【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：1.1 磁场对通电导线的作用力第1课时安培力的方向及大小学案.doc

第1课时安培力的方向及大小

课程标准

1．通过实验，认识安培力。

2．能判断安培力的方向，会计算安培力的大小。

3．了解安培力在生产、生活中的应用。

4．了解磁电式电流表的结构和工作原理。

素养目标

1．物理观念：知道安培力的定义及安培力大小的决定因素。会用F＝IlB计算安培力。掌握左手定则，并会用它判断安培力的方向。

2．科学思维：经历磁场方向与电流方向不垂直时安培力大小的推导过程。能用微元法处理弯曲导线中电流所受安培力的问题。

3．实验探究：会用实验探究安培力方向与电流方向、磁场方向的关系；通过实验得出安培力大小与电流大小、磁感应强度大小、导线的长度及导线的放置方式有关。

4．科学态度与责任：认识安培力在生产生活和科学技术中的重要应用，养成严谨认真的学习习惯。

知识点1安培力的方向

1．安培力

通电导线在_磁场中__受的力称为安培力。

2．影响安培力方向的因素

安培力的方向与_磁场__方向、_电流__方向有关。

3．左手定则

如图所示，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__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。

『判一判』

(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同。(×)

(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直。(√)

(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直。(√)

(4)通电流方向一定与磁场方向垂直。(×)

知识点2安培力的大小

1．一般表达式：F＝BILsinθ。

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时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F＝_BIL__。

B．当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_为零__。

『判一判』

(5)不通电的导线在磁场中一定不受安培力。(√)

(6)通电的导线在磁场中一定受安培力。(×)

(7)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大。(×)

(8)安培力等于零的地方，磁感应强度一定为零。(×)

『想一想』

如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，通电后盐水就会旋转起来。

(1)通电液体为何会旋转，液体的旋转方向如何判断？

(2)如果增大电流，将会看到什么现象？

解析：(1)通电液体之所以旋转是因为受到安培力的作用，其旋转方向可以用左手定则判断。

(2)电流增大，液体旋转加快，说明通电的液体受力变大。

知识点3磁电式电流表

1．构造

写出图中磁电式电流表各部件的名称。

①_磁铁__，②_极靴__，③_软铁__，④_螺旋弹簧__，⑤_线圈__，⑥_指针__。

2．原理

通电线圈在磁场中受到_安培力__而偏转。

(1)线圈_偏转的角度__越大，被测电流就越大。

(2)根据_线圈偏转__的方向，可以知道被测电流的方向。

3．构造特点

两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿_半径__方向，使线圈无论转到什么位置，它的平面都与磁场方向_平行__，从而使刻度盘刻度均匀。

4．优、缺点

优点是_灵敏度__高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的_导线很细__，允许通过的电流很弱。

『选一选』

(2023·福建莆田高二阶段练习)如图所示是磁电式电流表模型示意图。处于磁场中的矩形通电金属线框abcd可绕轴OO′转动。线框中的电流方向如图所示。在图示位置(线框所在的水平面刚好和磁场方向平行、且ab和cd边与磁场方向垂直)，关于线框ab、bc、cd、da边受到安培力的方向，下列说法正确的是(C)

A．ab边受到安培力的方向向右

B．bc边受到安培力的方向向下

C．cd边受到安培力的方向向上

D．da边受到安培力的方向向左

解析：由图可知磁场方向水平向左，由左手定则可知，左边cd受到的安培力竖直向上，右边ab受到的安培力竖直向下，bc、da不受安培力，故选C。

探究

安培力的方向

要|点|提|炼

1.安培力的方向

不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面，即总有F⊥I和F⊥B。

(1)已知I、B的方向，可唯一确定F的方向。

(2)已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可唯一确定I的方向。

(3)已知F、I的方向时，磁感应强度B的方向不能唯一确定。

2．电场力与磁场力的比较

与磁场力相比，电场力是纵向力，其方向总是与电场方向平行，而磁场力是横向力，其方向总是与磁场方向垂直。

典|例|剖|析

典例1画出(或说明)图中各磁场对通电导线的安培力的方向。

思路引导：解答此