力的作用吗？2. 例题讲解：讲解安培力的大小计算和方向判定，结合安培力演示仪进行演示。
3. 随堂练习：让学生计算给定电流和磁场下的安培力大小和方向。
4. 知识拓展：介绍安培力在日常生活和工业中的应用，如电机、发电机等。
5. 小组讨论：分组讨论安培力的应用实例，培养学生的团队合作精神。
六、板书设计1. 安培力的概念2. 安培力大小的计算3. 安培力方向的判定4. 安培力的应用七、作业设计1. 作业题目：（1）计算题：给定电流和磁场，计算安培力的大小和方向。
（2）应用题：简述安培力在日常生活中的应用实例。
2. 答案：（1）计算题答案：根据安培力公式计算得出。
（2）应用题答案：如电风扇、洗衣机等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等多种教学手段，使学生掌握了安培力的计算和方向判定，培养了学生的实验操作能力和团队合作精神。
2. 拓展延伸：引导学生关注安培力在现代科技领域中的应用，如磁悬浮列车、粒子加速器等，激发学生的探索兴趣。
重点和难点解析：1. 安培力大小的计算和方向的判定。
每日一面高中物理《安培力》教案
一、教学内容
本节课选自高中物理教材《物理》第二章第九节，主题为《安培力》。教学内容包括安培力定律的推导，安培力大小的计算，以及安培力在电流载体中的应用。
二、教学目标
1.理解安培力的定义，掌握安培力定律，并能运用安培力定律进行相关计算。
2.学会通过实验观察安培力的作用，提高观察力和实践操作能力。
3.能够运用安培力解释生活中的相关现象，提高学以致用的能力。
三、教学难点与重点
重点：安培力的计算和应用。
难点：安培力定律的推导和应用。
四、教具与学具准备
教具：电流表、磁铁、导线、电源、实验器材等。
学具：笔记本、教材、计算器、实验报告等。
五、教学过程
1.实践情景引入：展示磁铁吸引铁钉的实验，引导学生思考磁力与电流的关系。
7.总结归纳：总结本节课所学内容，强调安培力的计算和应用。
六、板书设计
1.安培力的定义和产生原理。
2.安培力定律的推导。
3.安培力的计算方法。
4.安培力的应用实例。
七、作业设计
1.作业题目：
（1）计算题：已知电流和磁场强度，求安培力的大小。
（2）应用题：解释为什么电流载体在磁场中会受到安培力的作用。
三、安培力实验的操作和数据分析
安培力实验是本节课的实践环节，操作和数据分析需重点关注：
1.实验操作：确保实验器材完好，指导学生正确连接电路，注意安全。
2.实验步骤：先调节电流大小，再观察安培力的变化。
3.数据记录：记录不同电流下安培力的变化，绘制电流与安培力的关系曲线。
4.数据分析：分析曲线趋势，验证安培力定律。
四、情景导入
1.通过磁铁吸引铁钉的实验，激发学生对磁力与电流关系的兴趣。
高二物理安培力的应用
一、 直流电动机 【实验与探究】
1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节 【说明】 直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调
节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少
需要调速的设备，都采用直流电电动机。如：无轨电车和电 气机车都是用直流电动机来开动的。
线圈的两端分别接在两个螺旋的弹簧上，
被测电流经过这两个弹簧流入线圈 【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的
力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角
度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀 辐射分布的，通电线圈不管转到什么 角度线圈的平面跟磁感线平行。当电 流通过线圈的时候，线圈上跟铁芯轴
线平行的两边受到的安培力产生力矩
使线圈发生扭转。同时，螺旋弹簧被 扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩。 其大小随线圈转动角度的增大而增大。直到上述两个力矩相平衡 线圈才会停下来。
早期的电动机
•
早在1821年，法拉第在重复奥斯特实验时，就制 造出人类历史上第一台最原始的电动机。1834年， 俄国雅克比发明了第一台实用价值的棒式铁芯电 动机。1888年，意大利费拉里斯在研究旋转磁场 后，制造了第一台交流电动机。1889年，俄国多 勃罗沃尔斯基制造了三相鼠笼交流发电机，是交 流电动机技术上有了突波的发展。这种电动机广 泛使用至今。
直流电动机的运转过程：
常见的直流电动机：
【说明】
大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而
大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。
大型和超大型直流电机的生产和维修
大型和超大型直流电机的生产和维修
高中物理新选修课件安培力的应用
安培力的大小可以通过公式F=BIL来计算，其中F为安培力，B为磁感应强度，I为电流强 度，L为导线在磁场中的有效长度。
安培力方向
安培力的方向可以用左手定则来判断，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都 与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的 方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
03
动生和感生电动势的计算方法
根据法拉第电磁感应定律和洛伦兹力公式，可以推导出动生和感生电动
势的计算公式，从而计算出相应的电动势大小。
03
安培力在磁场中运动规律
洛伦兹力与霍尔效应
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受到的力，其方向垂直于磁场方向和电 荷运动方向所构成的平面，遵循左手定则。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直 于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两 端产生电势差。
通过测量磁通量的变化率，可以计算出感应电动势的大小，从而了解电磁感应现 象的本质和规律。
动生和感生电动势计算
01 02
动生电动势
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生动生电动势。动生电动势的大 小与导体的运动速度、磁场的磁感应强度以及导体与磁场的相对角度有 关。
感生电动势
当磁场发生变化时，会在导体中产生感生电动势。感生电动势的大小与 磁通量的变化率有关。
VS
无线电波接收
通过天线接收空中的电磁波，并将其转换 为高频电流。接收过程中的关键元件包括 接收器、解调器和放大器等。通过解调器 将高频信号还原为原始信号，实现信息的 接收和识别。
05
实验：测量安培力大小和方向
实验目的和器材准备
实验目的
1.1安培力及其应用课件
与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
3. 左手定则
伸开左手，拇指与其余四个手指垂直，且都与手掌处于同一平面内。让磁感线垂
直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。
N
F
I
B
S
4. 对安培力方向的理解
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
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时，将 分解为垂直电流方
向的 ⊥ = sin 和沿着电流方向的 ∥ = cos， 对 的作用可以用 ⊥、
∥ 对电流的作用等效替代。即：
= 1 + 2 = ⊥ + ∥= sin + 0 = sin
向与电流方向所构成的平面。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。
即： ⊥ ， ⊥ ，但与不一定垂直。
例 某同学画出了四幅表示磁场B、电流I和安培力F三者方向间的关系图，如图所示，其中正
确的是（ D ）
A
B
C
D
解析：根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力方向应该垂直
到的磁场力大小变为F2，则此时b受到磁场力的大小变为（ A ）
A. F2
B. F1- F2
C. F1+ F2
D.2F1- F2
解析：导线a受到导线b中电流产生的磁场的作用力F1，方向向左，a对b的作
用力 F ，方向向右，如图所示，当加上一与纸面垂直的匀强磁场后，磁场对a、
1
b的作用力分别为Fa和Fb，且Fa和Fb方向相反。若Fa向左，则Fb向右，a受力为