高中物理 第3章 第1節(jié) 磁現(xiàn)象和磁場課件 新人教版選修31

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1、 教材分析 本章是電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的重要部分，建立了磁場的概念，闡明了描述磁場的基本物理量，討論了磁場對電流及運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)這些都是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、交變電流、電磁振蕩和電磁波、原子物理等后續(xù)內(nèi)容必不可少的重要基礎(chǔ)，應(yīng)引起充分的重視全章綜合解說全章綜合解說 本章中的永磁體的磁現(xiàn)象、電流的磁場、磁場對電流的作用等內(nèi)容，在初中物理中已經(jīng)初步學(xué)過，但本章教材不是初中教材的簡單重復(fù)，而是在初中對磁現(xiàn)象的描述和定性討論磁場對電流的作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，提高到定量研究磁場的特性、磁場對電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用規(guī)律以及認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象的本質(zhì)在本章教學(xué)中要突出這種由現(xiàn)象到本質(zhì)、由定性到定量的認(rèn)識(shí)上

2、的飛躍 本章可分為三部分：第一部分(13節(jié))學(xué)習(xí)磁場的相關(guān)知識(shí)；第二部分(第4節(jié))研究磁場對電流的作用問題；第三部分(56節(jié))探究磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用，研究洛倫茲力在生活中的實(shí)際應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn) 本章重點(diǎn)：描述磁場特性的基本物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度，表達(dá)磁場對電流和運(yùn)動(dòng)電荷作用規(guī)律的基本公式和基本定則安培力公式、洛倫茲力公式和左手定則 本章難點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義、洛倫茲力公式的導(dǎo)出、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題的分析方法等等，是教學(xué)中的難點(diǎn)，在教學(xué)中要十分注意討論問題的邏輯和思想方法 1觀察與實(shí)驗(yàn)是研究電磁學(xué)最基本的方法物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，研究電磁學(xué)現(xiàn)象同樣也應(yīng)該

3、特別注意應(yīng)用觀察與實(shí)驗(yàn)的方法，一些磁現(xiàn)象看不見、摸不著，是難于直接觀察出來的，我們可以通過磁場的一些效應(yīng)來認(rèn)識(shí)它如何根據(jù)磁場所產(chǎn)生的各種效應(yīng)來認(rèn)識(shí)它，當(dāng)然主要還是通過觀察與實(shí)驗(yàn)例如，磁鐵可以吸引鐵、鈷、鎳等物體；判斷磁體的磁極及磁性的強(qiáng)弱；磁極之間的相互作用規(guī)律；鐵制物體被磁化等等，都要通過觀察與實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)由于洛倫茲力與現(xiàn)代科技聯(lián)系比較多，也可以利用互聯(lián)網(wǎng)，多查資料幫助理解質(zhì)譜儀、回旋加速器、磁流體發(fā)電機(jī)、速度選擇器的原理和應(yīng)用學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法指導(dǎo) 2本章的學(xué)習(xí)可以通過與前面學(xué)過的電場類比從而更好地理解，例如磁場與電場類比，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場強(qiáng)度類比，磁感線與電場線類比，安培力、洛倫茲力與電

4、場力類比，聯(lián)系電場知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的綜合性問題分析，通過這些問題的分析研究培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力 3本章內(nèi)容由于安培力、洛倫茲力的方向與磁場、電流方向及電荷運(yùn)動(dòng)方向間存在著較復(fù)雜的空間方位關(guān)系，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力及對物理過程和物理規(guī)律的綜合分析能力，能看懂有關(guān)示意圖，并能夠借助幾何圖形進(jìn)行物理、數(shù)學(xué)方面的推理和分析第1節(jié)磁現(xiàn)象和磁場 1了解電流的磁效應(yīng)了解電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義 2知道磁場的基本特性了解地球的磁場 3了解我國古代在磁現(xiàn)象方向的研究成果及其對人類文明的影響關(guān)注磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用要點(diǎn)一磁現(xiàn)象 1磁性：物體具有吸引鐵、鈷、鎳等

5、物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性 2磁體：具有磁性的物體叫磁體 3磁極：磁體的各個(gè)部分磁性強(qiáng)弱不同，磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極 (1)兩極：任何磁體都有兩個(gè)磁極，一個(gè)叫南極(又稱S極)，另一個(gè)叫北極(又稱N極) (2)磁極間的相互作用規(guī)律 同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引磁極之間不相互接觸也能發(fā)生力的作用，如圖所示 任何一個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極，無論怎樣分割磁體，磁極總是成對出現(xiàn)，不存在磁單極要點(diǎn)二電流的磁效應(yīng) 1奧斯特實(shí)驗(yàn) 1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)線通電后，其下方與導(dǎo)線平行的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示 2奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義：發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系 3電流的磁效應(yīng) 通電導(dǎo)體的周圍有

