高中物理第5章磁場與回旋加速器教案（打包7套）滬科版.zip,高中物理,磁場,回旋加速器,教案,打包,滬科版 探究安培力 一、教學(xué)目標(biāo) 1．理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，知道的單位是特斯拉． 2．會用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算． 3．知道用磁感線的疏密程度可以形象地表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。? 4．知道什么叫勻強(qiáng)磁場，知道勻強(qiáng)磁場的磁感線是分布均勻的平行直線． 5．知道什么是安培力．知道電流方向與磁場方向平行時(shí)，電流所受的安培力最小，等于零；電流方向與磁場方向垂直時(shí)，電流受的安培力最大，等于． 6．會用公式解答有關(guān)問題． 7．知道左手定則的內(nèi)容，并會用它解答有關(guān)問題． 二、重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：對磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解．安培力大小的計(jì)算和方向判斷． 難點(diǎn)：理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念．磁場方向、電流方向和安培力方向三者的關(guān)系。 三、教與學(xué) 教學(xué)過程： 磁場不僅具有方向性，而且各處的強(qiáng)弱也可能不同，靠近磁極或電流處的磁場較強(qiáng)，為了反映磁場的基本特性（具有力的性質(zhì)），反映磁場不僅具有方向而且還有強(qiáng)弱，我們將引入一個叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理量加以定量地描述 （一）磁感應(yīng)強(qiáng)度 1．磁場對電流的作用 【演示】利用控制變量法來演示通電的直導(dǎo)線在蹄形磁鐵間的磁場（可以認(rèn)為磁場是均勻的）中的受力跟哪些因素有關(guān)． （1）與電流的大小有關(guān)，精確實(shí)驗(yàn)表明． （2）與通電導(dǎo)線在磁場中的長度有關(guān)，精確實(shí)驗(yàn)表明 （3）與通電導(dǎo)線在磁場中放置的方向有關(guān)，導(dǎo)線與磁場間的夾角越接近90°，F(xiàn)越大，當(dāng)通電導(dǎo)線平行磁場放置時(shí)，；當(dāng)通電導(dǎo)線垂直磁場放置時(shí)，F(xiàn)最大． 歸納可得：在保持電流方向與磁場方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線所受的磁場對它的作用力——安培力． 2．磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的引入 （1）在同一磁場中的某處，不管電流I、導(dǎo)線長度L怎樣變．但導(dǎo)線所受的安培力F跟IL的比值保持不變，對不同的磁場或磁場中的不同處，這一比值一般是不同的． （2）比值與放入的通電導(dǎo)線無關(guān)，反映了磁場本身的特性（力的性質(zhì)），為了反映這一特性我們引入物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度B． 3．磁感應(yīng)強(qiáng)度B 定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的安培力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值，叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度． （電流與磁場垂直） （引導(dǎo)學(xué)生將和作比較） （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場本身特性的物理量，跟磁場中是否存在通電導(dǎo)線無關(guān)． （2）B的大小表示磁場的強(qiáng)弱，B越大表示磁場越強(qiáng)． （3）單位：在國際單位制中是特斯拉，簡稱特，符號是T．1T＝1N/A·m． （4）B是矢量 為了讓B不僅能反映磁場的強(qiáng)弱，還能反映磁場具有方向性，我們把磁場中某一點(diǎn)的磁場方向定義為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向． 這樣磁感應(yīng)強(qiáng)度B這一矢量就全面地反映了磁場的強(qiáng)弱和方向． （5）幾個常見磁場B的大約值： 地面附近的磁場： 永磁鐵磁極附近的磁場： 工作的電機(jī)和變壓器鐵芯中的磁場： 4．磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，磁感線越密的地方表示磁感強(qiáng)度越大． 5．勻強(qiáng)磁場：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場． （1）勻強(qiáng)磁場的實(shí)例：相距很近的兩平行的異名磁極間的磁場；通電的長直螺線管內(nèi)部（邊緣部分除外）的磁場． （2）勻強(qiáng)磁場的磁感線分布是一組等間隔的平行線． （二）安培力 磁場對電流的作用力通常稱為安培力 1．安培力的大小 由可得：安培力大小。 （1）適用條件：通電導(dǎo)線與磁場方向垂直 （2）B對于放入的通電導(dǎo)線來說是外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 （3）在非勻強(qiáng)磁場中，公式僅適用于很短一段通電導(dǎo)線． 在通電導(dǎo)線平行于磁場方向時(shí)，安培力 2．