高中物理人教版選修3-1課件：3.4 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力[數(shù)理化網(wǎng)]

1、目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)高中物理高中物理選修選修3-1人教版人教版第三章第三章 磁磁 場(chǎng)場(chǎng)第四講第四講 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)1知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定安培力的方向知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定安培力的方向 2理解并熟練應(yīng)用安培力的計(jì)算公式理解并熟練應(yīng)用安培力的計(jì)算公式FILBsin 3了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理 目標(biāo)定位目標(biāo)定位通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂

2、講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)一、安培力的方向一、安培力的方向1、磁場(chǎng)磁場(chǎng) 2、磁場(chǎng)磁場(chǎng) 電流電流 3、掌心掌心 電流的方向電流的方向 4、B和和I 想一想想一想：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，還可用左手定則判斷安：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁感線不垂直時(shí)，還可用左手定則判斷安培力的方向嗎？培力的方向嗎？答：當(dāng)電流方向跟磁感線方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直與電流和答：當(dāng)電流方向跟磁感線方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直與電流和磁場(chǎng)決定的平面，所以仍可用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感磁場(chǎng)決定的平面，所以仍可用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過(guò)手心線不再垂直穿過(guò)手心.二、安培力的大小二、安培力的大小1

3、、ILB 2、0 3、ILBsin 想一想想一想：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到磁場(chǎng)力嗎？若導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到磁場(chǎng)力嗎？若導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用是否可以判定該處無(wú)磁場(chǎng)呢？作用是否可以判定該處無(wú)磁場(chǎng)呢？答：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)不受磁場(chǎng)力，由此也可知，當(dāng)導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力答：當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)不受磁場(chǎng)力，由此也可知，當(dāng)導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用時(shí)無(wú)法判定該處有無(wú)磁場(chǎng)作用時(shí)無(wú)法判定該處有無(wú)磁場(chǎng).預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)三、磁電式電流表三、磁電式電流表1、安培力安培力 越大越大 偏轉(zhuǎn)的方向偏轉(zhuǎn)

4、的方向 2、磁鐵磁鐵 3、半徑半徑 平行平行 4、很弱很弱 想一想想一想：用磁電式電流表測(cè)量電流時(shí)，通電線圈的四條邊是否都受：用磁電式電流表測(cè)量電流時(shí)，通電線圈的四條邊是否都受到安培力作用？到安培力作用？答：與磁感線平行的兩個(gè)邊不受安培力作用答：與磁感線平行的兩個(gè)邊不受安培力作用預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)一、安培力的方向一、安培力的方向1判斷安培力方向的方法：左手定則判斷安培力方向的方法：左手定則2判定安培力的方向應(yīng)注意的問(wèn)題判定安培力的方向應(yīng)注意的問(wèn)題(1)安培力的方向總是既與磁場(chǎng)方向垂直，

5、又與電流方向垂直，也就是說(shuō)安培力的安培力的方向總是既與磁場(chǎng)方向垂直，又與電流方向垂直，也就是說(shuō)安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面方向總是垂直于磁場(chǎng)和電流所決定的平面 (2)當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直電流與磁場(chǎng)所決定的平當(dāng)電流方向跟磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直電流與磁場(chǎng)所決定的平面，所以仍用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過(guò)手心，而是面，所以仍用左手定則來(lái)判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過(guò)手心，而是斜穿過(guò)手心斜穿過(guò)手心特別提醒特別提醒FI，F(xiàn)B，但，但B與與I不一定垂直不一定垂直課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中

6、受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例1】 畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安畫(huà)出圖中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向培力的方向 解析解析FFFFFFFF課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)二、安培力的大小二、安培力的大小對(duì)安培力對(duì)安培力FILBsin 的理解的理解1公式中公式中B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)外加磁場(chǎng)的影響產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)外加磁場(chǎng)的影響2公式中公式中L指的是

7、導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的指的是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的“有效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度”， 彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖如圖3-4-4所示所示)；相應(yīng)的電流沿；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端由始端流向末端3. 公式中公式中是是B和和I方向的夾角，當(dāng)方向的夾角，當(dāng)=90時(shí)時(shí)sin =1，公式變?yōu)?，公式變?yōu)镕ILB4. 公式中公式中Bsin 可以理解為磁感應(yīng)強(qiáng)度可以理解為磁感應(yīng)強(qiáng)度B在垂直在垂直L方向的分量，方向的分量，Lsin 也可以也可以理解為理解為L(zhǎng)在垂直于磁場(chǎng)方向的在垂直于磁場(chǎng)方向的“有效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度”3-4-4課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)

8、線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例2】長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是受安培力的大小計(jì)算正確的是 （ ）A. F=BILcos B. F=BILcos C. F=BILsin D. F=BILsin課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力解析解析A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向

