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3-1.ppt

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第三章磁場 教材分析本章是電磁學(xué)基礎(chǔ)知識的重要部分 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動電荷的作用規(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 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 磁場對電流和運動電荷的作用規(guī)律以及認(rèn)識磁現(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)識上的飛躍 本章可分為三部分 第一部分 1 3節(jié) 學(xué)習(xí)磁場的相關(guān)知識 第二部分 第4節(jié) 研究磁場對電流的作用問題 第三部分 5 6節(jié) 探究磁場對運動電荷的作用 研究洛倫茲力在生活中的實際應(yīng)用 重點難點本章重點 描述磁場特性的基本物理量 磁感應(yīng)強度 表達磁場對電流和運動電荷作用規(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 磁感應(yīng)強度的定義 洛倫茲力公式的導(dǎo)出 帶電粒子在勻強磁場中的運動以及帶電粒子在復(fù)合場中運動問題的分析方法等等 是教學(xué)中的難點 在教學(xué)中要十分注意討論問題的邏輯和思想方法 1 觀察與實驗是研究電磁學(xué)最基本的方法 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科 研究電磁學(xué)現(xiàn)象同樣也應(yīng)該特別注意應(yīng)用觀察與實驗的方法 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)識它 如何根據(jù)磁場所產(chǎn)生的各種效應(yīng)來認(rèn)識它 當(dāng)然主要還是通過觀察與實驗 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 都要通過觀察與實驗來實現(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 速度選擇器的原理和應(yīng)用 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)強度與電場強度類比 磁感線與電場線類比 安培力 洛倫茲力與電場力類比 聯(lián)系電場知識和力學(xué)知識的綜合性問題分析 通過這些問題的分析研究培養(yǎng)自己綜合運用知識解決實際問題的能力 3 本章內(nèi)容由于安培力 洛倫茲力的方向與磁場 電流方向及電荷運動方向間存在著較復(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 要點一磁現(xiàn)象1 磁性 物體具有吸引鐵 鈷 鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性 2 磁體 具有磁性的物體叫磁體 3 磁極 磁體的各個部分磁性強弱不同 磁體上磁性最強的區(qū)域叫磁極 1 兩極 任何磁體都有兩個磁極 一個叫南極 又稱S極 另一個叫北極 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 任何一個磁體都有兩個磁極 無論怎樣分割磁體 磁極總是成對出現(xiàn) 不存在磁單極 要點二電流的磁效應(yīng)1 奧斯特實驗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 奧斯特實驗的意義 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) 奧斯特實驗證明了電流周圍產(chǎn)生磁場 本來是沒有條件的 但實際實驗時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 自然界有兩種基本的物質(zhì)形態(tài) 實物和場 1 實物即具體的 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) 和實物一樣也是一種客觀存在物 具有質(zhì)量 能量 動量等物質(zhì)的基本屬性 要點四地磁場1 如圖所示 地球的周圍存在磁場 地球?qū)嶋H上就是一個巨大的磁體 它也有兩個磁極 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是不同的 而且 地球的磁極在緩慢地移動 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 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 地球上不同的地點地磁場的方向不同 水平分量由南指向北 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 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 解析 磁鐵和電流周圍都有磁場 A錯誤 磁場是一種客觀存在的物質(zhì) B C錯誤 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 所以只有A正確 答案 A 地球是一個大磁體 在地面上放置一個小磁針 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 A B C D 解析 地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似 其特點主要有 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 磁場的強度相等 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)為地球上各點的磁場方向都是和地面平行的 事實上除赤道外 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 為獎勵小雪 王爺爺給它戴上一個非常漂亮的磁性頭套 這樣做對小雪在比賽中將 A 不會影響它的導(dǎo)航B 不利于它的導(dǎo)航C 有助于它的導(dǎo)航D 不能確定是否會影響它的導(dǎo)航 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 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 實際不存在的 是人們假想出來的一種物質(zhì)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 磁性水雷是用一個可以繞軸轉(zhuǎn)動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浮動的磁體 當(dāng)軍艦接近磁性水雷時 就會引起水雷的爆炸 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浮動的磁體 當(dāng)軍艦接近磁性水雷時 由磁極間的相互作用就會使水雷中的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動 而發(fā)生爆炸 B選項正確 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 A A B一定互相吸引B A B一定互相排斥C A B之間可能無磁場力的作用D A 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 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 互相排斥 當(dāng)它們的異名磁極互相靠近時 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項正確 答案 D 5 物理實驗都需要有一定的控制條件 奧斯特做電流磁效應(yīng)實驗時就應(yīng)排除地磁場對實驗的影響 下列關(guān)于奧斯特實驗的說法中正確的是 A 該實驗必須在地球赤道上進行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自動指向北方 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選項正確 答案 D