高三物理教案：《場(chǎng)對(duì)電流的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　本文題目：高三物理教案:場(chǎng)對(duì)電流的作用

　　上課時(shí)間：

　　考點(diǎn)要求與解讀：

　　1. 安培力 安培力的方向 Ⅰ

　　2. 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的安培力 Ⅱ

　　基礎(chǔ)知識(shí)梳理：

　　一、磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用——安培力

　　1、大�。涸趧驈�(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí)F安= ;當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)，F(xiàn)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(qiáng)磁場(chǎng);②L⊥B;③如果是彎曲的通電導(dǎo)線，則L是指有效長(zhǎng)度，它等于導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度(如圖所示)，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端.

　　二、安培力的應(yīng)用

　　(一)、安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向。

　　2、特殊位置法：把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷安培力方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向。

　　3、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，通電螺線管也可以等效成很多匝的環(huán)形電流來(lái)分析。

　　4、利用結(jié)論法：①兩電流相互平行時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)，同向電流相互 ;，反向電流相互 ;②兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)。利用這些結(jié)論分析，可以事半功倍.

　　(二).處理相關(guān)安培力問(wèn)題時(shí)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(chǎng)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(guān)安培力的力、電綜合題往往涉及到三維立體空間問(wèn)題，如果我們變?nèi)�維為二維便可變難為易，迅速解題。

　　典型例題：

　　1、通電導(dǎo)線或線圈在安培力作用小的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)

　　[例1](1) 如圖，把輕質(zhì)線圈用細(xì)線掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈的平面，當(dāng)線圈內(nèi)通過(guò)圖示方向的電流時(shí)，線圈將怎樣運(yùn)動(dòng)?_________________

　　(2)如圖所示，有一根豎直長(zhǎng)直通電導(dǎo)線和一個(gè)通電三角形金屬框處在同一平面，直導(dǎo)線和ab平行，當(dāng)長(zhǎng)直導(dǎo)線內(nèi)通以向上的電流時(shí)，若不計(jì)重力，則三角形金屬框架將會(huì)( )

　　A、水平向左運(yùn)動(dòng) B、水平向上運(yùn)動(dòng) C、處于靜止?fàn)顟B(tài) D、會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)

　　[例2] 、一矩形通電線框abcd,可繞其中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),它處在與OO′垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(如圖).在磁場(chǎng)作用下線框開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),最后靜止在平衡位置.則平衡后：( )

　　A.線框四邊都不受磁場(chǎng)的作用力.

　　B.線框四邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.

　　C.線框四邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.

　　D.線框的一對(duì)邊受到指向線框外部的磁場(chǎng)作用力,另一對(duì)邊受到指向線框內(nèi)部的磁場(chǎng)作用力,但合力為零.

　　2、安培力參與的動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題

　　[例3] 、通電導(dǎo)體棒AC靜止于水平軌道上，棒的質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)，通過(guò)的電流為I，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)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(dòng)勢(shì)E=2V，內(nèi)阻r=0.5 Ω，豎直導(dǎo)軌電阻可以忽略不計(jì)，金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg，R=0.5Ω，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，有效長(zhǎng)度為l=0.2m，靠在導(dǎo)軌的外面，為使金屬棒不滑動(dòng)，應(yīng)加一與紙面成30°與棒垂直且向里的磁場(chǎng)，問(wèn)：

　　(1)此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下?

　　(2)B的范圍是多少?

　　[例5]個(gè)密度ρ=9g/cm3、橫截面積S=10mm2的金屬環(huán)，處于徑向?qū)ΨQ(chēng)方向發(fā)散的磁場(chǎng)中，環(huán)上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0. 35 T，若在環(huán)中通以順時(shí)針?lè)较?俯視)電流I=10 A，并保持△t=0. 2 s，試分析：環(huán)將做什么運(yùn)動(dòng)?運(yùn)動(dòng)的距離是多少?(不計(jì)空氣阻力，g= 10 m/s2)