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安培力教师版

《安培力》教师版

1. 磁感应强度公式：IL F B =

定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受的力与电流和导线长度乘积之比。方向：小磁针N 极指向为B 方向

2. 磁通量（?）：公式：α?cos BS BS ==⊥ α为B 与S 夹角

公式意义：磁感应强度B 与垂直于磁场方向的面积S 的乘积为磁通量大小。

定义：单位面积磁感强度为1T 的磁感线条数为1Wb 。

单位：韦伯Wb

3. 直流电流周围磁场特点：非匀强磁场，离通电直导线越远，磁场越弱。

4. 安培力：定义：θsin BIL F =，θ——B 与I 夹角

方向：左手定则：

①当?=90θ时，F ＝BIL

②当?=0θ时，F ＝0

公式中L 可以表示：有效长度

求闭合回路在匀强磁场所受合力：闭合回路各边所受合外力为零。

安培力习题课

例1：如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极

的正上方，导线可以自由移动，当导线通过图示方向电流时，导线的

运动情况是（从上往下看）：（）

A ．顺时针方向转动，同时下降

B ．顺时针方向转动，同时上升

C ．逆时针方向转动，同时下降

D ．逆时针方向转动，同时上升

解析：根据蹄形磁铁磁感线分布和左手定则可判断A 端受垂直纸面向里的安培力，B 端受垂直纸面向外的安培力，故导线逆时针转动；假设导线自图示位置转过90°，由左手定则可知，导线AB 受竖直向下安培力作用；导线下降，故导线在逆时针转动的同时向下运动，所以本题答案应选：C 。

例2：在同一平面内有两根平行的通电导线a与b，关于它们相互作用力

方向的判断．正确的是（AD ）

A．通以同向电流时，互相吸引B．通以同向电流时，互相排斥

C．通以反向电流时，互相吸引D．通以反向电流时，互相排斥

例3. 如图所示，倾角为的光滑斜面上，有一长为L，质量

为m的通电导线，导线中的电流强度为I，电流方向垂直纸面向外．在

图中加一匀强磁场，可使导线平衡，试求：最小的磁感应强度B是

多少？方向如何？

解析：导体棒受重力、支持力和安培力作用而平衡，由力学知

识可知，当第三个力（安培力）F与垂直时，F有最小值，如

图，即安培力方向平行于斜面向上，又因为当导

体棒与磁感应强度垂直时，安培力最大，故本题所求最小磁感应

强度，方向为垂直斜面向下．

14安培力及其应用

14安培力及其应用一、安培力 1．定义：磁场对电流的作用注意：磁场可以由磁铁产生，也可以由电流产生，因此电流对电流的作用力也属于安培力 2．大小：F=BILsin θ a ．B 指导线所在位置的磁感应强度，当导线所在位置磁场不一样时，应注意分段处理 b ．L 指导线的有效长度――通电导体初末连线的长度 c ．θ指导线中电流I 与B 之间的夹角 3．方向：左手定则 a ．安培力F 一定垂直于B 和I ，但B 与I 本身不一定相互垂直 b ．安培力F 与B 及I 可以构成三维坐标，因此受力分析时，注意把立体图画成平面图例1．如图，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B .当在该导线中通以电流I 时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( ) A ．0 B ．0.5BIl C ．BIl D ．2BIl 二、安培力的应用 1．与力的平衡相结合例2．在两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一个相同的金属棒，分别通以电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图中(a )、(b )所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I 1∶I 2为( ) A ．sin α B ．1sin α C ．cos α D ．1cos α 总结：(1)在三力平衡时能灵活画出平行四边形并利用三角函数进行求解 (2)在多力平衡时能建立坐标，进行正交分解 2．与牛顿运动定律结合例3．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( ) (多选) A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍 B ．只将电流I 增加至原来的2倍 C ．只将弹体质量减至原来的一半 D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变总结：在合力不为零时，应该正交分解求出物体所受的合力，进而求出加速度 3．会分析通电导体的运动情况例4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(从上往下看) ( ) A ．顺时针方向转动，同时下降 B ．顺时针方向转动，同时上升 C ．逆时针方向转动，同时下降 D ．逆时针方向转动，同时上升总结：(1)注意导体所于不同的磁场空间时，应分段进行受力分析，从而分析转动情况。 (2)在分析导体平动情况时可以采用特殊位置分析针对练习题 1．如图，倾斜导轨宽为L ，与水平面成α角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B 的匀强磁场中，金属杆ab 水平放在导轨上．当回路电流强度为I 时，关于金属杆ab 所受安培力F ，下列说法正确的是( ) A ．方向垂直ab 杆沿斜面向上 B ．方向垂直ab 杆水平向右 C ．F ＝BIL cos α D ．F ＝BIL sin α 2．如图，用一根导线做成一直角三角形框架acb ，固定于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向里，ab 两点接在电源电路上，当闭合开关S 时，则( ) (多选) A ．ab 与acb 所受的安培力的方向相同 B ．ab 与acb 所受的安培力的方向相反 C ．ab 与acb 所受的安培力的大小相等 D ．ab 所受的安培力大于acb 所受的安培力 3．如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A ， A 与螺线管垂直。A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( ) A ．水平向左 B ．水平向右 C ．竖直向下 D ．竖直向上

