高二物理安培力的应用
第一章 安培力与洛伦兹力(单元知识清单)(教师版) 高二物理同步高效课堂(人教版选择性必修第二册)
第一章安培力与洛伦兹力知识梳理第1节 磁场对通电导线的作用力一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力。
2．左手定则：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，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。
3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和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的一段导线，当通过的电流为I时，它所受的安培力F＝IlB。
2．当磁感应强度B的方向与通电导线的方向平行时，导线所受安培力为0。
3．当磁感应强度B的方向与导线成θ角时，导线所受安培力F＝IlB sin_θ。
三、磁电式电流表1．构造：最基本的组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈。
如图所示。
2．原理(1)通电线圈在磁场中受安培力发生转动时，螺旋弹簧变形，以反抗线圈的转动。
(2)电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大，达到新的平衡。
所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
(3)线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。
所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
3．特点：极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，线圈左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等。
4．优、缺点(1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。
(2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。
第2节 磁场对运动电荷的作用力一、洛伦兹力的方向1．洛伦兹力的定义运动电荷在磁场中受到的力称为洛伦兹力。
2．洛伦兹力的方向(1)判断方法：左手定则。
(2)左手定则：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个平面内；让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向正电荷运动的方向，这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向，如图所示。
高二物理安培力知识点
高二物理安培力知识点安培力（Ampere Force），又称真空中的洛伦兹力（Lorentz Force），是指一个电荷在磁场中所受到的力。
在高二物理学习中，我们需要了解并掌握安培力的计算方法、性质以及与电流、磁场等相关的知识点。
本文将为大家介绍高二物理中与安培力相关的知识点。
一、安培力的计算公式安培力的计算公式为F = qvBsinθ，其中F表示安培力的大小，q表示电荷的大小，v表示电荷的速度，B表示磁感应强度，θ表示电荷速度与磁场方向之间的夹角。
二、安培力的性质1. 安培力与电荷的关系安培力与电荷的大小成正比，即当电荷q增加时，安培力F也相应增加。
2. 安培力与电流的关系电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，安培力与电流的大小成正比。
设导线长度为l，电荷在导线中的速度为v，电荷密度为ρ，则电流I = ρvl。
因此，安培力F与电流I也成正比。
3. 安培力与磁场的关系安培力与磁场的大小成正比，即当磁感应强度B增加时，安培力F也相应增加。
4. 安培力与速度的关系安培力与电荷的速度v的大小成正比，即当电荷速度v增加时，安培力F也相应增加。
5. 安培力的方向安培力的方向遵循右手定则：将右手从电荷正方向握住导线，在磁场方向上升的情况下，手指弯曲的方向即为安培力的方向。
6. 安培力的性质总结安培力与电荷、电流、磁场强度、速度之间有着一定的数学关系，根据具体情况可以通过计算公式来求解安培力的大小和方向。
三、安培力与磁场的应用1. 高斯枪高斯枪是利用安培力的原理来实现粒子的加速和磁聚焦。
通过在导弹中引入磁场，使得导弹内部飞行的粒子受到安培力的作用，从而达到加速的效果。
2. 电磁铁电磁铁是将电能转化为磁能的一种装置。
当电流通过电磁铁的线圈时，线圈周围会产生强磁场，而磁感应强度B与电流I成正比。
通过控制电流的大小，可以调节磁场的强度，从而实现对物体的吸附和释放。
3. 涡流制动涡流制动是一种利用安培力原理制动运动金属物体的方法。
安培力 说课设计-高二下学期物理沪科版(2020)选择性必修第二册
《安培力》说课文稿一、使用教材上海科学技术出版社《《普通高中教科书物理《（选择性必修）》第二册第五章《《磁场》第一节《安培力》，为高二物理教学内容。
二、实验器材磁铁、恒流电源、线圈《（匝数可选）、可声控电磁继电器、力传感器、Arduino UNO、带有刻度的转盘、导线若干三、实验改进要点（一）改进实验器材（1）使用细软导线图1 图2 图3课本器材《（图1）所用连接线圈的导线很粗，微小的形变能产生很大的弹力，会影响安培力的测量。
