1、成才之路 物理路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修3-1 第三章 磁 场成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 磁场 第三章 第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 4 通电导线在磁场中受到的力第三章 第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 学习目标定位 1课堂情景切入 2知识自主梳理 3重点难点突破 4考点题型设计 5课 时 作 业 8易错案例剖析 6课堂知识构建 7第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 学习目标定位第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1
2、掌握用左手定则确定安培力的方向掌握安培力的计算公式及求解方法。了解磁电式电表的结构和工作原理。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课堂情景切入第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮。电磁炮的炮弹动力摒弃传统的火药，采用电磁力。它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸，当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，弹丸体积虽小，但由于初速度特
3、别大，所以具有很大的动能，足以穿透厚钢板。通电导体在磁场中受力与哪些因素有关呢？第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 知识自主梳理第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 安培力1.概念把通电导线在磁场中受的力称为安培力。2安培力的方向左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指_，并且都与手掌在同一个_内。让磁感线从_进入，并使四指指向_的方向，这时_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。垂直平面掌心电流拇指第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教
4、版 物理 选修3-1 3安培力的大小(1)公式：F_。为磁感应强度与通电导线之间的夹角。(2)说明：A当通电导线与磁感线垂直时，即电流方向与磁感线垂直时，所受的安培力最大：F_。B当通电导线与磁感线平行时，所受安培力_。BILsinBIL为零第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 磁电式电流表1.构造磁铁、_、螺旋弹簧、指针、极靴。2原理通电线圈在磁场中受到安培力而偏转。(1)线圈_越大，被测电流就越大。(2)根据_的方向，可以知道被测电流的方向。线圈偏转的角度线圈偏转第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 3特点两极间的极靴和极靴中间的
5、铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿_方向，保持线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，线圈所受安培力的方向始终与线圈平面垂直，线圈平面都与磁场方向_，表盘刻度均匀，如图所示。半径平行4优、缺点优点是_高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的_，允许通过的电流很弱。灵敏度导线很细第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 重点难点突破第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 一、安培力方向的判断1安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方向与电流方向所构成的平面。在判断安培力方向时，应首先判定这个平面，然后再应用左手定则
6、。2当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不是垂直进入掌心。3注意区别安培力的方向和电场力的方向与磁场、电场的方向的关系，安培力的方向总是与磁场的方向垂直，而电场力的方向与电场的方向平行。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 特别提醒(1)FI，FB，但B与I不一定垂直。(2)若已知B、I方向，F方向惟一确定，但若已知B(或I)、F方向，I(或B)方向不惟一。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (北京十二中20142015学年高二上学期期中)在下列各
7、图中，分别标出了匀强磁场的磁感应强度B的方向、电流I的方向以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确表示这三个方向关系的图是()答案：A解析：根据左手定则可判选项A正确。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 二、安培力大小的计算1对安培力FILBsin的理解(1)当B与I垂直时，即sin901，则FILB；当B与I成角时，FILBsin，是B与I的夹角。(2)L是有效长度，匀强磁场中弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图)；相应的等效电流沿L由始端流向末端。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 2FILBsin的适用条件
8、导线所处的磁场应为匀强磁场；在非匀强磁场中，公式仅适用于很短的通电导线。3电流在磁场中的受力特点电荷在电场中一定会受到电场力作用，但是电流在磁场中不一定受安培力作用。当电流方向与磁场方向平行时，电流不受安培力作用。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 特别提醒(1)公式FILBsin中是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析。(2)公式FIBLsin中的Lsin也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (辽宁省实验中学北校20132014学年高二上学期检测)在匀强磁
9、场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线，如图所示，每条导线的两个端点间的距离相等，问所受磁场力最大的导线是()第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 A甲线最大 B乙线最大C丙线最大D三条线一样大答案：D解析：由题意可知，三个图中导线的有效长度相同，而且均垂直于磁场，故根据公式FBIL可知，三条线所受安培力一样大，故A、B、C错误，D正确。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 三、安培定则与左手定则的区别安培定则(右手螺旋定则)左手定则应用判断电流的磁场方向判断电流在磁场中的受力方向内容具体情况直线电流环形电流或通电螺线管电流在磁场中
10、条件大拇指指向电流的方向四指弯曲的方向指向电流的环绕方向磁感线穿过手掌心，四指指向电流方向结果四指弯曲方向表示磁感线的方向大拇指指向轴线上的磁感线方向大拇指指向电流受到的磁场力的方向第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (重庆市主城区20142015学年高二上学期期末六校联考)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在方框右边放一通电直导线(电流方向如图中箭头方向)，发现通电导线受到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是下面哪个()第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 答案：C解析：根据通电导线受到向右的作用力，由左手定则判定导线