山西大学大学物理实验演示实验实验报告范文

实验目的： 1.在拓展知识面的同时训练学生的动手操作能力； 2.通过此类实验建立理论联系实践的能力与思维；记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50℃，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。低温差热机：可以利用比环境温度高4℃的任何热源，使一组活塞运动并推动转轮运转，是一种很好的利用低温热源的热机，可以利用不高的温度差实行热工转化。主要应用在于能利用传

统热机无法利用的能量来源。经典置换式热气机：利用酒精灯的热量驱动一组活塞、连杆和转轮往复运动，工作物质为封闭在透明活塞筒中的空气。活塞和工作物质在往复过程中完成吸放热和能量转化，工作过程形象直观，是对热力学定律和热机原理极好的阐释。其透明活塞材料为石英玻璃，主要特点是热胀冷缩系数小，透光性好。耐腐蚀性强。投影式伽耳顿板：可以用来验证大量随机物理事件共同遵循的统计物理规律。统计物理规律因等概率假设则其结果可靠，在应用方面很广泛，比如相对论基本假设的提出等等。辉光盘：利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光。昆特管（声驻波演示）：利用管中泡沫小球在声驻波场中形成的“泡沫墙”将看不见的声波显示出来，实现了抽象概念的具象化。该装置的缺点是无法消除静电的影响：泡沫小球帖在管内壁上。气柱共鸣声速测量装置：通过气柱共鸣测量

(完整版)设计制作大学物理演示实验仪器推荐题目及要求

设计制作大学物理演示实验/仪器力学、热学类 1、牛顿摆演示仪 2、透视牛顿摆（灯泡代替钢球） 3、麦克斯韦滚（滚摆） 4、锥体上滚 5、角动量守恒实验仪 6、回转仪（陀螺） 7、分子运动模拟箱 8、伽尔顿板实验仪 9、杨氏模量测定实验的改进 10、多次直接测量数据的程序编订 11、金属线膨胀系数的测量 12、冲击摆的设计与演示（动量守恒定律的演示，须有较精确演示） 13、伯努利悬浮器演示实验 14、声悬浮演示实验 15、“火龙出水”火箭制作 16、球车互动演示仪（能量守恒定律的演示，须有数据测量和计算） 17、自制温度计（须标出刻度，并能基本显示当前温度） 18、自制油膜法测分子直径实验仪，（自制仪器和实验过程并能测出分子直径） 19、论文：简述物理学大蟒（2500字以上） 20、焦耳实验演示仪（热功当量、功、热转换） 21、还原卡文迪许扭矩实验，计算出地球质量 22、刚体转动惯量实验中时间测量的改进方法 23、还原麻省理工学院经典力学（4）自由落体实验 24、还原伽利略的加速度实验 25、验证作用力与反作用力的希罗机器 26、离心机实验（计算出旋转物体的线速度、角速度，并演示抛出时的运动路径）电磁学类 1.制作手摇感应起电机并演示静电现象 2.演示几种常见带电体的电场线形状与分布 3.演示导体表面的场强大小分布于曲率的关系 4.尖端放电的演示 5.演示静电除尘 6.演示静电屏蔽 7.温差发电演示 8.温差电磁铁演示仪的设计与制作 9.安培力演示实验 10.磁力矩演示实验 11.模拟演示顺磁质的磁化 12.热磁轮的设计与制作

13.利用光杠杆法演示磁致伸缩现象 14.磁悬浮现象演示 15.涡流热效应演示实验 16.电磁炮的设计与制作 17.互感音频演示仪 18.演示电磁驱动现象 19.涡流阻尼摆演示涡流阻尼效应 20.电磁波的发射和接收演示 21.如何利用两只手发电？ 22.演示两条平行的通电导线间的作用力是多大？ 23.亥姆霍兹线圈演示 24.磁聚焦演示 25.楞次定律演示 26.动生电动势的产生 26.感生电动势的产生 27.电流秤的设计 28.电磁泵的设计及制作 29.法拉第冰桶实验 30.磁感线的模拟演示光学类 1、光的色散现象的演示实验 2、薄透镜成像规律演示实验 3、透镜像差演示实验 4、热辐射实验演示仪 5、双光束干涉的演示实验（杨氏双缝） 6、双光束干涉的演示实验（菲涅耳双棱镜） 7、双光束干涉的演示实验（菲涅耳双面镜） 8、双光束干涉的演示实验（劳埃德镜） 9、薄膜干涉演示实验——肥皂膜的等厚干涉 10、薄膜干涉演示实验——牛顿环 11、薄膜干涉演示实验——两平晶间的空气膜的等厚和等倾干涉 12、细玻璃管的干涉演示实验 13、菲涅耳衍射的演示实验 14、夫琅禾费衍射的演示试验 15、细丝直径的测量演示实验（头发丝）（劈尖干涉、光学放大、螺旋测微计） 16、自制彩虹的演示实验 17、自制针孔眼镜（小孔成像） 18、日食和月食的演示实验 19、全反射现象演示实验 20、自制伽利略望远镜演示实验 21、自制开普勒望远镜演示实验 22、测玻璃折射率的演示实验 23、潜望镜的制作