安培力的方向 【演示】安培力的方向與電流方向、磁場方向均有關(guān)． （1）安培力的方向：既跟磁場方向垂直，又跟電流方向垂直，即安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面． 討論：F既垂直于B，又垂直于I，是否可以得出B和I一定垂直？ （2）安培力方向的判定：左手定則． 伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁感線垂直穿入手心，并使伸開的四指指向電流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向． 注意：安培力方向的判斷跟電場力方向的判斷不同． 【例1】關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是（） A．由可知：磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大 B．由可知：磁場中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨通電導(dǎo)線所受的磁場力F的增大而增大 C．通電導(dǎo)線所受的磁場力為零，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 D．放置在磁場中1m長的通電導(dǎo)線，通過1A的電流，受到的安培力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就是1T 【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場本身力的特性的物理量，與是否存在通電導(dǎo)線，電流的大小，導(dǎo)線的長度，導(dǎo)線的放置方向均無關(guān)．通電導(dǎo)線在磁場中垂直磁場放置時(shí)所受的安培力最大，平行磁場放置時(shí)所受的安培力最小，等于零． 正確選項(xiàng)為C． 【例2】如圖所示，一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場中，以導(dǎo)線截面的中心為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個點(diǎn)．已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則下列敘述正確的是（） A．直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里 B．b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為T，方向斜向上，與B的夾角為45° C．c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為零 D．d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度跟b點(diǎn)的相同 【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，合成時(shí)遵循平行四邊形定則： a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，是直線電流在a處的磁感應(yīng)強(qiáng)度跟勻強(qiáng)磁場在該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零，所以直線電流在a處的T，方向向左，由安培定則可得直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里，由于圓周上各點(diǎn)到直導(dǎo)線的距離相同，所以直線電流在圓周上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為1T，但方向不同，在b處向上，在c處向右，在d處向下．b、c、d三處的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為T．方向斜向右上方與B成45°夾角；2T方向向右；T方向斜向右下方與B成45°夾角． 正確選項(xiàng)為AB 【例3】如圖所示，垂直折線abc中通入電流I，，折線所在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求abc折線受到的安培力大小和方向． 【解析】ab段所受的安培力大小為BIL，方向向右，bc段所受的安培力大小也為BIL，方向向上，所以這一折線所受的安培力大小為，方向沿ab和bc的角平分線向上． abc受到的安培力可等效于ac（圖中的虛線，通有a到c的電流I）所受的安培力，這樣直接可得方向按左手定則判斷得垂直于ac向上． 【例4】質(zhì)量為m，長度為L的導(dǎo)體棒MN靜止于水平導(dǎo)軌上，通過NM的電流為I，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)軌平面成角斜向下，如圖（a）所示，求棒MN所受的支持力和摩擦力． （a） 【解析】求解此題時(shí)最容易誤把角看成是導(dǎo)體棒與磁場之間的夾角，實(shí)際上盡管磁感線傾斜，但磁場方向與導(dǎo)體棒MN是垂直的． 正視題圖，由左手定則判斷出安培力方向，對MN受力分析，如圖（b）所示． （b） 對導(dǎo)體棒MN，由平衡條件得： 水平方向 豎直方向 安培力，所以MN所受的支持力，所受的摩擦力 【小結(jié)】磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描寫磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，（I垂直于磁場），方向規(guī)定為該處的磁場方向，安培力大小．方向由左手定則判定． 5