2013高二物理課件第15章第二節(jié).ppt

1、第二節(jié)安培力磁感應(yīng)強(qiáng)度,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第二節(jié),課前自主學(xué)案,目標(biāo)概覽,目標(biāo)概覽,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的概念，知道其單位 2知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 3知道什么叫勻強(qiáng)磁場，知道勻強(qiáng)磁場的磁感線的分布情況 4知道什么是安培力，知道電流方向與磁場方向平行時，電流所受的安培力為零；電流方向與磁場方向垂直時，電流所受安培力的大小FBIL. 5會用左手定則熟練地判定安培力的方向,重點難點：1.理解磁場對電流的作用力大小的決定因素，掌握安培力大小計算和方向判斷的方法 2對左手定則的理解,課前自主學(xué)案,一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 1定義：在磁場中_磁場方向

2、的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的_叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B來表示,垂直于,比值,垂直于,磁場,3單位：特斯拉，簡稱特，國際符號是T. 1 T1_. 4磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，既有大小，又有方向，磁場中某一點_的方向就是該點磁場的方向 5磁感線的_程度可以表示磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小,磁感應(yīng)強(qiáng)度,疏密,二、勻強(qiáng)磁場 如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的_和_處處相同，這個區(qū)域的磁場叫做勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場的磁感線是相互_且_的直線(與勻強(qiáng)電場的電場線相似) 三、安培力 磁場對_的作用力叫安培力 1大小： (1)當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向_時，所受安培力最大為FBIL. (2)當(dāng)導(dǎo)線

3、方向與磁場方向_時，所受安培力最小為F0.,大小,方向,平行,分布均勻,電流,垂直,平行,(3)當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場方向斜交時，所受安培力介于_和_之間 2方向： (1)左手定則：伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向_的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受_的方向 (2)安培力的特點：FB，F(xiàn)I，即F的方向垂直于_和_所在的平面(B和I可以有任意夾角),0,BIL,電流,安培力,磁感線,通電導(dǎo)線,核心要點突破,5磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場強(qiáng)度E的比較,特別提醒：磁場中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定

4、，與放入的通電導(dǎo)線的長度、電流無關(guān)，引入電流元IL只是一種研究方法，被研究的量與研究方法無關(guān),二、如何確定安培力的大小和方向 1安培力的大小 (1)安培力的大小與導(dǎo)線放置有關(guān) 同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場中，如圖1521所示，三種情況下，導(dǎo)線與磁場方向垂直時安培力最大，取為Fmax；當(dāng)導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力最小，F(xiàn)0；其他情況下，0FFmax. 圖1521,(2)公式FBIL中L指的是“有效長度”當(dāng)B與I垂直時，F(xiàn)最大，F(xiàn)BIL；當(dāng)B與I平行時，F(xiàn)0. (3)彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點直線的長度(如圖1522)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端 圖1522,2電場力與安培力

5、的比較,三、如何判斷通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用下的運動方向 1電流元分析法 把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個電流元先用左手定則判斷出每小段電流元受到的安培力的方向，再判斷整段電流所受安培力的方向，從而確定導(dǎo)體的運動方向 2特殊位置分析法 把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個便于分析的特殊位置(如轉(zhuǎn)過90)后再判斷所受安培力方向，從而確定運動方向,3等效分析法 環(huán)形電流可以等效成條形磁鐵、條形磁鐵也可以等效成環(huán)形電流、通電螺線管可等效成很多的環(huán)形電流來分析 4推論分析法 (1)兩直線電流相互平行時無轉(zhuǎn)動趨勢，方向相同時相互吸引，方向相反時相互排斥； (2)兩直線電流不平行時有轉(zhuǎn)動到相互平行且

6、方向相同的趨勢,課堂互動講練,有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法中，正確的是 () A磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場強(qiáng)弱的物理量 B若有一小段通電導(dǎo)體在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零,【答案】A 【點評】磁場的強(qiáng)弱由磁場本身決定，與磁場中是否放入通電導(dǎo)線，導(dǎo)線放入的位置無關(guān)用垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線所受安培力的大小來量度磁場的強(qiáng)弱，導(dǎo)線的作用在于檢測與電場不同的是電場中只要場強(qiáng)不為零，帶電粒子一定受力，而磁場中即使磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，通電導(dǎo)線受力也有可能為零安培力的大小與B、I、L及電流與磁場的夾角有關(guān),變式訓(xùn)練1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是() A某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段