线圈在不通电时受到重力和拉力，传感器指示拉力大小，将传感器调零，重力被平衡掉。
接通电源后，通常认为传感器的示数等于安培力大小。
其实，线圈连着导线《（图2），还受到导线的弹力作用，传感器的示数不仅与安培力有关，还与导线的弹力有关，这一点很容易被忽视！。
如果测量装置受到外界干扰，导致导线产生微小形变，就可能产生与安培力相当的弹力，这时候用传感器示数代替安培力就会产生很大误差。
另外，因为是微小形变，我们很难觉察到这一点。
用细软导线连接线圈《（图3），而没有集成一束，使导线“劲度系数”很小，即使外界使导线变形，产生的弹力也非常小，使力传感器示数更接近安培力大小，提高数据准确性。
（2）增强线圈稳定性常见的拉力传感器接口是弯钩造型，与线圈只能是一个点连接，如果悬点不在线圈中心轴上，线圈可能左右摇摆《（图4）。
如果安培力向上，除了左右摇摆外，还可能向前或向后扭转，甚至倒伏在磁铁上，导致实验无法进行。
图4 图5教材中线圈提供两组匝数，为了提高准确性，自己绕制有六个抽头的线圈，每50匝抽出一根线头，示意图如图6，实物图如图7。
绕制线圈的漆包线直径为0.3mm，可以通过较大电流，保证实验装置的安全性。
图6 图7测力的主要原件是应变片传感器（图8），选择应变片测量精度为0.001N，能测出安培力的微小变化，可以分辨出磁场与电流方向夹角改变15°时安培力的变化，为定量探究安培力与夹角的关系提供精度保证。
第一章 安培力与洛伦兹力(单元解读课件)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)
第1节
磁场对通电导线的作用
安培力的方向和大小是本节的重点，弄清安培力、电流和磁感 应强度(磁场)三者方向的空间关系是本节的难点。教学中要关注学生 已有的基础知识，把新知识与学生已有的知识结合起来。从物理观念 这个角度讲，安培力这个概念属于物质观和相互作用观的内容。前面 学习过库仑力，知道库仑力的大小和方向。安培力与库仑力有相似之 处，它们都是场力。电场对电荷的作用力是库仑力，磁场对电流的作 用力是安培力。教学中要抓住这两个概念相似的地方适时帮助学生建 立场的物质观。另外，库仑力与安培力也有不同的地方。库仑力的方 向为：正电荷的受力方向与电场强度的方向相同，负电荷的受力方向 与电场强度的方向相反；而安培力的方向不仅与磁感应强度的方向不 同，而且与磁场和电流不在同一个平面内，这是本节课的难点。教学
第2节
磁场对运动电荷的作用
洛伦兹力的方向和大小是本节教材内容的重点，实验结合理论探 究洛伦兹力的方向，再由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式的 过程是培养学生逻辑思维能力的好机会，一定要让全体学生都参与这 一过程。教材在“思考与讨论”栏目中提出的逻辑线索，实质上是为 推导过程铺设的台阶，教师也可以根据学生的实际情况灵活铺设台阶， 要让不同层次的学生在讨论中都有比较深刻的感受。课堂教学中要求 学生能根据这一逻辑线索推导出洛伦兹力的表达式。
用。
1.3
1.2
通过实验，认识洛伦兹力。能 判断洛伦兹力的方向，会计算 洛伦兹力的大小。
学习目标
节次
学习目标
第1节 磁场对运动电 荷的作用力
(1)通过实验认识安培力的方向及大小，了解安培力在生产生活中的运用，会用 左手定则判断安培力的方向。 (2)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。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。 (3)观察磁电式电流表的结构，知道磁电式电流表的工作原理，体会物理知识与 科学技术的关系。
安培力的应用
新县高中高二年级物理学科导学案（34 ）编题人：余海珠审题人：时间：2013.11 学生姓名：安培力的应用【温故知新】1、安培力（1）定义：。
（2）安培力的大小与导线放置有关。
2、安培力的大小与方向：（1）安培力的大小安培力的大小可由求出（I⊥B），使用此式时应注意几点：①导线L所处的磁场应为匀强磁场。
②L为有效长度。
（2）安培力的方向的判断。
（3）两平行通电直导线的相互作用：。
【典例分析】一、安培力作用下的导体运动方向判断1、等效法：环形电流可以等效成小磁针，通电螺线管可等效为很多环形电流。
例1：如图所示，水平放置的条形磁铁N极的附近悬挂着一个能自由运动的圆形导线线圈，线圈与条形磁铁处在同一竖直平面内，当线圈中通以图示方向的电流时，从上向下看，线圈将（）A. 不发生转动，同时靠近磁铁B. 不发生转动，同时离开磁铁C. 发生转动，同时靠近磁铁D. 发生转动，同时离开磁铁2、电流元法：把整段电流等效为很多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。
3、特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。
例2：如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以移动，当导线通过图示方向电流时，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A BS N图(4)I4、利用已知的一些相关结论法（1）两电流相互平行时无转动趋势，方向相同时相互吸引，方向相反时相互排斥。
（2）两电流不平行时有转动到平行且方向相同的趋势。