3.4安培力的应用

第四节安培力的应用一、教学内容分析（一）、内容和地位在《普通高中物理课程标准》选修3-1的内容标准中涉及本节的内容有“了解磁电式电表的结构和工作原理”。本节内容为物理选修3－1中第三章磁场中第四节的教学内容，它处在探究安培力之后，起到对安培力的巩固作用，同时又拓展了学生的知识面。这一节的内容要求学生在实验与探究的基础上展开讨论加深对安培力的理解内容。（二）、教学目标 1、知识与技能 ·通过实验与探究，了解直流电动机的原理。 ·通过观察与思考，了解磁电式电表的原理。 2、过程与方法 ·经历探究直流电动机工作原理的过程，认识物理实验在提高直流电动机性能中的作用。 3、情感态度与价值观 ·了解电动机的研制简史，体会科学理论催化技术发明的巨大作用，体验科学家探索自然规律的艰辛。（三）教学重点与难点 ·通电线圈在匀强磁场中所受安培力矩及磁电式电流表的工作原理。二、教学方法（一）教法采用“实验探究、分析归纳、讨论分析”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。（二）学法在教学过程中让学生经历探究、讨论、分析、推理、运用等过程，充分提高学生的探究、分析、推理能力，发展学生的合理推理意识，培养学生主动探究的良好学习习惯。三、教具多媒体平台

四、教学过程

电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最基本的是磁铁和线圈）注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、铁芯转动时螺旋弹簧会形变。［投影课本图3-4-4］［思考1］电流表中磁场分布有何特点呢？［讲解］电流表中的磁场在磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. ［思考2］什么是均匀辐向分布呢？［讲解］所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的. （2）电流表的工作原理引导学生弄清楚以下几点： ①线圈的转动是怎样产生的? ②线圈为什么不一直转下去？ ③为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? ④使用时要特别注意什么? 课件演示的工作原理。小结引导学生小结参与本节课知识的小结 1、在直流电动机模型中，下列说法正确的是（） A、当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时，若通以直流电，线圈将转动起来 B、随着线圈的转动，线圈上各边所受的安培完成相关练习。通过练习使学生熟悉和巩固本节课的内容

安培力演示实验

1 实验器材与装置取两块大小相同的立方体磁铁，磁铁选用铁氧体或铝铁硼磁性材料，长是宽的二倍(10cm×5cm)，N极向上(或向下)；取两条薄铜片P、Q，长约30cm，上下边平行且较光滑，高度比磁铁高度略高0.5cm左右。把两薄铜片用两铁片固定在一块磁铁的两侧，充当导轨，并在一铜片上贴有刻度尺，形成如图1所示的实验装置，在导轨上放置一根轻质圆形导体棒(可选用空心天线)，两薄铜片与电源通过导线构成电路，电源可选用蓄电池或干电池。 2 实验原理将导体棒垂直放在导轨上，闭合开关，导体棒上通有电流，在磁场力(安培力)作用下运动，从指定起点A开始，导体棒在磁场中运动的距离为S0，在导轨上运动的距离为S。由于桌面水平，则f不变，且保持每次实验的导体棒从同一位置A出发，则S0就不变。由动能定理可得：F安S0-fS=0。由此可得：F安/S=f/S0=定值，即F安∝S。要研究F 安与I、L的关系，就只要研究S与I、L的关系。 3 实验方法 (1)在磁场中导体棒长度一定时，研究F安与I的关系 ①按图1装置，将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用2V蓄电池或二节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S1(从刻度尺上读出)。②将导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，电源选用4V蓄电池或四节干电池，闭合开关，导体棒运动的距离为S2。③比较S1、S2大小，得S2≈2S1，说明S∝I。④结论：F安∝I。

(2)在电流一定时，研究F安与L的关系 ①将两块磁铁并放在一起，N极与上述方向相同，导体棒垂直放在导轨上的固定标记处，此时电流长度变成原来的两倍。保持电源选用2V蓄电池或二节干电池。闭合开关，导体棒运动距离为S3。②比较S1、S3大小，得S3≈2S1，说明S∝I。结论：F安∝I 。 (3)安培力的大小由上述结论可得：F安∝I。 (4)判断安培力的方向根据以上实验，分析电流方向，磁场方向，安培力方向，从三者方向关系，可总结出左手定则。

