高三物理教案:《磁場(chǎng)對(duì)電流的作用》教學(xué)設(shè)計(jì)
來源:精品學(xué)習(xí)網(wǎng) 2018-11-13 11:27:59
本文題目:高三物理教案:磁場(chǎng)對(duì)電流的作用教案
第二課時(shí):磁場(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)形電流來分析。
4、利用結(jié)論法:①兩電流相互平行時(shí)無轉(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題,如果我們變?nèi)S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
[例1](1) 如圖,把輕質(zhì)線圈用細(xì)線掛在磁鐵N極附近,磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈的平面,當(dāng)線圈內(nèi)通過圖示方向的電流時(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)的問題
[例3] 、 如圖所示,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:
(1)此磁場(chǎng)是斜向上還是斜向下?
(2)B的范圍是多少?
[例5]如圖所示,一個(gè)密度ρ=9g/cm3、橫截面積S=10mm2的金屬環(huán),處于徑向?qū)ΨQ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)針方向(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)
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