粵教版高中物理選修11電與磁奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示學(xué)案

1、第五節(jié)奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的歷程2會(huì)判斷安培力的方向(重點(diǎn)、難點(diǎn))3知道影響安培力大小的因素(難點(diǎn))奧 斯 特 的 發(fā) 現(xiàn)1820年丹麥科學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，說明電流能夠產(chǎn)生磁場它使人們第一次認(rèn)識(shí)到電和磁之間確實(shí)存在某種聯(lián)系1奧斯特的發(fā)現(xiàn)“打開了黑暗領(lǐng)域的大門”()2電流的磁效應(yīng)揭示了電和磁的聯(lián)系()能不能說電流的磁效應(yīng)是奧斯特發(fā)明的？【提示】不能因?yàn)殡娏鞯拇判?yīng)是一種自然現(xiàn)象，只能說是奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)1直線電流的磁場安培定則：用右手握住通電直導(dǎo)線，使伸直拇指的方向與電流的方向一致，則四指彎曲的方向就是電流周圍磁感線

2、的環(huán)繞方向，如圖1­5­1所示圖1­5­12環(huán)形電流的磁場安培定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形載流導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向，如圖1­5­2所示圖1­5­23通電螺線管的磁場安培定則：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指的方向跟電流的方向一致，則拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向也就是說，拇指指向通電螺線管的北極如圖1­5­3所示圖1­5­31.1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)，把一根導(dǎo)線平行地放在磁針的上方(如圖1­5­4

3、 所示)，給導(dǎo)線通電時(shí)，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，就好像磁針受到磁鐵的作用一樣這說明不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)以下哪種情況比較正確地反映了奧斯特實(shí)驗(yàn)？實(shí)際做一下進(jìn)行驗(yàn)證() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392031】電流能使磁針偏轉(zhuǎn)圖1­5­4A電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向東邊B電流流向由東向西時(shí)，其下方的小磁針N極偏向北邊C電流流向由南向北時(shí)，其下方的小磁針N極偏向西邊D電流流向由西向東時(shí)，其下方的小磁針N極偏向北邊【解析】為使小磁針能產(chǎn)生明顯的偏轉(zhuǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使電流流向沿南北方向，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤當(dāng)電流流向由南向北時(shí)，由安培定則判斷其下方的磁場方向

4、由東向西，故小磁針N極指向西邊，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確【答案】C2關(guān)于磁場和磁感線，下列說法正確的是()A磁鐵是磁場的唯一來源B磁感線是從磁體的北極出發(fā)到南極終止C自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針放在通電螺線管內(nèi)部，其N極指向通電螺線管磁場的北極D兩磁感線空隙處不存在磁場【解析】由電流的磁效應(yīng)可知電流也能產(chǎn)生磁場，A錯(cuò)；由磁感線的特性可知B、D錯(cuò)；由通電螺線管磁場的分布可知C正確【答案】C安 培 力 的 大 小1安培力的定義：磁場對(duì)通電導(dǎo)體的作用力稱為安培力2實(shí)驗(yàn)表明，如圖1­5­5所示，通電導(dǎo)體所受的安培力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流大小以及磁場中垂直磁場方向的導(dǎo)體長度有關(guān)磁場越強(qiáng)，導(dǎo)體中電

5、流強(qiáng)度越大，通電導(dǎo)體在磁場中垂直磁場方向的長度越長，通電導(dǎo)體所受的安培力就越大圖1­5­51安培力的大小只跟磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流大小和導(dǎo)體長度有關(guān)(×)2當(dāng)電流與磁場平行時(shí)，電流不受安培力()在廢舊鋼鐵收購場，我們經(jīng)?？匆姶判云鸬鯔C(jī)能吊起成噸的鋼鐵，磁性起吊機(jī)是用永久性磁鐵做成的嗎？若不是，那是什么做成的呢？【提示】磁性起吊機(jī)用電磁鐵來吊起重物，在通電導(dǎo)體的周圍存在著磁場，當(dāng)我們接通電源，它便提起鋼鐵碎片；當(dāng)起重機(jī)把碎片搬到適當(dāng)?shù)奈恢?，再切斷電源，碎片就從電磁鐵上掉下來若用永久性磁鐵，則鋼鐵始終被吸住，無法達(dá)到搬運(yùn)的目的1安培力的決定因素有兩個(gè)：一個(gè)是放入磁場中的一段

6、導(dǎo)體的IL的乘積，另一個(gè)是磁場本身，即磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.2通過實(shí)驗(yàn)歸納得出，電流方向跟磁場垂直時(shí)，電流受到的安培力最大為FBIL，平行放置時(shí)安培力為0.3一般情況下，電流受到的安培力介于零和最大值之間所以FBIL只適用于電流與磁場方向垂直的情況3.如圖1­5­6所示，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab靜止在水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌寬度為L.已知電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，導(dǎo)體棒的電阻為R，其余電阻不計(jì)磁場方向垂直導(dǎo)體棒斜向上，與水平面間的夾角為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.求軌道對(duì)導(dǎo)體棒的支持力和摩擦力圖1­5­6【解析】棒的受力分析圖如圖所示由閉合電路歐姆定律有：I由安培力公式有：F

7、BIL由共點(diǎn)力平衡條件有：Fsin fFNFcos mg聯(lián)立以上各式可解得：fFNmg.【答案】mg4下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：75392032】A通電導(dǎo)線受安培力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B磁感線的指向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度減小的方向C放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)【解析】磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小由磁場本身決定，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可由磁感線的疏密來反映，安培力的大小不僅與B、I、l有關(guān)，還與導(dǎo)體的放法有關(guān)【答案】D安 培 力 的 方 向安培力的方向：用左手定則來判斷，伸開左手，使拇

8、指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向1當(dāng)通電直導(dǎo)線垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向時(shí)，安培力的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同(×)2已知磁場方向和電流方向，判定安培力的方向用左手；若已知磁場方向和安培力的方向，判定電流的方向用右手(×)3只要電流的方向不與磁場平行，電流就會(huì)受到安培力()安培力的方向與通電直導(dǎo)線方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向有什么關(guān)系？【提示】與導(dǎo)線方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都垂直安培力的方向既跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直，又跟電流方向垂直三個(gè)方向之間的關(guān)系可以用左手定則來判定1由左手定則可判定FI，F(xiàn)B，但B與

9、I不一定垂直，即安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面在判斷時(shí)，首先確定磁場與電流所決定的平面，從而判斷出安培力的方向2若已知B、I方向，安培力的方向唯一確定；但若已知B(或I)與安培力的方向，I(或B)的方向不唯一3注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關(guān)系安培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行5如圖1­5­7所示，其中A、B圖已知電流和其所受磁場力的方向，試判斷圖中的磁場方向C、D圖已知磁場和它對(duì)電流作用力的方向，試判斷圖中的電流方向(我們用“×”表示方向垂直紙面向里，用“·”表示方向垂直紙面向外)圖1­5­7【解析】根據(jù)左手定則，導(dǎo)線在磁場中受力的方向既要與磁感線垂直，還要與導(dǎo)線中的電流方向垂直，即垂直于磁感線與電流所決定的平面【答案】A圖磁場方向垂直紙面向外；B圖磁場方向在紙面內(nèi)垂直F向下；C、D圖電流方向均垂直于紙面向里6.如圖1­5­8所示，一通電直導(dǎo)線與勻強(qiáng)磁場方向垂