9、上，圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直F=BILFF=BILcos方向垂直紙面向外方向垂直紙面向外BFF=BILF=BILFA目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)根據(jù)左手定則可以確定根據(jù)左手定則可以確定安培力的方向安培力的方向可算出各段導(dǎo)線的有效可算出各段導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度長(zhǎng)度合力大小為整段導(dǎo)線的合力大小為整段導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度所受的安培力等效長(zhǎng)度所受的安培力課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中

10、受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)IBLF) 12(L) 12(A課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí) 不計(jì)摩擦力不計(jì)摩擦力可知電流方向可知電流方向結(jié)合電流方向就可知安培結(jié)合電流方向就可知安培力方向力方向?qū)w棒受力的合力為零，處導(dǎo)體棒受力的合力為零，處于平衡狀態(tài)于平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，先求導(dǎo)軌對(duì)棒轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，先求導(dǎo)軌對(duì)棒的支持力的支持力課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力【例例4】 如圖如圖3-4-11所示，在與水平方向所示，在與水平方

11、向夾角為夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒的金屬棒ab，通以從，通以從ba，I3 A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止求：恰好靜止求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小(g10 m/s2)目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例4】 如圖如圖3-4-11所示，在與水平方向所示，在與水平方向夾角為夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，的光滑金屬

12、導(dǎo)軌間有一電源，在相距在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒的金屬棒ab，通以從，通以從ba，I3 A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止求：恰好靜止求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小(g10 m/s2)解析解析(1)ab棒靜止，受力情況如圖所示，棒靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡，則沿斜面方向受力平衡，則mgsin BILcos .課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力60mgFNFB目標(biāo)定位目標(biāo)定位

13、預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)【例例4】 如圖如圖3-4-11所示，在與水平方向所示，在與水平方向夾角為夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距在相距1 m的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒的金屬棒ab，通以從，通以從ba，I3 A的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止求：恰好靜止求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小棒對(duì)導(dǎo)軌壓力的大小(g10 m/s2)借題發(fā)揮借題發(fā)揮有些同學(xué)在處理此有些同學(xué)在處理此類(lèi)問(wèn)題時(shí)常常感到比較困

14、難，類(lèi)問(wèn)題時(shí)常常感到比較困難，原因是空間觀念不強(qiáng)，對(duì)磁場(chǎng)原因是空間觀念不強(qiáng)，對(duì)磁場(chǎng)方向、電流方向、安培力方向方向、電流方向、安培力方向的關(guān)系分辨不清，這時(shí)可由立的關(guān)系分辨不清，這時(shí)可由立體圖畫(huà)出正視圖、側(cè)視圖或俯體圖畫(huà)出正視圖、側(cè)視圖或俯視圖，則三者之間的關(guān)系就一視圖，則三者之間的關(guān)系就一目了然了例如本題畫(huà)出側(cè)視目了然了例如本題畫(huà)出側(cè)視圖，不但磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、圖，不但磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、安培力三者方向關(guān)系確定了，安培力三者方向關(guān)系確定了，安培力、重力、支持力的關(guān)系安培力、重力、支持力的關(guān)系也清楚了也清楚了課堂講義課堂講義通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)

15、習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)安培力的方向安培力的方向1.如圖如圖6所示，其中所示，其中A、B圖已知圖已知電流方向及其所受磁場(chǎng)力的方電流方向及其所受磁場(chǎng)力的方向，試判斷并在圖中標(biāo)出磁場(chǎng)向，試判斷并在圖中標(biāo)出磁場(chǎng)方向方向C、D圖已知磁場(chǎng)方向及圖已知磁場(chǎng)方向及其對(duì)電流作用力的方向，試判其對(duì)電流作用力的方向，試判斷電流方向并在圖中標(biāo)出斷電流方向并在圖中標(biāo)出解析：解析：根據(jù)左手定則根據(jù)左手定則A圖磁場(chǎng)方向垂直紙面向外圖磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B圖磁場(chǎng)方向在紙面內(nèi)垂直圖磁場(chǎng)方向在紙面內(nèi)垂直F向下向下D圖電流方向垂直于紙面向里圖電流方向垂直于紙面向里C圖電流方向垂直于紙面向里圖電流方向垂直于紙面向里對(duì)

16、點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)安培力的大小安培力的大小2、如圖、如圖3-4-8所示在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所示在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求各導(dǎo)，求各導(dǎo)線所受的安培力線所受的安培力答案答案AILBcos BILBC. ILBD2BIRE0對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練習(xí)安培力作用下的物體平衡安培力作用下的物體平衡BI1Lmgsin Imgsin /BL.根據(jù)左手定則安培力方向根據(jù)左手定則安培力方向沿斜面沿斜面安培力安培力F必沿斜面向上必沿斜面向上B垂直軌道面向上垂直軌道面向上mgF安安FN對(duì)點(diǎn)練習(xí)對(duì)點(diǎn)練