高三物理教案：《場對電流的作用》教學設計
來源：精品學習網 2018-11-13 10:53:31
本文題目：高三物理教案:場對電流的作用
上課時間：
考點要求與解讀：
1. 安培力 安培力的方向 Ⅰ
2. 勻強磁場中的安培力 Ⅱ
基礎知識梳理：
一、磁場對通電直導線的作用——安培力
1、大小：在勻強磁場中，當導線方向與磁場方向一致時F安= ;當導線方向與磁場垂直時，F安= 。
2、方向：用“ 定則”判定。
3、注意：F安=BIL的適用條件：①一般只適用于勻強磁場;②L⊥B;③如果是彎曲的通電導線，則L是指有效長度，它等于導線兩端點所連直線的長度(如圖所示)，相應的電流方向沿L由始端流向末端.
二、安培力的應用
(一)、安培力作用下物體的運動方向的判斷
1、電流元法：即把整段電流等效為多段直線電流元，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方向，最后確定運動方向。
2、特殊位置法：把電流或磁鐵轉到一個便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運動方向。
3、等效法：環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形電流或通電螺線管，通電螺線管也可以等效成很多匝的環形電流來分析。
4、利用結論法：①兩電流相互平行時無轉動趨勢，同向電流相互 ;，反向電流相互 ;②兩電流不平行時，有轉動到相互平行且電流方向相同的趨勢。利用這些結論分析，可以事半功倍.
(二).處理相關安培力問題時要注意圖形的變換
安培力的方向總是垂直于電流方向和磁場方向決定的平面，即一定垂直于B和I，但B和I不一定垂直.有關安培力的力、電綜合題往往涉及到三維立體空間問題，如果我們變三維為二維便可變難為易，迅速解題。
典型例題：
1、通電導線或線圈在安培力作用小的平動和轉動問
[例1](1) 如圖，把輕質線圈用細線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面，當線圈內通過圖示方向的電流時，線圈將怎樣運動?_________________
(2)如圖所示，有一根豎直長直通電導線和一個通電三角形金屬框處在同一平面，直導線和ab平行，當長直導線內通以向上的電流時，若不計重力，則三角形金屬框架將會( )
A、水平向左運動 B、水平向上運動 C、處于靜止狀態 D、會發生轉動
[例2] 、一矩形通電線框abcd,可繞其中心軸OO′轉動,它處在與OO′垂直的勻強磁場中(如圖).在磁場作用下線框開始轉動,最后靜止在平衡位置.則平衡后：( )
A.線框四邊都不受磁場的作用力.
B.線框四邊受到指向線框外部的磁場作用力,但合力為零.
C.線框四邊受到指向線框內部的磁場作用力,但合力為零.
D.線框的一對邊受到指向線框外部的磁場作用力,另一對邊受到指向線框內部的磁場作用力,但合力為零.
2、安培力參與的動力學的問題
[例3] 、通電導體棒AC靜止于水平軌道上，棒的質量為m，長為L，通過的電流為I，勻強磁場的磁感強度為B，方向和軌道平面成?角。求軌道受到AC棒的壓力和摩擦力各多大。
[例4]如圖所示，電源電動勢E=2V，內阻r=0.5 Ω，豎直導軌電阻可以忽略不計，金屬棒的質量m=0.1kg，R=0.5Ω，它與導軌間的動摩擦因數μ=0.4，有效長度為l=0.2m，靠在導軌的外面，為使金屬棒不滑動，應加一與紙面成30°與棒垂直且向里的磁場，問：
(1)此磁場是斜向上還是斜向下?
(2)B的范圍是多少?
[例5]個密度ρ=9g/cm3、橫截面積S=10mm2的金屬環，處于徑向對稱方向發散的磁場中，環上各處的磁感應強度為B=0. 35 T，若在環中通以順時針方向(俯視)電流I=10 A，并保持△t=0. 2 s，試分析：環將做什么運動?運動的距離是多少?(不計空氣阻力，g= 10 m/s2)
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