高中物理微型专题4 安培力的应用

微型专题4 安培力的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.会用左手定则判断安培力的方向和导体的运动方向.2.知道电流元法、等效法、结论法、转换研究对象法. 科学思维：1.会利用电流元法、等效法、结论法分析导体在安培力作用下的运动和平衡问题.2.会结合牛顿第二定律求导体棒的瞬时加速度. 一、安培力作用下导体运动的判断 1.电流元法即把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向. 2.特殊位置法把通电导体或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安培力的方向. 3.等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析. 4.利用结论法 (1)两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥； (2)两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势. 5.转换研究对象法因为通电导体之间、通电导体与磁体之间的相互作用满足牛顿第三定律,定性分析磁体在通电导体产生的磁场中的受力和运动时,可先分析通电导体在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受通电导体的作用力. 例1 如图1所示,把一重力不计的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以在空间自由运动,当导线通以图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( ) 图1 A.顺时针方向转动,同时下降

B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升答案 C 解析如图所示,将导线AB分成左、中、右三部分.中间一段开始时电流方向与磁场方向一致,不受力；左端一段所在处的磁场方向斜向上,根据左手定则知其受力方向向外；右端一段所在处的磁场方向斜向下,受力方向向里.当转过一定角度时,中间一段电流不再与磁场方向平行,由左手定则可知其受力方向向下,所以从上往下看导线将一边逆时针方向转动,一边向下运动,C选项正确. 判断导体在磁场中运动情况的常规思路不管是电流还是磁体,对通电导体的作用都是通过磁场来实现的,因此,此类问题可按下列步骤进行分析： (1)确定导体所在位置的磁场分布情况. (2)结合左手定则判断导体所受安培力的方向. (3)由导体的受力情况判定导体的运动方向. 学科素养例1根据安培力的方向来判断导体的运动方向.这是基于事实证据进行科学推理,锻炼了推理能力. 针对训练1 (2018·扬州中学高二期中)如图2所示,通电直导线ab位于两平行导线横截面M、N的连线的中垂线上.当平行导线M、N通以同向等值电流时,下列说法中正确的是( ) 图2 A.ab顺时针旋转 B.ab逆时针旋转 C.a端向外,b端向里旋转 D.a端向里,b端向外旋转答案 C 解析首先分析出两个平行电流在直导线ab处产生的磁场情况,如图所示,两电流产生的、在直导线ab上部分的磁感线方向都是从左向右,则ab上部分电流受到的安培力方向垂直纸面向外；ab下部分处的磁感线方向都是从右向左,故ab下部分电流受到的安培力方向垂直纸面向里.所以,导线的a端向外旋转,导线的b

高中物理实验器材一览表.doc

单编号名称规格型号单价位 0001 演示直尺1000mm 只 0002 木直尺1000mm 只 0005 游标卡尺125mm, 0.1mm 个 0006 螺旋测微器（千分尺）25mm, 0.01mm 个 0101 分析天平1/1000g,100g 台 0102 电子天平1/1000 台 0103 物理天平500g 台 0104 学生天平200g, 0.02g 台 0105 托盘天平500g,0.5g 台 0201 数字计时器四位 , 台 0203 电磁打点计时器个 0204 石英钟秒分度个 0205 机械停钟块 0206 节拍器电子个 0207 电火花计时器单频率： , 火花距离不小于 10mm, 个平均电流不大于 0301 热敏温度计-10 ～+100℃，线性刻度个0302 演示温度计只0401 演示电表直流、电压、电流、检流台0402 演示电流电压表J0402 型台0403 演示电阻表J0403 型台0404 演示( 瓦特 ) 功率表J0404 型台0405 电能表单相只0406 绝缘电阻 ( 兆欧) 表500V 只

0407 直流电流表级， 0.6A，3A 只0408 直流电压表级， 3V， 15V 只0409 灵敏电流计±300μA只0410 多用电表只0411 学生多用电表只0412 直流电压表级，毫伏级台0413 携式直流单双臂电桥台0414 交流电流表级，毫安级只0415 直流电流表级， 200μA只 0416 多用大屏幕数字显示可做万用电表 , 计时 . 计频 . 计数 . 台测试仪测温等 0417 数字电容表10pF～100μF台 0420 投影电流表套单编号名称规格型号单价位 0421 投影电压表套 0422 投影检流计只 0423 教学 Q表台 1005 钢制黑板900mm×600mm，双面块 1007 旋片式真空泵单相，直联泵台 1008 两用气筒脚踏式个 1009 离心沉淀器手摇式台 1012 空盒气压表DYM3型个 1013 手摇抽气机双缸式台

高中物理《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》优质课教案、教学设计

第七节涡流，电磁阻尼和电磁驱动教学目标：（一）知识与技能 1. 知道涡流是如何产生的。 2. 知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止 3. 知道电磁阻尼和电磁驱动。（二）过程与方法培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。（三）情感、态度与价值观培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。教学重点： 1. 涡流的概念及其应用。 2. 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。教学难点：教学方通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验法：教学用具：电磁炉以及连接线圈的灯泡、变压器铁芯、、电磁阻尼演示装置（示