例3：两条导线互相垂直如图所示，但相隔一段小距离，其中一条AB 是固定的，另一条CD 能自由活动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，导线CD 将（从纸面向纸内看）（ ）A 、不动B 、顺时针方向转动，同时靠近导线ABC 、逆时针方向转动，同时离开导线ABD 、顺时针方向转动，同时离开导线ABE 、逆时针方向转动，同时靠近导线AB5、转换研究对象法：因为电流之间、电流与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律，这样定性的分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可以转换为先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后利用牛顿第三定律来确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力的方向及其运动方向。
习题课六 有关安培力的综合应用问题
高二物理导学案NO.34 习题课六 有关安培力的综合应用问题【知识梳理】1.安培力：_______________________________________________．2.安培力的大小计算：F ＝BILsin θ（θ是I 与B 的夹角）；通电导线与磁场方向垂直时，即θ＝900，此时安培力有最大值；通电导线与磁场方向平行时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0N;00＜B ＜900时，安培力F 介于0和最大值之间.3.安培力的方向判断：左手定则说明：（1）安培力F 的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F 跟BI 所在的面垂直．但B 与I 的方向不一定垂直．（2）安培力F 、磁感应强度B 、电流I 三者的关系①已知I,B 的方向，可惟一确定F 的方向； ②已知F 、B 的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I 的方向；③已知F,I 的方向时，磁感应强度B 的方向不能惟一确定4.安培力公式的适用条件:①公式F ＝BIL 一般适用于匀强磁场中I ⊥B 的情况，对于非匀强磁场只是近似适用（如对电流元），但对某些特殊情况仍适用． 如图1所示，电流I 1//I 2,如I 1在I 2处磁场的磁感应强度为B ，则I 1对I 2的安培力F ＝BI 2L ，方向向左，同理I 2对I 1，安培力向右，即同向电流相吸，异向电流相斥． ②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．两根通电导线间的磁场力也遵循牛顿第三定律．【重点剖析】1．安培力的性质和规律；①公式F=BIL 中L 为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L 由始端流向末端．如图2所示，甲中：/l ，乙中：L /=d (直径）＝2R （半圆环且半径为R) ②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能．例1、如图3所示，匀强磁场中放着通入相同电流的几段导线（均在纸面内），A 、B 端间距离都相等，受力的情况是：A ．图(a)受力最小；B ．各图受力方向相同；C ．各图受力一样;D ．不能确定。
1.1 磁场对通电导线的作用力 (教学课件)-高二物理人教版选择性必修二
F = ILBsinθ
二、安培力的大小
对安培力公式F＝BILsinθ的理解 (1). B为导线所处磁场应为匀强磁场，
在非匀强磁场中，仅适用于很短的通电导线，即直线电流元。 (2). L为通电导线有效长度,
① 对于弯曲导线，有效长度为端点连线之间的距离。 ② 对闭合通电导线的有效长度为 0，即所受安培力为 0。 (3). θ为磁场B和电流I方向夹角.
练习：如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入 水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的 过程中，所受的安培力大小变化是 ( B )
A. 逐渐变大 B. 先变大后变小 C. 逐渐变小 D. 先变小后变大
新三课、讲授磁电式电流表
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）。
注意：安培力与 B、I 都垂直，但 B 和 I 可以不相互垂直
①. I⊥B时：磁感线从掌心垂直入从手背垂直出 ②. I不⊥B时：磁感线从掌心斜入从手背斜出
练习：请判断图中导体所受安培力的方向
I
Байду номын сангаас
FF I
B
B
I
FF
I
B
B
规律总结： 即安培力方向决定于磁场方向和电流方向“一反则反，二反则同”
练习：请判断图中导体所受安培力的方向 F
A．图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向变化一次；图乙导线受到的安培 力大小一直不变，方向一直在变 B．图甲导线受到的安培力大小一直在变，方向不变；图乙导线受到的安培力大 小一直不变，方向一直在变
C．甲、乙两种情况导线受到的安培力大小不变， 方向一直变化
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第一章 安培力与洛伦兹力 1 磁场对通电导线的作用力
磁电式电流表的结构
A.为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为 匀强磁场 B.线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线垂直 C.线圈无论转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，所 以线圈不受安培力
√D.线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也越