7、通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向 B小磁針N極受力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 C垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 D磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點的磁場方向,解析：選BD.磁場中某點磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點的磁場方向，磁場方向也就是小磁針N極受力方向但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場方向,圖1523,圖1524,【答案】D 【點評】磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，計算時與力的計算方法相同，利用平行四邊形定則或正交分解法進(jìn)行合成與分解，該題中C點的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小應(yīng)為A、B兩導(dǎo)線在該處所產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和,變式訓(xùn)練2(2011年高考大綱全國卷) 如圖1525，兩根相互平

8、行的長直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2，且I1I2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點是 () Aa點 Bb點 Cc點 Dd點 圖1525,解析：選C.由于I1I2，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場越弱，在a點I1產(chǎn)生的磁場比I2產(chǎn)生的磁場要強(qiáng)，A錯，同理，C對I1與I2在b點產(chǎn)生的磁場方向相同，合成后不可能為零，B錯d點兩電流產(chǎn)生的磁場B1、B2不共線，合磁場不可能為0，D錯,一個可自由運動的線圈L1和一個固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈都通過如圖1526所示

9、方向的電流時，則從左向右看，線圈L1將() A不動 B順時針轉(zhuǎn)動 C逆時針轉(zhuǎn)動 D向紙外平動,圖1526,【解析】法一：利用結(jié)論法，環(huán)形電流L1、L2間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可判斷出L1的轉(zhuǎn)動方向，故從左向右看線圈L1逆時針轉(zhuǎn)動 圖1527,法二：把線圈L1等效成小磁針，如圖1527所示，線圈L2在線圈L1所占據(jù)的空間內(nèi)產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向里，等效的小磁針N極的受力方向與所在區(qū)域磁場方向一致，故從左向右看線圈L1逆時針轉(zhuǎn)動 法三：把線圈L1沿轉(zhuǎn)動軸分成前后兩部分，前一部分在線圈L2產(chǎn)生的磁場中受到的安培力向上，后一部分在線圈L2產(chǎn)生的磁場中受到的安培力向

10、下，故從左向右看線圈L1逆時針轉(zhuǎn)動,【答案】C 【點評】判斷在安培力作用下通電導(dǎo)體和通電線圈運動方向的方法 (1)電流元法：即把整段電流等效為多段直流電流元，先用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運動方向如例3的法三 (2)等效法：環(huán)形電流和通電螺線管都可以等效成條形磁鐵，條形磁鐵也可等效成環(huán)形電流或通電螺線管，如例3的法二,變式訓(xùn)練3 如圖1528所示，靜止的圓形線圈有逆時針方向的電流，在其直徑MN靠近N點處放一根垂直于線圈平面且固定不動的長直導(dǎo)線，當(dāng)長直導(dǎo)線中通以垂直紙面向里的電流后，則圓形線圈將() A僅向左平動 B僅向右平動 C以MN

11、為軸轉(zhuǎn)動，且向左平動 D以MN為軸轉(zhuǎn)動，且向右平動 圖1528,解析：選C.長直導(dǎo)線通電后在它周圍形成以長直導(dǎo)線上的點為圓心的圓形磁場區(qū)域，如圖中虛線所示，圓形線圈就是在該磁場中的通電導(dǎo)線要受到安培力的作用，其方向可由左手定則判斷，圓形線圈下半部分所在處磁場方向斜向上，所以受的安培力方向垂直于紙面向外，上半部分線圈受的安培力垂直于紙面向里因此線圈以MN為軸轉(zhuǎn)動，線圈的右邊電流趨向于與直線電流同向，線圈的左邊電流趨向于與直線電流反向，因同向電流相吸，反向電流相斥，水平方向合力向左，所以線圈邊轉(zhuǎn)動、邊向左平動，C選項正確,(2011年北京東城檢測)如圖1529所示，在傾角為30的斜面上，固定一寬L

12、0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動變阻器,圖1529,電源電動勢E12 V，內(nèi)阻為r1.0 .一質(zhì)量m20 g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.80 T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計)金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g10 m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求： (1)金屬棒所受到的安培力； (2)通過金屬棒的電流； (3)滑動變阻器R接入到電路中的阻值,圖15210,【答案】(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23 【點評】對于含有安培力的力學(xué)問題，跟分析力學(xué)問題一樣，首先要進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)力學(xué)規(guī)律求解,變式訓(xùn)練4(2011年杭州市質(zhì)檢)如圖15211所示，兩根間距為d的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接有電源E，導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角30.金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，導(dǎo)軌與金屬桿接觸良好整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中當(dāng)磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上時，金屬桿能剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)要使金屬桿能沿導(dǎo)軌向上運動，可以采取的措施是(),圖15211 A增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B B調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流減小 C增大導(dǎo)軌平面與水平面間的夾角 D將電源正負(fù)極對調(diào)使金屬桿的電流方向