教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U 形磁铁、能绕轴转动的铝框）。教学过程：（一）引入新课观察连接线圈的灯泡放在电磁炉上，开通电磁炉，灯泡发光。出示变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘（二）进行新课 1、涡流［演示1］涡流生热实验。开通电磁炉，不锈钢锅里的水烧热了。为什么水被加热了呢呢？原来在不锈钢锅里有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？

当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。 1. 应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如： A. 高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。 B. 高频感应炉属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金

高中物理安培力在实际中的应用学法指导

高中物理安培力在实际中的应用一、安培力在电磁炮中的应用电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用，安培力推动导体加速运动，最终把导体以一定的速度发射出去的装置，关于电磁炮的考题，分析思路除了电磁规律外还要综合应用动力学解题思路，如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等。例1. 图1所示是导轨式电磁炮实验装置示意图，两根平行长直金属导轨沿水平方向固定。其间安放金属滑块（即实验用弹丸），滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触．电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一根导轨流回电源，滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射，在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直纸面，其强度与电流的关系为B=kI ，比例常数k=2.5×10-6T ／A 。已知两导轨内侧间距L=1.5cm ，滑块的质量m=30g ，滑块沿导轨滑行5m 后获得的发射速度v=3.0km ／s （此过程视为匀加速运动）。（1）求发射过程中电源提供的电流；（2）若电源输出的能量有4%转化为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？解析：（1）由匀加速运动公式ax 2v v 202t =-得==x 2v a 2 9×105m ／s 2。由安培力公式和牛顿第二定律得F=IBL=kI 2L ，又m a F =，因此A 105.8kL ma I 5?==。（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即2mv 2 1%4t P =?△，发射过程中电源供电时间为△s 103 1a v t 2-?==，所需电源输出功率为=P W 100.1%4t mv 2192 ?=?△，由功率IU P =解得输出电压V 102.1I P U 3?==。二、安培力在电磁泵中的应用磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力，来传输导电液体（如液态金属、血液等）的装置，此装置不需要动力组件，关于此装置的考题，分析思路是：先分析导电液体所受安培力，再分析此安培力产生的附加压强，正是此附加压强推动导电液体流动或象水泵一样把导电液体抽到高处。例2. 图2所示是磁流体动力泵的示意图，已知磁流体动力泵是高为h 的矩形槽，左右相对的两壁是导电的，它们之间的距离为l ，两导电壁加上电势差为U 的电场，垂直于纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为B 的匀强磁场，如图所示槽的下端与水银面接触，上部与竖直的非导电管相连，已知水银的电阻率为r ，水银的密度为ρ，重力加速度为g ，求：

2015年江苏高中物理优质课评比一等奖通电导线在磁场中受到的力

2015年江苏省高中物理优课评比参赛教师：蒋亚林工作单位：江苏省溧阳中学

教学设计理念江苏省溧阳中学蒋亚林本节选自人教版《普通高中课程标准试验教科书物理选修3-1》第三章《磁场》第四节。第三章是学生初次在高中接触磁场，在初中简单学习的基础上，加以深入学习，对学生的要求比较高。本章通过分析简单的磁现象，引出磁场对通电导线和运动电荷的作用力，通过对运动过程的分析，解决磁场中的力和运动等问题。本节是在前三节基础上一个大的深化，主要是讨论通电导线在磁场所受安培力的大小和方向。本节承接了前三节的基本内容，是对电流元这一概念的巩固和深化，同时为后两节运动电荷在磁场中的运动问题打下思维基础。安培力的方向和大小是本节课的重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是本节课的难点。在初中的学习中，学生对磁现象有基本认识，能够理清磁场的方向问题，但是高二的学生在三维空间的想象和建立上存在障碍，对于复杂的逻辑推理存在困惑。故在教学设计时，笔者认为安培力的大小可以从本章第二节磁感应强度的定义式直接推导得出，而本节课重点在于探究安培力的方向以及左手定则的应用。本节课设计了学生分组探究实验，通过探索磁场对电流作用力方向的实验，得出安培力的方向与磁场方向、电流方向有关，从而培养学生总结归纳物理规律的能力，培养学生分析问题、解决问题的能力；进而引导学生利用自制器材搭建安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间立体模型，通过模型使之认识

到三者方向存在确定关系，再进一步得出判断安培力方向的左手定则。实验探究过程利用了控制变量法、演绎法、从特殊到一般的方法等，意在使学生体会物理学习即研究，而这些是研究物理问题的基本方法。第三章磁场 3.4 通电导线在磁场中受到的力江苏省溧阳中学蒋亚林一、教学目标： 1、知识与能力：（1）知道安培力的大小计算公式。（2）会用左手定则熟练地判定安培力的方向。 2、过程与方法：（1）通过学生自己探索磁场对电流作用的实验，培养学生总结归纳物理规律的

安培力讲课逐字稿(适用于8分钟讲课)