6、磁場，即電流的周圍有磁場，電流的磁場使放在導(dǎo)體周圍的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場的方向跟電流的方向有關(guān)這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng) 奧斯特實(shí)驗(yàn)證明了電流周圍產(chǎn)生磁場，本來是沒有條件的，但實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)必須考慮地磁場的影響，讓通電導(dǎo)線沿南北方向放置，磁場方向與地磁場方向盡量不一致，效果明顯要點(diǎn)三磁場 1定義：存在于磁體周圍或電流周圍的一種客觀存在的特殊物質(zhì)磁極和磁極間、磁極和電流間、電流和電流間的作用都是通過磁場來傳遞的 2對磁場的理解磁場的磁場的存在存在磁極的周圍和電流的周圍都存在磁場磁極的周圍和電流的周圍都存在磁場磁場的磁場的性質(zhì)性質(zhì)對放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作對放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用用

7、磁場的磁場的客觀性客觀性磁場雖然不是由分子、原子組成的，但是磁場雖然不是由分子、原子組成的，但是它和常見的其他物體一樣，是一種客觀存它和常見的其他物體一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)在的物質(zhì)磁場的磁場的方向性方向性磁場是有方向的所謂磁場的方向就是小磁場是有方向的所謂磁場的方向就是小磁針在磁場中其北極受力的方向，即小磁磁針在磁場中其北極受力的方向，即小磁針靜止時(shí)其北極所指的方向針靜止時(shí)其北極所指的方向 自然界有兩種基本的物質(zhì)形態(tài)：實(shí)物和場 (1)實(shí)物即具體的、有形的物質(zhì)形態(tài)，由物質(zhì)粒子組成 (2)場是物質(zhì)的另一種存在形態(tài)，和實(shí)物一樣也是一種客觀存在物，具有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等物質(zhì)的基本屬性要點(diǎn)四地磁場

8、1如圖所示，地球的周圍存在磁場，地球?qū)嶋H上就是一個(gè)巨大的磁體，它也有兩個(gè)磁極，地磁南極和地磁北極 2地球的地理兩極與地磁兩極的位置關(guān)系：地磁的N極在地理的南極附近，地磁的S極在地理的北極附近 3磁偏角：磁場的南北兩極與地理的南北兩極不重合，我們把地軸與磁軸之間的夾角稱為磁偏角磁偏角的數(shù)值在地球上不同的地點(diǎn)是不同的，而且，地球的磁極在緩慢地移動(dòng)，磁偏角也在緩慢地變化 4地磁場的分布和條形磁體磁場的分布近似；兩極附近地磁場最強(qiáng) 5在地球赤道平面上，地磁場的方向都是由南向北且方向水平(平行于地面)；在地表，小磁針的南極指向地理南極，這就是我們通常所說的指南針 地球上不同的地點(diǎn)地磁場的方向不同，水平分

9、量由南指向北，豎直分量在南半球豎直向上，在北半球豎直向下，因此當(dāng)涉及到地磁場方向的問題時(shí)，要注意明確在地球上的位置 下列關(guān)于磁場的說法中，正確的是() A只有磁鐵周圍才存在磁場 B磁場是假想的，不是客觀存在的 C磁場只有在磁極與磁極、磁極和通電導(dǎo)線發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生 D磁極與磁極之間、磁極與通電導(dǎo)線之間、通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的 題題 型型 1 1對磁場的理解對磁場的理解 【解析】磁鐵和電流周圍都有磁場，A錯(cuò)誤；磁場是一種客觀存在的物質(zhì)，B、C錯(cuò)誤；磁極與磁極之間、磁極與通電導(dǎo)線之間、通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的，D正確 【答案】D 【方法總結(jié)】 所有

10、的磁作用都是通過磁場發(fā)生的磁場與電場一樣，都是場物質(zhì)它不是以微粒形式存在的，而是以一種“場”的形式存在；雖然我們看不見它，也摸不著它，但我們可以通過一些方法和手段來感受到它的存在 以下說法正確的是() A磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的 B電流與電流間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的 C磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產(chǎn)生的 D磁場和電場是同一種物質(zhì) 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 1-1 解析：電流能產(chǎn)生磁場，在電流的周圍就有磁場存在，不論是磁極與磁極間，還是電流與電流間、磁極與電流間，都有相互作用的磁場力磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁極、電流有磁場力的作用；而電場最基本的性質(zhì)是對放入電場中的

11、電荷有電場力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其自身的特點(diǎn)所以只有A正確 答案：A 地球是一個(gè)大磁體：在地面上放置一個(gè)小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的以上關(guān)于地磁場的描述正確的是() AB CD 題題 型型 2 2 對地磁場的理解對地磁場的理解 【解析】地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其特點(diǎn)主要有： (1)地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近 (2)地磁場的水平分量總是從地理南極指向北極，而豎直分量則南北相反，在南半球垂直地面

