2022年探究安培力磁感应强度教案 .pdf

学习必备欢迎下载探究安培力磁感应强度一、教学目标1理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉2会用磁感应强度的定义式进行有关计算3知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小4知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线5知道什么是安培力知道电流方向与磁场方向平行时，电流所受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL6会用公式BILF解答有关问题7知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题二、重点难点重点：对磁感应强度的理解安培力大小的计算和方向判断难点：理解磁感应强度的概念磁场方向、电流方向和安培力方向三者的关系。三、教与学教学过程：磁场不仅具有方向性，而且各处的强弱也可能不同，靠近磁极或电流处的磁场较强，为了反映磁场的基本特性（具有力的性质），反映磁场不仅具有方向而且还有强弱，我们将引入一个叫做磁感应强度的物理量加以定量地描述（一）磁感应强度1磁场对电流的作用【演示】 利用控制变量法来演示通电的直导线在蹄形磁铁间的磁场（可以认为磁场是均匀的）中的受力跟哪些因素有关（1）与电流的大小有关，精确实验表明IF（2）与通电导线在磁场中的长度有关，精确实验表明LF（3）与通电导线在磁场中放置的方向有关，导线与磁场间的夹角越接近90，F 越大，当通电导线平行磁场放置时，0F；当通电导线垂直磁场放置时，F 最大归纳可得： 在保持电流方向与磁场方向垂直时，通电导线所受的磁场对它的作用力安培力ILF2磁感应强度概念的引入（1）在同一磁场中的某处，不管电流I、导线长度L 怎样变但导线所受的安培力F跟 IL 的比值保持不变，对不同的磁场或磁场中的不同处，这一比值一般是不同的（2）比值ILF /与放入的通电导线无关，反映了磁场本身的特性（力的性质），为了反映这一特性我们引入物理量磁感应强度B3磁感应强度B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页学习必备欢迎下载定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F 跟电流I 和导线长度L的乘积 IL 的比值，叫做磁感应强度ILFB（电流与磁场垂直）（引导学生将ILFB和qFE作比较）（1）磁感应强度是反映磁场本身特性的物理量，跟磁场中是否存在通电导线无关（2）B 的大小表示磁场的强弱，B 越大表示磁场越强（3）单位：在国际单位制中是特斯拉，简称特，符号是T1T1N/A m（4）B 是矢量为了让B 不仅能反映磁场的强弱，还能反映磁场具有方向性，我们把磁场中某一点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向这样磁感应强度B 这一矢量就全面地反映了磁场的强弱和方向（5）几个常见磁场B 的大约值：地面附近的磁场：T107.0T103.044永磁铁磁极附近的磁场：T1T103工作的电机和变压器铁芯中的磁场：1.4T0.8T4磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小，磁感线越密的地方表示磁感强度越大5匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场（1）匀强磁场的实例：相距很近的两平行的异名磁极间的磁场；通电的长直螺线管内部（边缘部分除外）的磁场（2）匀强磁场的磁感线分布是一组等间隔的平行线（二）安培力磁场对电流的作用力通常称为安培力1安培力的大小由ILFB可得：安培力大小BILF。（1）适用条件：通电导线与磁场方向垂直（2）B 对于放入的通电导线来说是外磁场的磁感应强度（3）在非匀强磁场中，公式BILF仅适用于很短一段通电导线在通电导线平行于磁场方向时，安培力0F2安培力的方向【演示】安培力的方向与电流方向、磁场方向均有关（1）安培力的方向：既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面讨论： F 既垂直于B，又垂直于I，是否可以得出B 和 I 一定垂直？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页学习必备欢迎下载（2）安培力方向的判定：左手定则伸开左手， 使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向注意：安培力方向的判断跟电场力方向的判断不同【例 1】关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A由ILFB/可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I 的减小而增大B由ILFB/可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力F 的增大而增大C通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零D放置在磁场中1m 长的通电导线，通过1A 的电流，受到的安培力为1N，则该处的磁感应强度就是1T 【解析】 磁感应强度是反映磁场本身力的特性的物理量，与是否存在通电导线，电流的大小， 导线的长度， 导线的放置方向均无关通电导线在磁场中垂直磁场放置时所受的安培力BILF最大，平行磁场放置时所受的安培力最小，等于零正确选项为C【例 2】如图所示，一根通电直导线垂直放在磁感应强度为1T 的匀强磁场中，以导线截面的中心为圆心，半径为r 的圆周上有a、b、c、d 四个点已知a 点的实际磁感应强度为零，则下列叙述正确的是（）A直导线中的电流方向垂直纸面向里Bb 点的实际磁感应强度为2T，方向斜向上，与B 的夹角为45Cc 点的实际磁感应强度也为零Dd 点的实际磁感应强度跟b 点的相同【解析】磁感应强度是矢量，合成时遵循平行四边形定则：a点的实际磁感应强度为零，是直线电流在a 处的磁感应强度跟匀强磁场在该处的磁感应强度的矢量和为零，所以直线电流在a 处的1BaT，方向向左，由安培定则可得直导线中的电流方向垂直纸面向里，由于圆周上各点到直导线的距离相同，所以直线电流在圆周上各处的磁感应强度大小均为1T，但方向不同，在b 处向上，在c 处向右，在d 处向下 b、c、d 三处的实际磁感应强度分别为2T方向斜向右上方与B 成 45夹角； 2T 方向向右；2T 方向斜向右下方与B 成 45夹角正确选项为AB 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页学习必备欢迎下载【例 3】如图所示，垂直折线abc 中通入电流I，Lbcab，折线所在的平面与匀强磁场垂直匀强磁场的磁感应强度为B，求 abc 折线受到的安培力大小和方向【解析】 ab 段所受的安培力大小为BIL ，方向向右，bc 段所受的安培力大小也为BIL ，方向向上，所以这一折线所受的安培力大小为BIL2，方向沿ab 和 bc 的角平分线向上abc 受到的安培力可等效于ac（图中的虚线，通有a 到 c 的电流 I）所受的安培力，这样直接可得BILLBIF2)2(方向按左手定则判断得垂直于ac 向上【例 4】质量为 m，长度为L 的导体棒MN 静止于水平导轨上，通过NM 的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成角斜向下，如图（a）所示，求棒MN 所受的支持力和摩擦力（a）【解析】 求解此题时最容易误把角看成是导体棒与磁场之间的夹角，实际上尽管磁感线倾斜，但磁场方向与导体棒MN 是垂直的正视题图，由左手定则判断出安培力方向，对MN 受力分析，如图（b）所示（b）对导体棒 MN ，由平衡条件得：水平方向sinFf竖直方向mgFNcos安 培 力B I LF， 所 以MN所 受 的 支 持 力mgBILNcos， 所 受 的 摩 擦 力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页学习必备欢迎下载sinBILf【小结】磁感应强度B 是描写磁场强弱和方向的物理量，ILFB（I 垂直于磁场） ，方向规定为该处的磁场方向，安培力大小BILF方向由左手定则判定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页