同学们我们开始上课先请同学们观察几组图片，这是电脑的散热板。当接通电源后，风扇便会转动从而起到散热的作用。还有到了夏季，在外面干了一天的活浑身是汗，打开风扇为自己降温解暑，感觉那叫一个爽。还有打开车库的时候，门自己向上升起，为什么呢？其实在门的上方就有一个这样的机器，电动机！等等生活中有许许多多的这样的例子，现在大家试想一下这些东西的内在联系在哪里呢?很明显，这些东西只要一通电便会动起来。这是什么原因呢？带着这样的疑问来学习我们今天的这节课第三章第二节安培力，来驱散留在我们心中的这个疑问。（60）板书（11）安培力说到安培力，不得不提到一位重要人物—（图片展示）安德烈·玛丽·安培法国著名化学家，在对电磁作用方面成效卓越，在数学和物理上也有贡献，电流的单位便是以其姓氏命名！接下来还要介绍一位重要人物，此人身高七尺有余、眉分八采、目似朗星、谁呀？老师我呀！同学们请看在我的前面摆着两个教学器件，不是别的正是今天的主角，一个是安培力演示仪，另一个便是与之形影不离的安培力演示仪电源，简单介绍一下仪器，（45）这是平行光滑导轨、这是两块相互平行磁性相反地永磁铁、上面的是导体棒和导线。（15）演示仪电源电源开关、电流换向开关、输出按钮。下面咱们闲言少叙请看演示（12）现在将导体棒放在磁场外面按动输出按钮，怎么了？（没有动）对没有动，下面将导体棒放在另一端请观察，（导体棒滑动）怎么了？现在我将电流

换向器按下，将导体棒放在另一端，（按下）同学们你们看见了当导体棒只有放在磁场中的时候才会滑动。说明磁场对通电导线有力的作用。（35）板书一、磁场对通电导线有力的作用（这个力最先被安培发现所以就叫做安培力）安培力（25）同学们知道既然是力那就有方向和大小，此时安培力的方向是怎样规定的呢？下面我就来介绍一下安培力的判断方法左手定则。（16）二、安培力的方向左手定则（12）是这样的伸开左手四指代表电流方向让磁感线穿过手心，大拇指指向即是受力方向！（15）为了更好地理解，我门来观看动画演示磁场方向竖直向下，电源上面是正极，下面是负极闭合开关。改变电流方向，闭合开关。（26）这些问题清楚之后最后留给大家三个问题作为课后思考。 1.安培力的大小如何表达？ 2.当通电导线与磁场相互平行时是否又受到力呢？ 3.通电导线不与磁场垂直时如何计算？今天这节课就讲这些，下节课我们将继续学习安培力的有关知识。下课（35）

安培力及其应用

《安培力》学案班别____________姓名____________学号_______________ 一、判断安培力方向的方法左手定则例：练习：书84页 1、2题 ***高考考点：通电导体在安培力作用下的运动方向例1：一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示电流时，从左向右看，则线圈L1将（） A、不动 B、顺时针转动 C、逆时针转动 D、向纸面内平动方法一：结论法——两平行导线，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；不平行导线有转到平行且电流同向的趋势。方法二：等效法——环形电流等效成磁体，或磁体等效成环形电流。方法三：电流元法——把整段导线分多段电流元，先用左手定则判断每段电流元受力方向，再判断整段导线的合力方向。 [变式1]如图，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通过如图所示的方向的电流时，线圈将怎样运动？

[变式2]如图，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时，两导线环的运动情况是（） A、互相吸引，电流大的环其加速度也大 B、互相排斥，电流小的环其加速度较大 C、互相吸引，两环加速度大小相同 D、互相排斥，两环加速度大小相同 [变式3]如图所示，长直导线与矩形闭合导线框处于同一竖直平面内，长直导线固定不动，矩形闭合导线框可以自由运动。开始时长直导线与矩形闭合导线框的竖直边平行，线框静止不动。若直导线和导线框中同时通有图中所示方向的电流，那么矩形闭合导线框的运动情况是（） A. 靠近通电长直导线 B. 远离通电长直导线 C. 保持静止不动 D. 顺时针（俯视）方向转动 [变式4] 如图甲所示，把一通电直导线就在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（） A、顺时针方向转动，同时下降 B、顺时针方向转动，同时上升 C、逆时针方向转动，同时下降 D、逆时针方向转动，同时上升例题2：如图，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，则（） A、磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力增加，不受桌面的摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力增加，受到桌面的摩擦力作用 [变式1] 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其右上方固定一长直导线，导线与磁铁垂直，在导线中通以垂直纸面向外的电流，则（） A、磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B、磁铁对桌面压力增大，受到向左的摩擦力作用 C、磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D、磁铁对桌面压力增大，受到向右的摩擦力作用阶段小测：左手定则、安培力作用下通电导体运动方向的判定二、磁感应强度 1、回顾、类比：F/q的比值是一个定值，它表示___________，它反映的是该点电场的强弱。 2、F/IL的比值确定：它表示磁场的性质，用B表示磁感应强度。 B=是_______式，B的单位是_______________。 3、磁感应强度B与电场强度E的比较

教具设计(简易电动机和安培力演示仪)

