2019_2020版高中物理第三章磁场微型专题6安培力的应用教案新人教版

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1、微型专题6　安培力的应用[学科素养与目标要求]　物理观念：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法．科学思维：1.会利用电流元法、等效法、结论法分析在安培力作用下导体的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度．一、安培力作用下导体运动的判断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．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

2、．3．等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁．条形磁铁也可以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．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产生的磁场中的受力和运动时，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．例1　如图1所示，把一重力

3、不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以在空间自由运动，当导线通以图示方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看)(　　)图1A．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，同时上升答案　C解析　如图所示，将导线AB分成左、中、右三部分．中间一段开始时电流方向与磁场方向一致，不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上，根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下，受力方向向里．当转过一定角度时，中间一段电流不再与磁场方向平行，由左

4、手定则可知其受力方向向下，所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动，一边向下运动，C选项正确．判断导体在磁场中运动情况的常规思路不管是电流还是磁体，对通电导体的作用都是通过磁场来实现的，因此，此类问题可按下列步骤进行分析：(1)确定导体所在位置的磁场分布情况．(2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向．(3)由导体的受力情况判定导体的运动方向．[学科素养]　例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向．这是基于事实证据进行科学推理，体现了“科学思维”学科素养的“科学推理”这个要素．针对训练1　(2018·扬州中学高二期中

5、)如图2所示，通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上．当平行导线M、N通以同向等值电流时，下列说法中正确的是(　　)图2A．ab顺时针旋转B．ab逆时针旋转C．a端向外，b端向里旋转D．a端向里，b端向外旋转答案　C解析　首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况，如图所示，两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右，则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；ab下部分处的磁感线方向都是从右向左，故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里．所以，导线的a端向外旋转，导线

6、的b端向里旋转．例2　如图3所示，条形磁铁放在桌面上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图所示．则这个过程中磁铁受到的摩擦力(磁铁保持静止)(　　)图3A．为零B．方向由向左变为向右C．方向保持不变D．方向由向右变为向左答案　B解析　首先磁铁上方的磁感线从N极出发回到S极，是曲线，直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，通电导线的受力由左上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律知，磁铁受到的力由右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力方

7、向由向左变为向右，B正确．点拨：定性分析磁体在电流产生的磁场中的受力和运动时，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．二、安培力作用下的平衡1．解题步骤(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)正确受力分析(包括安培力)，然后根据平衡条件：F合＝0列方程求解．2．分析求解安培力时需要注意的问题(1)首先画出通电导体所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向；(2)安培力大小与导体放置的角度有关，但

8、一般情况下只要求导体与磁场垂直的情况，其中L为导体垂直于磁场方向的长度，为有效长度．例3　如图4甲所示，一对光滑平行金属导轨与水平面成α角，两导轨的间距为L，两导轨顶端接有电源，将一根质量为m的直导体棒ab垂直放在两导轨上．已知通过导体棒的电流大小恒为I，方向由a到b，图乙为沿a→b方向观察的侧视图．若重力加速度为g，在两导轨间加一竖直向上的匀强磁场，使导体