高中物理選擇性必修二安培力

高中物理選擇性必修二安培力2024-01-25匯報人：AAcontents目錄課程介紹與目標磁場與電流相互作用磁場對運動電荷作用力電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律交變電流產(chǎn)生及描述電磁波發(fā)射、傳播和接收總結(jié)回顧與拓展延伸CHAPTER課程介紹與目標01

高中物理選擇性必修二概述高中物理選擇性必修二是高中物理學(xué)科的重要組成部分，涵蓋了電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理等多個領(lǐng)域的內(nèi)容。本課程旨在幫助學(xué)生深入理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握基本的物理概念和規(guī)律，并培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能和科學(xué)思維方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以更好地適應(yīng)大學(xué)階段的物理學(xué)習(xí)，并為將來從事科學(xué)研究和技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。掌握安培力的概念、公式和單位，理解安培力與電流、磁場之間的關(guān)系。能夠運用安培力公式解決簡單的實際問題，如計算導(dǎo)線在磁場中所受的安培力。了解安培力在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，如電動機、電磁鐵等。安培力章節(jié)目標與要求010204學(xué)習(xí)方法與建議認真聽講，做好筆記，及時復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識。多做練習(xí)題，加深對安培力概念和公式的理解。通過實驗探究安培力的規(guī)律和應(yīng)用，提高實驗技能和動手能力。閱讀相關(guān)教材和參考書目，拓寬知識面和視野。03CHAPTER磁場與電流相互作用02通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用力稱為安培力，其方向垂直于磁場和電流所構(gòu)成的平面，遵循左手定則。安培力的大小與導(dǎo)線在磁場中的有效長度、電流強度及磁感應(yīng)強度有關(guān)，具體表達式為F=BILsinθ，其中θ為電流方向與磁場方向的夾角。當導(dǎo)線與磁場方向垂直時，安培力最大，為F=BIL；當導(dǎo)線與磁場方向平行時，安培力為零。磁場對通電導(dǎo)線作用力VS左手定則是判斷通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力方向的法則，具體為：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時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。左手定則在電磁學(xué)中的應(yīng)用非常廣泛，如判斷洛倫茲力方向、判斷感應(yīng)電流方向等。左手定則及應(yīng)用磁感應(yīng)強度是描述磁場強弱的物理量，其大小與磁場中某點的磁場方向和放入該點的通電導(dǎo)線所受安培力的比值有關(guān)。在國際單位制中，磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉（T），其定義式為B=F/ILsinθ，其中F為通電導(dǎo)線所受安培力，I為電流強度，L為導(dǎo)線在磁場中的有效長度，θ為電流方向與磁場方向的夾角。磁感應(yīng)強度與安培力的關(guān)系反映了磁場對電流的作用性質(zhì)，是電磁學(xué)中的重要概念之一。磁感應(yīng)強度與安培力關(guān)系CHAPTER磁場對運動電荷作用力03磁場對運動電荷的作用力叫做洛倫茲力。洛倫茲力F=qvB。其中q為電荷量，v為電荷速度，B為磁感應(yīng)強度。公式根據(jù)左手定則判斷，洛倫茲力的方向垂直于磁場方向和電荷運動方向所構(gòu)成的平面，指向由磁場方向和電荷運動方向共同決定。方向洛倫茲力概念及公式運動半徑和周期粒子的運動半徑和周期與粒子的速度、電荷量、磁感應(yīng)強度以及粒子的質(zhì)量有關(guān)。具體公式為r=mv/qB，T=2πm/qB。勻速圓周運動當帶電粒子垂直射入勻強磁場時，洛倫茲力提供向心力，粒子做勻速圓周運動。運動軌跡粒子的運動軌跡是一個圓，圓心位于粒子入射點和出射點連線的中垂線上，且圓心角等于速度偏轉(zhuǎn)角的兩倍。帶電粒子在勻強磁場中運動規(guī)律當電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體中的載流子在磁場中受到洛倫茲力的作用，使得載流子在導(dǎo)體兩側(cè)聚集形成電勢差。原理霍爾效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于測量磁場、電流以及制作霍爾元件等領(lǐng)域。例如，利用霍爾效應(yīng)可以制作霍爾傳感器，用于測量轉(zhuǎn)速、位置、角度等物理量。應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理及應(yīng)用CHAPTER電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律0403法拉第電磁感應(yīng)定律與楞次定律的關(guān)系法拉第電磁感應(yīng)定律是定量計算感應(yīng)電動勢的公式，而楞次定律則是定性地描述了感應(yīng)電流的方向。01法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。