全国第九届大学生物理教具设计展示参赛学校：长江大学参赛教具：简易电动机、安培力演示仪设计者：赵申强

自制教具----简易电动机制作者：赵申强一、图片二、设计原理与思想利用通电导线在磁场中的受力，即安培力，给线圈提供动力，使线圈三、材料准备漆包线绕制的线圈，磁铁，4V~9V的直流电源，单刀开关，导线，支架。四、演示操作步骤： ①先将线圈安装在支架上，把磁铁放在线圈的下方。 ②连好电路后，反复将开关闭合、断开，直到线圈转动起来。

五、演示效果现象十分明显，线圈会平稳快速的转动起来，还可以在转轴上面加扇叶，转起来。六、注意事项当线圈不转时，一定要断开开关，以免烧坏电源。下一页接：安培力演示仪

自制教具----安培力演示仪制作者：赵申强一、图示二、设计原理与思想通有电流的铝棒在磁场的作用下，产生安培力，使铝棒在导轨上滚动。当滚到凹槽上面时，此时二极管发光，用以指示此时铝棒中电流的方向，这也是本实验教具创新的地

方。三、材料准备绿色发光二极管（20~30个），铝棒一根（15cm~20cm），金属导轨（条状铝板），块状磁铁（60mm×40mm×10mm）,双刀开关，导线，学生稳压电源，有机玻璃板四、实验演示操作与步骤 ①先接通电源，红线接正极，绿线接负极，并且事先断开开关。 ②将磁铁放在导轨之间，并且N极朝上，再把铝棒放在磁铁正上方的一段导轨上， ③将双刀双掷开关朝上拨，此时铝棒会朝某个方向滚动，直到停在凹槽中，接着绿色的发光二极管会亮起来，呈现一个向左的方向箭头，表示铝棒中的电流方向朝左， ④断开开关，将铝棒放回原位，然后再把开关朝下拨，铝棒再次朝着某个方向滚动，直到停在凹槽中，接着绿色的发光二极管会亮起来，并呈现一个向右的方向箭头，用以表示铝棒中的电流方向朝右。 ⑤断开开关，这时将磁铁的S极朝上，铝棒放回原位。 ⑥重复③④的操作。

高中物理《运动电荷在磁场中受到的力》优质课教案、教学设计

教学设计知识衔接: 1.判断图中通电导线所受安培力的方向 2.安培力的大小 3.什么是电流？一、洛伦兹力 1.定义： 2.洛伦兹力与安培力的关系二、洛伦兹力的方向─ 左手定则例1 ：试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。

甲乙丙丁当堂练习：试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向，或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。（1）（3）探究 1：洛伦兹力 F 与粒子速度 V 、磁感应强度 B 方向的关系：（小组手工制作模拟）(1)V⊥B (2)V 不垂直 B 结论：洛伦兹力公式理论推导：设有一段长为 L ，横截面积为 S 的直导线 ( 如图 ) ，单位体积内的自由电荷数为 n ，每个自由电荷的电荷量为 q ，自由电荷定向移动的速率为 v 。这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，求: （1）通电导线中的电流；（2）通电导线所受的安培力；（3）这段导线内的自由电荷数；（4）每个电荷所受的洛伦兹力。（2）（4）

三、洛伦兹力的大小三种情况： 1.v⊥B， 2.v∥B， 3.v 与B 成θ时，公式中各量单位：探究2：根据洛伦兹力的方向与带电粒子运动方向的关系，请你推测：洛伦兹力对带电粒子运动的速度有什么影响？洛伦兹力对带电粒子做的功是多少？重要结论：例2: 如下图所示各图中，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带的电荷量均为q，试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向．四、电视显像管的工作原理主要构造: 问题： 1.要使电子束在水平方向偏离中心，打在荧光屏Ａ点，偏转磁场应该沿什么方向？

安培力的应用2

冯老师补课资料――全能专题系列 2015/11/30 安培力的应用2 1．如图示，AC 是一个用长为L 的导线弯成的、以O 为圆心的四分之一圆弧，将其放置在与平面AOC 垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中．当在该导线中通以由C 到A ，大小为I 的恒定电流时，该导线受到的安培力的大小和方向是( ) A ．BIL ，平行于OC 向左 B ．πBIL 22，平行于OC 向右 C ．πBIL 22，垂直AC 的连线指向左下方 D ．BIL 22，垂直AC 的连线指向左下方 2． (2011上海物理)如图，质量为m 、长度为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于O 、O ′并处于匀强磁场中，当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ则磁感应强度方向和大小可能为 A ．z 正向，θtan IL mg B ．y 正向，IL mg C ．z 负向，θtan IL mg D ．沿悬线向下， θsin IL mg 3．如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L ，质量为m 的直导体棒。当导体棒中的电流I 垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度B 的方向在纸面内由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中，关于B 的大小变化情况，下列说法中正确的是( ) A ．逐渐增大 B ．逐渐减小 C ．先减小后增大 D ．先增大后减小 4．如图示，平行于纸面向右的匀强磁场的磁感应强度B 1＝1T ，长为1m 的直导线中通有L ＝1A 的恒定电流，导线平行于纸面与B 1成θ=60°夹角时，其受到的安培力为0；而将导线垂直纸面放置时，测出其受到的安培力为2N ，则该区域同时存在的另一个匀强磁场的磁感应强度B 2可能等于T 。

