沪科版物理高二上9-B《磁场对电流的作用力》教学案2

1、2019最新沪科版物理高二上9-B磁场对电流的作用力教学案2【学习目标】1、能根据公式F=BILsin 0计算安培力的大小，并理解。为B与I方向夹角2、会用左手定则判断安培力的方向 ，并理解其方向的特点。3、了解磁电式电流表的工作原理4、会判断安培力作用下通电导线的运动方向。5、能解决通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动问题【重,点】安培力大小的计算和方向的判断【难,点】 通电导线在安培力作用下的平衡和加速运动问题【教学方法】讲练结合讨论法【知识自主梳理】(学生课前预习完成)一、安培力的大小和方向1.安培力的大小(如图所示)(1)F =(2)磁场和电流垂直时：F =(3)磁场和电流平行时：F

2、 =2.安培力的方向(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指 ,并且都与手掌在同一个平面内.让磁感线从 进入,并使四指指向 这时拇指所指的方向就是通电导线在 磁场中所受(2)安培力的方向特点：F，B,F，I,即F垂直于 决定的平面.注意：安培力的方向垂直于磁感应强度B和电流I所决定的平面，但磁感应强度与电流不一定垂直.:、磁电式电流表1.基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的 . 2.工作原理 如右图所示，磁场的方向总沿着 均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是 的，保证B的产 大小不发生变化，且安培力的方向与线圈 .当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈车t

3、动，螺旋弹簧变形，反 N 抗线圈的转动，电流越大，安培力就 ，螺旋弹簧的形变也 就 I与指针偏角0成正比，表盘刻度 (选填“均 匀”、“不均匀” ).所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小.3.优、缺点：优点是 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.【要点归纳例示】要点一：安培力作用下通电导体运动方向的判定1.基本思路判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场1 / 6磁感线分布情况，然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向.例1如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁极的正上方 转

4、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，导线可以自由)()思路点拨确定磁场分布判断安培 力方向确定导体 运动方向跟踪练习1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，当线圈中通入如图所示方向的电流后，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要点二 通电导线在安培力作用下的平衡和加速问题例2、水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为动

5、势为E的电源(不计内阻)。现垂直于导轨搁一根质量为m,电阻为一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B,方向与水平面夹角为如图所示，问：当ab棒静止时 受到的支持力和摩擦力各为多少？(2)若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的 大小至少为多少？此日B的方向如何？L,M和P之间接入电R的金属棒ab,并加。且指向右斜上方，跟踪练习1、(2011物理第18题)如图3,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于Q。并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为&则磁感应强度的方向和大小可能为A、mgz正向，7a"tan。-

6、mgB 、 y正向，。ILC、z负向，g tan 0oD、沿悬线向上，mg sineILIL2、如图所示，电源电动势 E=2V,内阻r=0.5 ，竖直导轨电阻可以忽略不计 ，金属棒的质 量m = 0.1kg,R = 0.5，它与导轨间的动摩擦因数 科=0.4，有效长度为l=0.2m,靠在导轨的外 面，为使金属棒不滑动，应加一与纸面成30与棒垂直且向里的磁场，问：（1）此磁场是斜向上还是斜向下?（2） B的范围是多少？（学生讨论完成）【达标练习】1. （2009海南单科）一根容易形变的弹性导线 ，两端固定，导线中通有电流，方向如图中箭 头所示.当没有磁场时，导线呈直线状态；当分别加上方向竖直向上

7、、水平向右或垂直于纸 面向外的匀强磁场时，描述导线状态的四个图示中正确的是 （ ）2. （2010广东六校联考）一段长0.2 m,通过2.5 A电流的直导线，关于在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况，正确的是（）A.如果B=2 T,F 一定是1 NB.如果F=0,B也一定为零C.如果说B=4 T,F有可能是1 ND .如果F有最大值时，通电导线一定与 B平行3. （2010吉林实验中学一模）如图所示，金属细棒质量为m,用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中，弹簧的劲度系数为 k,棒ab中通有稳恒电流，棒处于平衡，并且弹簧的 弹力恰好为零.若电流大小不变而方向相反 ，则（）A.每根

8、弹簧弹力的大小为mgB.每根弹簧弹力的大小为2mgC.弹簧形变量为mg/kD.弹簧形变量为2mg/k4. （2010单科）如图长为21的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为 B,当在该导线中通以电流强度I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（）A. 0B. 0.5BIlC. BIlD. 2BIlX X X X X X X XABCD5某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F相互关系的图如图所示6.如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m,质量为6X10-2kg的通电直导线，电流强度I = 1 A,方

9、向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T,方向竖直向上的磁场中，设t=0时,B= 0,则需要几秒，斜面对导线的支才等力为零?(g取10 m/s2)(爬黑板板演解题过程)【小结】学生总结今天掌握的内容【布置作业】答案【知识自主梳理】一、1、BILsin 0 BIL. 02、垂直 掌心 电流的方向 安培力的方向 B与I二、1、弹簧2、半径相等垂直越大越大越大均匀3、灵敏【要点归纳例示】例1 A(1)电流元法：把直线电流等效为 AO'、O' O、OB三段(O'。段极短)电流元，由于O' O 段电流方向与该处磁场方向相反

10、，所以不受安培力作用； AO'段电流元所在处的磁场方向倾斜向上，根据左手定则可知其所受安培力方向垂直纸面向外；OB段电流元所在处的磁场方向倾斜向下，同理可知其所受安培力方向垂直纸面向里，综上可知导线将以 OO'段为轴顺时针转动(俯视).(2)特殊位置法：用导线转过90。的特殊位置来分析，根据左手定则判得安培力的方向向下 ，故导线在顺时针转动的同时向下运动.跟踪联系1方法一：电流元法.首先将圆形线圈分成很多小段，每一段可看做一直线电流，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.选项 A正确.甲方法二：等

11、效法.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BLEsin 0R向左运动，选A.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”，也可判断出线圈向左运动，选A.BLEos 0例 2、答案：(1)mg-一 R(2)Bmin =mgREL水平向右解析：从b向a看侧视图如图所示 (1)水平方向：f = F安sin 。 竖直方向：N+ F安cos 0 = mg2)7 / 6又F安=BIL= bRl联立得:N= mg-BLfcos 0(2)使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，则受安培力竖直向上.则有F安=mgBnin = mgR根据左手定则判

12、定磁场方向水平向右跟踪练习1答案有左手定则判断应是斜向下30度 2答案C【达标练习】1答案：D解析：匀强磁场竖直向上，和导线平行，导线受到的安培力为 0,A错；匀强磁场水平向 右，根据左手定则可知导线受到的安培力向里 ,B错；匀强磁场垂直纸面向外，由左手定则可 知导线受到的安培力水平向右 ，C错,D对.2答案：C解析：当导线与磁场方向垂直放置时，F= BIL,力最大，当导线与磁场方向平行放置时,F=0,当导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL,A、D两项不正确，C项正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关,B不正确.3答案：AC解析：弹簧的弹力恰好为零 ，说明安培力应向上与重力平衡 ，即F安=mg若电流大小不变而 方向相反时，则安培力应向下，但大小不变，弹簧弹力与安培力和重力平衡 ，即2kx= F安+ mg = 2mg所以每根弹簧弹力的大小为mg弹簧形变量为 mgk,选项A、C正确.4 答案：C解析：V形导线通入电流I时每条边受到的安培力大小均为BIl ,方向分别垂直于导线斜向上,再由平行四边形定则可得其合力F= BIl ,答案为C.5 答案D解析：根据左手定则可判定A项中安培力方向应竖