粤教版高中物理选修31安培力的综合应用名师公开课省级获奖课件

第三章——磁场第三章——磁场第5讲习题课安培力的综合应用目标定位1.知道安培力的概念，会用左手定则判定安培力的方向.2.理解并熟练应用安培力的计算公式F＝BILsinθ.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题.第5讲习题课安培力的综合应用目标定位1预习导学梳理·识记·点拨

2课堂讲义理解·深化·探究3对点练习巩固·应用·反馈1预习导学梳理·识记·点拨1.通电导线周围的磁感线的方向可以根据

定则(也叫__________定则)判断，使用时注意：(1)判断直线电流周围的磁场时，

的方向与电流方向一致，

所指的方向就是磁感线的环绕方向.(2)判断环形电流的磁场时，

与环形电流的方向一致，

所指的方向为轴线上磁感线的方向.预习导学梳理·识记·点拨大拇指安培右手螺旋大拇指所指弯曲的四指弯曲的四指1.通电导线周围的磁感线的方向可以根据定2.安培力(1)大小：①磁场和电流垂直时：F＝

；②磁场和电流平行时：F＝

；③磁场和电流的夹角为θ时：F＝

，其中L为导线垂直磁场的有效长度.(2)方向：用

定则判定，让磁感线

穿入手心，并使伸开的

指向电流的方向，那么

所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.(3)其特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于

决定的平面.B和IBIL0BILsinθ左手垂直四指大拇指2.安培力B和IBIL0BILsinθ左手垂直四指大拇指课堂讲义

理解·深化·探究一、安培力作用下物体运动方向的判断方法通电导体在磁场中的运动实质是在磁场对电流的安培力作用下导体的运动.(1)电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元，运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断出整段电流所受合力的方向.课堂讲义(2)特殊位置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的方向，从而确定运动方向.(3)等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析.(2)特殊位置法(4)利用结论法①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.(5)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.定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时，可先分析电流在磁体的磁场中受到的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流的作用力.(4)利用结论法例1如图1所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中AB固定，CD能自由活动，当直线电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将(从纸外向纸里看)(

)A.顺时针方向转动同时靠近导线ABB.逆时针方向转动同时离开导线ABC.顺时针方向转动同时离开导线ABD.逆时针方向转动同时靠近导线AB图1例1如图1所示，两条导线相互垂直，但相隔一段距离.其中AB解析根据电流元分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流.由安培定则画出CO、OD所在位置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、OD受力如图甲所示，可见导线CD逆时针转动.由特殊位置分析法，让CD逆时针转动90°，如图乙所示，并画出CD此时位置，AB电流的磁感线分布，据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里，可见导线CD靠近导线AB，故D选项正确.答案

D解析根据电流元分析法，把电流CD等效成CO、OD两段电流.借题发挥电流在非匀强磁场中受力运动的判断：不管是电流还是磁体，对通电导线的作用都是通过磁场来实现的，因此必须要清楚导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况或将要发生的运动.借题发挥电流在非匀强磁场中受力运动的判断：不管是电流还是磁例2如图2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线圈平面.当线圈内通以从左向右看沿顺时针方向的电流后，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图2例2如图2所示，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，解析解法一电流元法.首先将圆形线圈分成很多小段，每一段均可看作一直线电流元，取其上、下两小段分析，其截面图和所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.只有选项A正确.甲解析解法一电流元法.甲解法二等效法.将环形电流等效成小磁针，如图乙所示，根据异名磁极相吸引知，线圈将向左运动，选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流，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.乙答案

A解法二等效法.二、安培力作用下的导线的平衡1.解题一般步骤为：(1)明确研究对象；(2)先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向标注在图上；(3)根据平衡条件：F合＝0列方程求解.二、安培力作用下的导线的平衡2.分析求解安培力时注意的问题(1)首先画出通电导线所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力的方向；(2)安培力大小与导线放置的角度有关，但一般情况下只要求导线与磁场垂直的情况，其中导线垂直于磁场方向的长度为有效长度.2.分析求解安培力时注意的问题例3

如图3所示，质量m＝0.1kg的导体棒静止于倾角为30°的斜面上，导体棒长度L＝0.5m.通入垂直纸面向里的电流，电流大小I＝2A，整个装置处于磁感应强度B＝0.5T，方向竖直向上的匀强磁场中.求：(取g＝10m/s2)图3(1)导体棒所受安培力的大小和方向；解析解决此题的关键是分析导体棒的受力情况，明确各力的方向和大小.安培力F安＝BIL＝2×0.5×0.5N＝0.5N，由左手定则可知安培力的方向水平向右.答案

0.5N水平向右例3如图3所示，质量m＝0.1kg的导体棒静止于倾角为3(2)导体棒所受静摩擦力的大小和方向.解析建立如图坐标系，分解重力和安培力.在x轴方向上，设导体棒受的静摩擦力大小为f，方向沿斜面向下.在x轴方向上有：mgsinθ＋f＝F安cosθ，解得f＝－0.067N.负号说明静摩擦力的方向与假设的方向相反，即沿斜面向上.答案

0.067N沿斜面向上(2)导体棒所受静摩擦力的大小和方向.在x轴方向上有：mgs三、安培力和牛顿第二定律的结合1.题目特点：受力分析时，多了一个安培力.2.解题步骤：①选准研究对象②做好全面受力分析③对研究对象进行过程分析，要根据题设条件明确运动状态④恰当选取物理规律、公式列方程求解.三、安培力和牛顿第二定律的结合例4如图4所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源.电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m、长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.图4解析受力分析如图所示，导体棒受重力mg、导轨对导体棒的支持力FN和安培力F，由牛顿第二定律：例4如图4所示，光滑的平行导轨倾角为θ，处在磁感应强度为Bmgsinθ－Fcosθ＝ma

①F＝BIL

②mgsinθ－Fcosθ＝ma ①对点练习

巩固·应用·反馈安培力作用下导体的运动1.两个相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动，设大小不同的电流按如图5所示的方向通入两铝环，则两环的运动情况是(

)A.都绕圆柱体转动B.彼此相向运动，且具有大小相等的加速度C.彼此相向运动，电流大的加速度大D.彼此背向运动，电流大的加速度大图5B对点练习安培力作用下导体的平衡2.如图6所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向的夹角均为θ，如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是(

)A.棒中的电流变大，θ角变大B.两悬线等长变短，θ角变小C.金属棒质量变大，θ角变大D.磁感应强度变大，θ角变小图6A安培力作用下导体的平衡图6A安培力和牛顿第二定律的结合3.澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s).如图7所示，若轨道宽为2m，长为100m，通过的电流为10A，匀