安培力的应用3

安培力的应用3 1．如图示，铜棒质量为m=0.1kg，静放在相距L=8cm的水平导轨上，两者之间的动摩擦因数μ=0.5，现在铜棒中通以I=5A的电流，要使铜棒滑动，可在两导轨间加一个匀强磁场，求所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值的大小．(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力) 2．在倾角为α的光滑斜面上，放置一根通有电流I、长度为L、质量为m的导体棒，如图所示．试问： (1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向． (2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向． (3)若使棒静止在斜面上且要求B垂直L，可加外磁场的方向范围． 3．如图示，电动势E=2V，r=0.5Ω，竖直导轨宽L=0.2m，导轨电阻不计，另有一金属棒，m=0.1kg，电阻R=0.5Ω，它与导轨间的动摩擦因数μ=0.4，靠在导轨的外面，为使金属棒静止不下滑，加一与纸面夹角为30°且与导体棒垂直并指向纸面向里的匀强磁场，g=10m/s2．求：磁感应强度的方向及取值范围．

4．如图所示，质量m1=0.lkg，电阻R1=0.3Ω，长度L=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上．框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，相距0.4m的MM′、NN′相互平行，电阻不计且足够长．电阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′．整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T．垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM′、NN′保持良好接触，当ab运动到某处时，框架恰好开始运动．设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2． (1)求框架开始运动时ab速度v的大小； (2)从ab开始运动到框架恰好开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小 5．如图示，abcd为质量M=2kg的导轨，放在光滑绝缘的水平面上．另有一根质量m=0.6kg 的金属棒PQ平行于bc放在水平导轨上，PQ棒左边靠着绝缘的竖直立柱ef，(竖直立柱光滑且固定不动)．导轨处于匀强磁场中，磁场以OO′为界，左侧的磁场方向竖直向上，右侧的磁场方向水平向右，磁感应强度B的大小都为B=0.8T．导轨的bc段长L=0.5m，其电阻r=0.4Ω，金属棒PQ 的电阻R=0.2Ω，其余电阻均可不计．金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2．现在导轨上施加一个方向向左、大小为F=2N的水平拉力，设导轨足够长，重力加速度g取10m/s2，试求： (1)导轨运动的最大加速度． (2)导轨的最大速度．

《磁场对通电导线的作用力》教学设计-省实验中学-优质课

选修3-1第三章 3.4 磁场对通电导线的作用力一、教材分析安培力的方向和大小是重点，弄清安培力、电流、磁感应强度三者方向的空间关系是难点。安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆二、教学目标（一）知识与技能 1、知道什么是安培力，会推导安培力公式F=BIL sinθ。 2、知道左手定则的内容，并会用它判断安培力的方向。 3、了解磁电式电流表的工作原理。（二）过程与方法通过演示实验归纳、总结安培力的方向与电流、磁场方向的关系——左手定则。（三）情感、态度与价值观 1、通过推导一般情况下安培力的公式F=BIL sinθ，使学生形成认识事物规律要抓住一般性的科学方法。 2、通过了解磁电式电流表的工作原理，感受物理知识的相互联系。三、教学重点难点教学重点安培力的大小计算和方向的判定。教学难点用左手定则判定安培力的方向。四、学情分析安培力的方向一定与电流、磁感应强度方向垂直，但电流方向与磁感应强度的方向可以成任意角度；当电流方向与磁感应强度的方向垂直时，安培力最大。对此学生常常混淆五、教学方法实验观察法、逻辑推理法、讲解法六、课前准备 1、学生的准备：认真预习课本及学案内容 2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案演示实验：蹄形磁铁多个、导线和开关、电源、铁架台、两条平行通电直导线七、课时安排： 1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑

（二）情景引入、展示目标通过第二节的学习，我们已经初步了解磁场对通电导线的作用力。安培在这方面的研究做出了杰出的贡献，为了纪念他，人们把通电导线在磁场中所受的作用力叫做安培力。这节课我们对安培力作进一步的讨论。（三）合作探究、精讲点播 1、安培力的方向教师：安培力的方向与什么因素有关呢？演示：如图所示，连接好电路。演示实验：（1）改变电流的方向现象：导体向相反的方向运动。（2）调换磁铁两极的位置来改变磁场方向现象：导体又向相反的方向运动。教师引导学生分析得出结论（1）安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系。（2）安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面。左手定则通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线穿入手心，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。例：判断下图中导线A所受磁场力的方向。通电平行直导线间的作用力方向如何呢？演示实验：（1）电流的方向相同时现象：两平行导线相互靠近。（2）电流的方向相反时现象：两平行导线相互远离。引导学生利用已有的知识进行分析如图，两根靠近的平行直导线通入方向相同的电流时，它们相互间的作用力的方向如何?