12、向上，在北半球垂直地面向下 (3)在赤道平面上，距離地球表面相等的各點(diǎn)，磁場的強(qiáng)度相等，且方向水平向北故正確答案為D 【答案】D 【方法總結(jié)】 對地磁場理解的三大誤區(qū)： (1)將地理南北極與地磁場的南北極混淆，誤將地理南極(或北極)當(dāng)做地磁場的南極(或北極) (2)誤認(rèn)為地理兩極與地磁場的兩極重合事實(shí)上，兩者并不重合，地磁場的兩極在地理兩極的附近 (3)誤認(rèn)為地球上各點(diǎn)的磁場方向都是和地面平行的，事實(shí)上除赤道外，南北半球的磁場都有豎直分量 王爺爺退休后迷上了信鴿比賽，他飼養(yǎng)的信鴿小雪通體雪白，血統(tǒng)優(yōu)秀，多次在“放飛返回”比賽中獲第一名不知道讓多少人羨慕！王爺爺也很得意，為獎(jiǎng)勵(lì)小雪，王爺爺給它戴

13、上一個(gè)非常漂亮的磁性頭套這樣做對小雪在比賽中將() A不會(huì)影響它的導(dǎo)航 B不利于它的導(dǎo)航 C有助于它的導(dǎo)航 D不能確定是否會(huì)影響它的導(dǎo)航變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練 2-1 解析：地球周圍存在地磁場，信鴿靠磁場的方向來飛行，給信鴿戴上一個(gè)非常漂亮的磁性頭套，磁鐵產(chǎn)生的磁場干擾了信鴿的飛行方向，不利于它的導(dǎo)航，B選項(xiàng)正確 答案：B 1下列哪一位物理學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁場() A牛頓B安培 C洛倫茲D奧斯特 解析：發(fā)現(xiàn)了電流的磁場的科學(xué)家是奧斯特，故選D項(xiàng) 答案：D 2下列關(guān)于磁場的說法正確的是() A最基本性質(zhì)是對處于其中的磁體和電流有力的作用B磁場是看不見、摸不著、實(shí)際不存在的，是人們假想出來的一種物質(zhì)

14、 C磁場是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài) D磁場的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無則無 解析：磁場雖看不見、摸不著，但卻是客觀存在的，不是隨人的意志為轉(zhuǎn)移，它是一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，最基本的性質(zhì)是對處于其中的磁體和電流有力的作用 答案：AC 3磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，就會(huì)引起水雷的爆炸，其依據(jù)是() A磁體的吸鐵性 B磁極間的相互作用規(guī)律 C電荷間的相互作用規(guī)律 D磁場具有方向性 解析：軍艦被地磁場磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，由磁極間的相互作用就會(huì)使水雷中的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)

15、，而發(fā)生爆炸，B選項(xiàng)正確 答案：B 4鐵棒A能吸引小磁針，鐵棒B能排斥小磁針，若將鐵棒A靠近鐵棒B，則() AA、B一定互相吸引 BA、B一定互相排斥 CA、B之間可能無磁場力的作用 DA、B可能互相吸引，也可能互相排斥 解析：小磁針本身有磁性，能夠吸引沒有磁性的鐵棒，故鐵棒A可能有磁性，也可能沒有磁性；鐵棒B能排斥小磁針，說明鐵棒B一定有磁性若A無磁性，當(dāng)A靠近B時(shí)，二者相互吸引若A有磁性，則A、B兩磁體都分別有北極和南極，當(dāng)它們的同名磁極互相靠近時(shí)，互相排斥；當(dāng)它們的異名磁極互相靠近時(shí)，互相吸引這說明不論A有無磁性，它們之間總有磁場力的作用，故只有D項(xiàng)正確 答案：D 5物理實(shí)驗(yàn)都需要有一定的控制條件，奧斯特做電流磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)就應(yīng)排除地磁場對實(shí)驗(yàn)的影響下列關(guān)于奧斯特實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是() A該實(shí)驗(yàn)必須在地球赤道上進(jìn)行 B通電直導(dǎo)線必須豎直放置 C通電直導(dǎo)線應(yīng)該水平東西方向放置 D通電直導(dǎo)線可以水平南北方向放置 解析：地磁的N極在地理的南極附近，地磁的S極在地理的北極附近，地磁場方向是由南向北的，小磁針在地磁場的作用下會(huì)自動(dòng)指向北方，通電導(dǎo)線應(yīng)該水平南北方向放置，這樣小磁針在通電導(dǎo)線周圍磁場的作用下指向東西方向，表明電流周圍有磁場，通電導(dǎo)線不一定放置在地球赤道上，D選項(xiàng)正確 答案：D