6/61磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力第2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)1.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與電流方向不垂直時(shí)，安培力的計(jì)算方法。2.會(huì)用有效長(zhǎng)度計(jì)算安培力的大小。3.知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。4.知道電流計(jì)的基本構(gòu)造及其測(cè)電流大小和方向的基本原理。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與電流方向不垂直時(shí)，安培力的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)1.有效長(zhǎng)度的判斷。2.磁電式電流表的原理。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件教學(xué)過(guò)程新課引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了安培力的方向，知道判斷安培力的方向可以使用左手定則，以及當(dāng)B與I垂直時(shí)，安培力大小的計(jì)算。那么，當(dāng)B與I既不平行也不垂直時(shí)，安培力的大小該如何計(jì)算呢？講授新課一、安培力教師提問(wèn)：當(dāng)通電導(dǎo)線中的電流方向與磁場(chǎng)方向既不垂直也不平行時(shí)，我們應(yīng)該如何計(jì)算安培力呢？我們能不能想辦法把“不平行”轉(zhuǎn)化為“平行”或“垂直”呢？在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，導(dǎo)線中的電流為I，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線成θ角時(shí)，(如圖)導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)怎樣求解?學(xué)生思考：分解磁感應(yīng)強(qiáng)度。（可以引導(dǎo)學(xué)生回答）把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直B1＝Bsinθ，另一分量與導(dǎo)線平行B2＝Bcosθ，從右向左看上圖時(shí)，B與導(dǎo)線的關(guān)系如下圖，平行于導(dǎo)線的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定，即F＝IlB1，將B1＝Bsinθ代入得：F＝IlBsinθ。教師總結(jié)：這就是一般情況下的安培力公式表達(dá)式。教師拓展：F＝IlBsinθ適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的通電直導(dǎo)線，求彎曲導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受安培力時(shí)，l為有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)所連直線的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿l由始端流向末端，如圖所示。教師活動(dòng)：指導(dǎo)學(xué)生完成課本“遷移”部分練習(xí)。（參考答案：方法一：由安培力公式F＝BIl，與左手定則，可得ab段導(dǎo)線的安培力方向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向左。同理cd段導(dǎo)線的安培力方向垂直于導(dǎo)線與磁感線構(gòu)成的平面并斜向右。因此由平行四邊形定則對(duì)這兩個(gè)安培力進(jìn)行分解，可得沿bc段方向的安培力分力正好相互平衡，所以ab段與cd段導(dǎo)線的安培力的合力為BIl，方向豎直向上；而bc段安培力的大小為BIl，方向是豎直向上。則導(dǎo)線段abcd所受到的磁場(chǎng)的作用力的合力大小為（+1）BIl，方向是豎直向上。方法二：該導(dǎo)線可以用a和d之間的直導(dǎo)線長(zhǎng)為l來(lái)等效代替，根據(jù)F＝BIl，可知大小為，方向根據(jù)左手定則判斷，向上。）二、安培力的應(yīng)用應(yīng)用一：討論電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理應(yīng)用二：磁電式電流表教師展示：磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖教師提問(wèn)：大家觀察磁電式電流表(如圖所示)，它由哪些構(gòu)件組成的呢？學(xué)生回答：磁鐵、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴。教師提問(wèn)：為什么電流計(jì)的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？學(xué)生回答：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力。教師追問(wèn)：再具體一些，磁場(chǎng)是怎么分布的？安培力是怎么產(chǎn)生的？結(jié)合實(shí)際猜想指針偏角與電流存在什么關(guān)系？學(xué)生回答：兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向均勻分布，使線圈平面都與磁感線平行，使表盤刻度均勻。(如圖乙所示)教師歸納：(1)通電線圈在磁場(chǎng)中受安培力作用發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就越大，所以根據(jù)線圈偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以確定被測(cè)電流的大?。桓鶕?jù)線圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。（3）優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流；缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱。如果希望它測(cè)量較大的電流值，就要根據(jù)在必修第三冊(cè)中學(xué)到的方法擴(kuò)大其量程。應(yīng)用三：用電流水平“稱”安培力（或磁感應(yīng)強(qiáng)度）原理分析：設(shè)電流方向未改變時(shí)，等臂天平的左盤內(nèi)砝碼質(zhì)量為m1，右盤的質(zhì)量為m2，則由等臂天平的平衡條件，有：m1g＝m2g﹣nBIl電流方向改變之后，同理可得：（m+m1）g＝m2g+nBIl兩式相減得：B＝三、典例剖析例1．如圖所示，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)相等、夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以大小為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A.0 B.0.5BIlC.BIl D.2BIl解析：V形通電導(dǎo)線的等效長(zhǎng)度為圖中虛線部分,所以F=BIl。答案：C例2.如圖所示，兩光滑的平行金屬軌道與水平面成θ角，兩軌道間距為L(zhǎng)，一金屬棒垂直兩軌道水平放置．金屬棒質(zhì)量為m，電阻為R，軌道上端的電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。為使金屬棒能靜止在軌道上，可加一方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)是多大？解析：導(dǎo)體棒受力分析如圖所示則I＝eq\f(E,R＋r)①F安＝BIL②F安＝mgtanθ③由①②③解得B＝eq\f(mg（R＋r）tanθ,EL).答案：eq\f(mg（R＋r）tanθ,EL)例3.重量相同、形狀不同的線圈中通有大小相同的電流，放在相同的磁場(chǎng)中，用細(xì)線懸吊著，在外力F作用處于平衡狀態(tài)。其中外力F最大的是（）A． B． C． D．解析：導(dǎo)線框中都通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，由左手定則可知，安培