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

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(chǎng)的概念，闡明了描述磁場(chǎng)的基本物理量，討論了磁場(chǎng)對(duì)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(shuō)全章綜合解說(shuō) 本章中的永磁體的磁現(xiàn)象、電流的磁場(chǎng)、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用等內(nèi)容，在初中物理中已經(jīng)初步學(xué)過(guò)，但本章教材不是初中教材的簡(jiǎn)單重復(fù)，而是在初中對(duì)磁現(xiàn)象的描述和定性討論磁場(chǎng)對(duì)電流的作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，提高到定量研究磁場(chǎng)的特性、磁場(chǎng)對(duì)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)上的飛躍 本章可分為三部分：第一部分(13節(jié))學(xué)習(xí)磁場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)；第二部分(第4節(jié))研究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用問(wèn)題；第三部分(56節(jié))探究磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)特性的基本物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度，表達(dá)磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)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(wèn)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(mén)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(jiàn)、摸不著，是難于直接觀察出來(lái)的，我們可以通過(guò)磁場(chǎng)的一些效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)它如何根據(jù)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的各種效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)它，當(dāng)然主要還是通過(guò)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(guò)觀察與實(shí)驗(yàn)來(lái)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(guò)與前面學(xué)過(guò)的電場(chǎng)類(lèi)比從而更好地理解，例如磁場(chǎng)與電場(chǎng)類(lèi)比，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度類(lèi)比，磁感線與電場(chǎng)線類(lèi)比，安培力、洛倫茲力與電場(chǎng)力類(lèi)比，聯(lián)系電場(chǎng)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)的綜合性問(wèn)題分析，通過(guò)這些問(wèn)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(wèn)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(chǎng)、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(duì)物理過(guò)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(chǎng) 1了解電流的磁效應(yīng)了解電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，體會(huì)奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義 2知道磁場(chǎng)的基本特性了解地球的磁場(chǎng) 3了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方向的研究成果及其對(duì)人類(lèi)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(chēng)S極)，另一個(gè)叫北極(又稱(chēng)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(wú)論怎樣分割磁體，磁極總是成對(duì)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?jiàn)W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?chē)写艌?chǎng)，即電流的周?chē)写艌?chǎng)，電流的磁場(chǎng)使放在導(dǎo)體周?chē)拇裴槹l(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)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?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，本來(lái)是沒(méi)有條件的，但實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)必須考慮地磁場(chǎng)的影響，讓通電導(dǎo)線沿南北方向放置，磁場(chǎng)方向與地磁場(chǎng)方向盡量不一致，效果明顯要點(diǎn)三磁場(chǎng) 1定義：存在于磁體周?chē)螂娏髦車(chē)囊环N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(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的 2對(duì)磁場(chǎng)的理解磁場(chǎng)的磁場(chǎng)的存在存在磁極的周?chē)碗娏鞯闹車(chē)即嬖诖艌?chǎng)磁極的周?chē)碗娏鞯闹車(chē)即嬖诖艌?chǎng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)的性質(zhì)性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)線產(chǎn)生力的作用用磁場(chǎng)的磁場(chǎng)的客觀性客觀性磁場(chǎng)雖然不是由分子、原子組成的，但是磁場(chǎng)雖然不是由分子、原子組成的，但是它和常見(jiàn)的其他物體一樣，是一種客觀存它和常見(jiàn)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(chǎng)的磁場(chǎng)的方向性方向性磁場(chǎng)是有方向的所謂磁場(chǎng)的方向就是小磁場(chǎng)是有方向的所謂磁場(chǎng)的方向就是小磁針在磁場(chǎng)中其北極受力的方向，即小磁磁針在磁場(chǎng)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(chǎng) (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(chǎng)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(chǎng) 1如圖所示，地球的周?chē)嬖诖艌?chǎng)，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(chǎng)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(chēng)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(chǎng)的分布和條形磁體磁場(chǎng)的分布近似；兩極附近地磁場(chǎng)最強(qiáng) 5在地球赤道平面上，地磁場(chǎng)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(shuō)的指南針 地球上不同的地點(diǎn)地磁場(chǎng)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(chǎng)方向的問(wèn)題時(shí)，要注意明確在地球上的位置 下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是() A只有磁鐵周?chē)糯嬖诖艌?chǎng) B磁場(chǎng)是假想的，不是客觀存在的 C磁場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的 題題 型型 1 1對(duì)磁場(chǎng)的理解對(duì)磁場(chǎng)的理解 【解析】磁鐵和電流周?chē)加写艌?chǎng)，A錯(cuò)誤；磁場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是場(chǎng)物質(zhì)它不是以微粒形式存在的，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在；雖然我們看不見(jiàn)它，也摸不著它，但我們可以通過(guò)一些方法和手段來(lái)感受到它的存在 以下說(shuō)法正確的是() A磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B電流與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的 C磁極與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)與磁場(chǎng)而共同產(chǎn)生的 D磁場(chǎng)和電場(chǎng)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(chǎng)，在電流的周?chē)陀写艌?chǎng)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(chǎng)力磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁極、電流有磁場(chǎng)力的作用；而電場(chǎng)最基本的性質(zhì)是對(duì)放入電場(chǎng)中的電荷有電場(chǎng)力的作用，因此，磁場(chǎng)和電場(chǎng)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(chǎng)的南極；地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場(chǎng)的方向和地面平行；北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的以上關(guān)于地磁場(chǎng)的描述正確的是() AB CD 題題 型型 2 2 對(duì)地磁場(chǎng)的理解對(duì)地磁場(chǎng)的理解 【解析】地球的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，其特點(diǎn)主要有： (1)地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近 (2)地磁場(chǎng)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(diǎn)，磁場(chǎng)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(duì)地磁場(chǎng)理解的三大誤區(qū)： (1)將地理南北極與地磁場(chǎng)的南北極混淆，誤將地理南極(或北極)當(dāng)做地磁場(chǎng)的南極(或北極) (2)誤認(rèn)為地理兩極與地磁場(chǎng)的兩極重合事實(shí)上，兩者并不重合，地磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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，王爺爺給它戴上一個(gè)非常漂亮的磁性頭套這樣做對(duì)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?chē)嬖诘卮艌?chǎng)，信鴿靠磁場(chǎng)的方向來(lái)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(chǎng)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(chǎng)() 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(chǎng)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(chǎng)的說(shuō)法正確的是() A最基本性質(zhì)是對(duì)處于其中的磁體和電流有力的作用B磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著、實(shí)際不存在的，是人們假想出來(lái)的一種物質(zhì) C磁場(chǎng)是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài) D磁場(chǎng)的存在與否決定于人的思想，想其有則有，想其無(wú)則無(wú) 解析：磁場(chǎng)雖看不見(jiàn)、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(duì)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(lái)控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)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(chǎng)具有方向性 解析：軍艦被地磁場(chǎng)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)，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(wú)磁場(chǎng)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(méi)有磁性的鐵棒，故鐵棒A可能有磁性，也可能沒(méi)有磁性；鐵棒B能排斥小磁針，說(shuō)明鐵棒B一定有磁性若A無(wú)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(shuō)明不論A有無(wú)磁性，它們之間總有磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響下列關(guān)于奧斯特實(shí)驗(yàn)的說(shuō)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(chǎng)方向是由南向北的，小磁針在地磁場(chǎng)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?chē)艌?chǎng)的作用下指向東西方向，表明電流周?chē)写艌?chǎng)，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