02法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用用于計算感應(yīng)電動勢的大小，從而分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容及應(yīng)用楞次定律內(nèi)容01感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律理解02當穿過回路的磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反；當穿過回路的磁通量減小時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。楞次定律判斷方法03根據(jù)原磁場的變化情況，利用右手定則判斷出感應(yīng)電流的磁場方向，再根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向判斷出感應(yīng)電流的方向。楞次定律理解及判斷方法自感現(xiàn)象由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動勢的方向總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化?；ジ鞋F(xiàn)象由于兩個線圈的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。互感電動勢的方向同樣遵循楞次定律。自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象的應(yīng)用在電子線路中，常利用自感和互感現(xiàn)象來實現(xiàn)對電流或電壓的調(diào)節(jié)和控制，如變壓器、電感器等。同時，也需要注意自感和互感現(xiàn)象可能帶來的負面影響，如引起電路中的振蕩或干擾等。自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象分析CHAPTER交變電流產(chǎn)生及描述05當閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中就會產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交變電流。產(chǎn)生原理電流的大小和方向都隨時間按正弦函數(shù)規(guī)律變化。特點正弦式交變電流產(chǎn)生原理和特點峰值交變電流在一個周期內(nèi)所能達到的最大值，用Em和Im表示。有效值讓交變電流與恒定電流分別通過大小相同的電阻，如果在交變電流的一個周期內(nèi)它們產(chǎn)生的熱量相等，就把這個恒定電流的數(shù)值叫做這一交變電流的有效值。周期和頻率周期是交流電完成一次周期性變化所需的時間，用T表示，單位是秒；頻率是交流電在單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，用f表示，單位是赫茲。010203描述交變電流物理量變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的裝置。主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。在理想變壓器中，原、副線圈的電壓之比等于其匝數(shù)之比，即U1/U2=n1/n2。同時，輸入功率等于輸出功率，即P1=P2。變壓器工作原理和電壓變換關(guān)系電壓變換關(guān)系工作原理CHAPTER電磁波發(fā)射、傳播和接收06電磁波產(chǎn)生條件變化的電場和磁場相互激發(fā)，形成電磁波。發(fā)射過程天線將高頻振蕩電流轉(zhuǎn)化為電磁波，并向空中輻射。電磁波產(chǎn)生條件和發(fā)射過程電磁波在真空中的傳播速度約為$3times10^8m/s$，與光速相同。傳播速度電磁波具有橫波性質(zhì)，能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。特點電磁波在真空中傳播速度及特點接收原理接收天線將空中的電磁波轉(zhuǎn)化為高頻振蕩電流。檢波過程通過檢波器將高頻振蕩電流中的音頻信號提取出來，經(jīng)過放大和處理后還原成原始信號。電磁波接收原理及檢波過程CHAPTER總結(jié)回顧與拓展延伸07安培力的定義和公式安培力是電流在磁場中所受的力，其大小與電流、磁感應(yīng)強度和導(dǎo)線在磁場中的方向有關(guān)。公式為F=BILsinθ，其中F為安培力，B為磁感應(yīng)強度，I為電流強度，L為導(dǎo)線在磁場中的長度，θ為電流方向與磁場方向的夾角。安培力的方向安培力的方向可用左手定則來判斷，即伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時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。安培力與洛倫茲力的關(guān)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)。當導(dǎo)線中帶電粒子在磁場中運動時，會受到洛倫茲力的作用，這些洛倫茲力的合力就是導(dǎo)線所受的安培力。關(guān)鍵知識點總結(jié)回顧認為安培力的大小與導(dǎo)線的長度成正比。實際上，安培力的大小與導(dǎo)線在磁場中的有效長度成正比，有效長度指的是導(dǎo)線兩端點在磁場中的連線長度。誤區(qū)一認為安培力的方向總是與磁場方向垂直。實際上，當電流方向與磁場方向平行時，安培力為零；當電流方向與磁場方向垂直時，安培力最大。因此，安培力的方向不一定與磁場方向垂直。誤區(qū)二在計算安培力的大小時，容易忽略公式中的sinθ，導(dǎo)致計算結(jié)果錯誤。易錯點一在使用左手定則判斷安培力方向時，容易將磁感線方向和電流方向混淆，導(dǎo)致判斷錯誤。易錯點二常見誤區(qū)和易錯點提示超導(dǎo)材料是一種在低溫下電阻為零的材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。在超導(dǎo)材料中，電流可以無損耗地流動，因此可以產(chǎn)生強大的安培力。目前，科學(xué)家們正在研究如何利用超導(dǎo)材料中的安培力來開發(fā)新的超導(dǎo)電機和超導(dǎo)磁懸浮