大，线圈偏转的角度也越大
[解析] 极靴与圆柱间的磁场是均匀辐向分布的，并不是匀 强磁场，这样可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强 度大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，A错误；磁场 是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么位置，它的平面都 跟磁感线平行，B错误；线圈平面跟磁感线平行，但导线 中电流的方向与磁场方向垂直，所以线圈受到安培力作用， C错误；线圈中电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形 变也越大，线圈偏转的角度也越大，D正确。
对点演练1 [2023江苏高二期中]赤道上一带有尖顶的建筑物如图所示，
高耸的尖顶实质是避雷针，当带有负电荷的乌云经过避雷针上方时，
避雷针开始放电形成瞬时电流，乌云所带负电荷通过避雷针流入大地。
则地磁场对避雷针的作用力的方向为( B )
A.正东
B.正西
C.正南
D.正北
[解析] 乌云所带负电荷通过避雷针流入大地，则避雷针中的电流方向自下而上，赤道
A
对点演练4 [2022江苏苏州期中]中学实验室使用的电流表 是磁电式电流表，内部结构示意图如图所示，其最基本的 组成部分是磁体和放在磁体两极之间的线圈，两磁极间装 有极靴，极靴中间又有一个铁质圆柱（软铁），极靴与圆 柱间有磁场区。当电流通过线圈时，线圈左、右两边导线 所受安培力的方向相反，于是安装在轴上的线圈就要转动， 从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。下列说法正 确的是( )
不积跬步，无以至千里； 不积小流，无以成江海！
1-1 磁场对通电导线的作用-安培力 课件 -高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
(其他电阻不计)
B
N
θ
N
θ G
B
F安
【答案】R=0.2Ω
练习5、图中匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导 线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体 图改画为平面图
B b
α
B
a
b
a
α
α
平面上
斜面上
B α
F
B F
α
练习6、如图所示，在倾角为300的斜面上，放置两条光滑平行导轨，其
电后CD的运动情况
C
F
× × × ·· · × × × ·· ·
× × × ·· ·
× × × ·· · × × × ·· ·
A
B
F
D 两相交直导线间的相互作用：有转到同向的趋势。
安培定则、左手定则的比较：
用途
安培定则(右手螺旋定则) 判断电流的磁场方向
左手定则 判断电流在磁场中的受力方向
适用对象
练习2.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）（ C ）
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
解析：现将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、OB段所处的磁 场方向如图所示，由左手定则可得AO段受安培力方向垂直于纸面向 外，OB段受安培力的方向垂直纸面向里，课件从上向下看，导线AB 将绕O点逆时针转动。再根据导线转过900时，如图所示，导线AB此 时受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。故应选C。
示。则当两者通以图示方向的电流时，直导线AB的运动情况是（ A ）
1.1《安培力》定量探究安培力的大小课件高二下学期物理教科版选择性
实验难点 定量探究安培力大小的方法。
五、实验内容设计与创新点
定性探究 （安培力大小的因素）
定性探究安培力与这些因素的关系
五、实验内容设计与创新点
定性探究 （安培力大小的因素）
1、电流的大小； 2、通电导线的长度； 3、磁场的强弱； 4、电流与磁场的夹角
控制变量法
定量探究 （安培力大小的表达式）
六、实验过程与数据分析
F-B关系实验结果
六、实验过程与数据分析
F-I关系实验结果
六、实验过程与数据分析
F-L关系实验结果
探究实验结论
精确的实验表明：
当通电导线与磁场垂直时，磁场对通电导线安培力F的 大小与导线中的电流I、导线长度L和磁感应强度B成正比， 用公式表示为：F=ILB。
七、反思与改进
测安培力的大小
电子秤
五、实验内容设计与创新点
电流I
实验原理：
F安
六、实验过程与数据分析
自制装置定量探究安培力大小实验的主要操作及数据处理
现场操作、随机扫描：
1.通电导线与磁场垂直时，控制磁场强度、导线长度不变， 探究安培力大小与电流大小的关系。
学生操作（视频）、调控读数：
2.通电导线与磁场垂直时，控制磁场强度、电流大小不变，探究 安培力大小与导线长度的关系。 3.通电导线与磁场垂直时，控制电流大小、导线长度不变，探究 安培力大小与磁场强度的关系。
1.自制励磁电流，得到较强的匀强磁场，能控制磁感应强度的大小，操作性强。 2.借助手机传感器测磁感应强度、电子秤测安培力，实验成本低、实验数据记录精度高、 实时、快捷方便。 3.自制励磁电流产生强磁场、自制多抽头线圈增大通电导线长度增大安培力，实验现象 明显、大大降低了误差。 4.难点探究安培力大小的突破由定性变定量，可操作性强，成本低、准确度高，效果好。 5.自制教具还可继续完善，改进添加扭转装置还可定量探究安培力大小与磁场电流夹角 的关系。