【优化方案】2013年高中物理-第二章-第三节-磁场对通电导线的作用精品课件-新人教版选修1-1

第三节磁场对通电导线的作用目标导航1.知道什么是安培力，知道影响安培力大小和方向的因素．(重点)2．理解磁感应强度的概念，知道其单位．(重点)3．会判断安培力的方向，会用公式F＝BIL进行安培力的简单计算．(重点＋难点)4.了解电动机的简单原理知道电动机在生产、生活中的应用.新知初探自学导引一、安培力1．定义：____________在磁场中受到的力叫安培力．2．影响安培力大小的因素：___________、导体的______、导体中的_______、导体和磁场方向的夹角．通电导体磁感应强度长度电流3．大小：电流方向与磁场方向_______时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向_______时，电流所受安培力最大；当电流方向与磁场方向斜交时，所受安培力在0和最大值之间．4．公式：F＝BIL(导体垂直磁场放置)．平行垂直想一想1．磁场为零的地方，通电导线受到的安培力一定为零，那么通电导线受安培力为零的地方,磁感应强度B的大小是否也一定为零？提示：不一定.通电导线受安培力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，可能是电流方向与B的方向在一条直线上．二、磁感应强度1．定义：一段通电直导线_______放在磁场里所受的_______力与导线中的电流和导线的长度的_______的比值，叫磁感应强度．2．公式：B＝FIL；国际单位：________；单位的符号：_____.3．意义：磁感应强度大小描述磁场的强弱，磁感应强度方向就是磁场的方向．垂直安培乘积特斯拉T想一想2．磁场对放入其中的磁体和磁极有力的作用，我们能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？如果不能怎么办？提示：不能．因为N极和S极不能单独存在．小磁针静止时是所受的合力为零，因而不可能确定N极的受力大小，也就不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小．三、安培力的方向安培力的方向判断方法(左手定则)：伸开左手，使拇指跟其余四指______，并且都跟手掌在同一个______内，让磁感线穿入手心，并使______指向电流的方向，那么，____所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．垂直平面四指拇指四、电动机1．原理：电动机是利用通电导线在磁场中受到__________作用而工作的．2．组成：各种电动机都是由______和_____组成的．安培力定子转子要点探究讲练互动对磁感应强度的理解学案导引1．磁感应强度的决定因素是什么？2．公式B＝FIL任何时候都成立吗？1．磁感应强度由磁场本身决定，跟在该位置放入的导体长度L，电流I的大小及受到磁场的作用力均无关，与放不放通电导体也无关．2．不能根据公式B＝FIL就说B与F成正比，与IL成反比．3．由公式B＝FIL计算B时，通电直导线必须垂直于磁场放入．如果小段通电导线平行放入磁场，其所受安培力F为零，但不能说该处磁感应强度B为零．4．磁感应强度的方向不是通电导线所受磁场作用力的方向，而是与受到作用力的方向垂直．特别提醒：磁感应强度和电场强度有很多相似之处，但更应注意两者的区别：电场强度的方向和试探电荷所受电场力方向相同或相反，而磁感应强度的方向和通电导体所受磁场力的方向垂直．匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线,它与磁场方向垂直，当通过3A的电流时，受到6×10－3N的磁场力，则磁场的磁感应强度是________T；当导线长度缩短一半时,磁场的磁感应强度是________T；当通入的电流加倍时，磁场的磁感应强度是________T.例1【关键提醒】B由B＝FIL得出，但B和F、I、L无关，它完全由磁场本身决定．【精讲精析】由公式B＝FIL代入数值可得B＝6×10－33×0.2T＝0.01T，由于B由磁场本身的性质决定，与放入的通电导线的长度、电流的大小无关，所以当导线长度缩短一半时，磁感应强度B不变，还是0.01T，当通入的电流加倍时,磁场的磁感应强度也还是0.01T.【答案】0.010.010.01【规律总结】磁感应强度是矢量，它的方向是小磁针静止时N极所指的方向，而不是安培力的方向，磁感应强度是由磁场本身的性质来决定的，与是否在磁场中放入通电直导线以及电流强度、导线长度、安培力的大小无关．在磁场中某一点的磁感应强度的大小和方向是唯一的．变式训练1．(2012·海南学业水平预测)下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关解析：选D.因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关．所以A选项错．因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关,故B选项错，对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)，而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错．学案导引1．当利用公式F＝BIL求安培力时，对电流和磁场的方向有什么要求？2．电荷在电场中受到的电场力与电场方向平行，电流在磁场中受到的安培力与磁场方向也平行吗？对安培力的理解1．关于安培力大小的讨论通过实验归纳得出，通电导线方向跟磁场方向垂直时,电流受到的安培力最大为F＝BIL,平行放置时安培力为0.一般情况下，通电导线受到的安培力介于零和最大值之间，所以F＝BIL只适用于电流方向与磁场方向垂直的情况．2．安培力的方向——左手定则(1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所确定的平面．在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向．(2)注意区别安培力的方向和电场力的方向与场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行．特别提醒：(1)判断通电导线在磁场中所受安培力时，注意一定要用左手，并注意各方向间的关系．(2)若已知B、I方向，F安方向唯一确定．例2如图2－3－1所示，其中甲、乙、戊图已知电流和其所受安培力的方向，试在图中标出磁场方向．丙、丁图已知磁场和它对电流作用力的方向，试在图中标出电流方向或电源的正负极．图2－3－1【审题指导】(1)电流方向、磁场方向和安培力方向三者只要知道其中任意两个，第三个物理量的方向可用左手定则判断出来．(2)F、B、I三者的方向关系F⊥I，F⊥B，所以F垂直于B和I所确定的平面．【精讲精析】根据左手定则可以判断甲图磁场方向垂直纸面向外；乙图磁场方向在纸面内垂直F向下；丙、丁图电流方向均垂直于纸面向里；戊图中的电流方向为由下流到上方的，故a端为电源负极.【答案】见精讲精析变式训练2．画出图2－3－2中安培力的方向．图2－3－2解析：由左手定则可以判断安培力的方向如图所示．注意安培力的方向永远与导线和磁场垂直．答案：见解析热点示例创新拓展安培力作用下的平衡问题[经典案例](10分)如图2－3－3所示，一段长为1m、质量为2kg的通电导体棒悬挂于天花板上．现加一垂直纸面向里的匀强磁场，当通入I＝2A电流时悬线的张力恰好为零．求：(g取10m/s2)图2－3－3(1)所加匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)如果电流方向不变，通入电流大小变为1A时，悬线拉力又为多少？【审题指导】解答本题的关键是判断安培力的大小和方向，然后根据F＝BIL确定磁场的磁感应强度，根据力的平衡条件求悬线的拉力．【解题样板】(1)导体棒受力如图2－3－4所示．由平衡条件得F安＝mg(2分)又因F安＝BIL(2分)图2－3－4所以B＝mgIL＝2×102×1T＝10T．(2分)(2)因为磁感应强度是由磁场本身的性质决定的，所以电流变为1A后，磁感应强度仍为10T．导体棒受力如图2－3－5所示，由平衡条件得F＝mg－BIL＝2×10N－10×1×1N＝10N.(4分)图2－3－5【答案】(1)10T(2)10N【名师点评】解决此问题的思路是受力分析，利用力的平衡条件求解．与原来求解平衡问题相比，物体多受了一个安培力，正确判断安培力的方向是关键．