11、处于垂直纸面向外的磁场中，根据右手定则可判只有C选项符合要求，故选C。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 四、分析导体在磁场中运动情况的几种常用方法电流元法把整段弯曲导线分为多段直线电流元，先用左手定则判断每段电流元受力的方向，然后判断整段导线所受合力的方向，从而确定导线运动方向特殊位置法通电导线转动到某个便于分析的特殊位置时，判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向等效法环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立。等效后再确定相互作用情况第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 结论法两平行
12、直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，异向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转到平行且电流方向相同的趋势转换研究对象法定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动或运动趋势的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，确定磁体所受电流磁场的作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 特别提醒(1)导体处于非匀强磁场中时，通常用电流元法判断其受力情况。(2)判断条形磁铁(或小磁针)与环形电流间的相互作用时，通常选择等效法。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 考
13、点题型设计第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，通有如图所示电流时，通电直导线A受到水平向_(填“左”或“右”)的安培力作用。当A、B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方向水平向_。(填“左”或“右”)安培力方向的判断第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：利用定培定则先判断出B产生的磁场方向在导线环外部是垂直纸面向里的，再利用左手定则判定直导线A受到的安培力的方向是水平向右的。当A、B中电流同时改变方向时，根据安培定则，导线环外部磁场方向是垂直纸
14、面向外的，再利用左手定则可判断通电直导线受到的安培力方向仍向右。答案：右 右第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 画出图中通电直导线A受到的安培力的方向。答案：第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 安培力作用下导体的平衡如图所示，通电直导线ab质量为m，水平地放置在倾角为的光滑导轨上，导轨宽度为L，通以图示方向的电流，电流大小为I，要求导线ab静止在斜面上。(1)若磁场的方向竖直向上，则磁感应强度为多大？(2)若要求磁感应强度最小，则磁感应强度的大小和方向如何？第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：
15、(1)若磁场方向竖直向上，从a向b观察，导线受力情况如右图所示。由平衡条件得：在水平方向上：FFNsin0，在竖直方向上：mgFNcos0，其中FBIL，联立可解得：BmgtanIL。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (2)若要求磁感应强度最小，则一方面应使磁场方向与通电导线垂直，另一方向应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小。如右图，由力的矢量三角形法则讨论可知，当安培力方向与支持力垂直时，安培力最小，对应的磁感应强度最小，设其值为Bmin，则BminILmgsin，BminmgsinIL。根据左手定则知，该磁场方向垂直斜面向上。答案：(1)m
16、gtanIL(2)mgsinIL 方向垂直斜面向上第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 (扬州师范大学附中 20132014 学年高二上学期期中)如图，质量为 m、长为 L的直导线用两绝缘细线悬挂于 O、O，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。则磁感应强度方向和大小可能为()Az 正向，mgILtan By 正向，mgILCz 负向，mgILtanD沿悬线向上，mgILsin答案：BC第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：若 B 沿 z 轴正方向，导线无法平衡，A 错误
17、；若 B沿 y 轴正方向，由左手定则，受力如图：mgBIL，所以 B选项正确；若 B 沿 z 轴负方向，受力如图，FTsinBIL，FTcosmg，所以 BmgILtan，C 正确；若 B 沿悬线向上，受力如图，导线无法平衡，D 错误。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，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，同时上升安培力作用下导体的运动问题第三章 4成才之路 高中新课程
18、 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：根据如图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动情况。将导线AB从N、S极的中间分成两段，对AO、OB段所处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可知AO段受安培力的方向垂直于纸面向外，OB段受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动。再根据导线转过90时的特殊位置判断其上下运动情况。如图乙所示，导线AB此时受安培力的方向竖直向下，导线将向下运动。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 综合上述由两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述的特殊位置时，所受安培力使导线AB逆时针转动的同时还要向下运动，故选项
19、C正确。答案：C第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来，使它下端刚好跟杯中的水银面接触，并使它组成如图所示的电路，当开关S接通后将看到的现象是()A弹簧向上收缩B弹簧被拉长C弹簧上下跳动D弹簧仍静止不动答案：C第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 解析：通电后，弹簧的每一个圈都相当一个环形电流，且各线圈都通以相同方向的电流，根据同向电流相互吸引，弹簧收缩，下端脱离水银面，使电路断开，电路断开后，弹簧中的电流消失，磁场作用失去，弹簧在弹力和自身重力作用下下落，于是电路又接通，弹簧又收缩如此周而复始，形成
20、弹簧上下跳动。正确答案为C。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错案例剖析第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错点：对基本概念、规律掌握不牢导致错误案例：如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度B11T。位于纸面内的细直导线，长L1m，通有I1A的恒定电流。当导线与B1成60夹角时，发现其受到的安培力为零。则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2的大小可能为()A12T B 32 T C1T D 3T第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 易错分析：很多同学只选C，认为合磁感应强度为零导线才不受安培力的作用，漏选B、D。出现错误的主要原因是不清楚当合磁场的磁感应强度沿导线方向时导线也不受安培力。正确答案：BCD正确解析：导线受到的安培力为零，可判断出合磁感应强度为零或沿导线方向，可求出磁感应强度B2的最小值，B2最小值B1sin60 32 T，故B、C、D均正确。第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课堂知识构建第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 第三章 4成才之路 高中新课程 学习指导 人教版 物理 选修3-1 课 时 作 业（点此链接）