2018-2019高中物理 第2章 打開(kāi)電磁聯(lián)系的大門 2.1 揭示電磁聯(lián)系的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)案 滬科版選修1 -1.doc

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2．1　揭示電磁聯(lián)系的第一個(gè)實(shí)驗(yàn) 1．(3分)如圖211所示，兩根完全相同的絕緣細(xì)線，把兩個(gè)質(zhì)量相等的小球懸掛在同一點(diǎn)O上，甲球的電荷量大于乙球的電荷量，則(　　) 圖211 A．甲、乙兩球都帶正電 B．甲、乙兩球都帶負(fù)電 C．甲球受到的靜電力大于乙球受到的靜電力 D．甲、乙兩球受到的靜電力大小相等 【解析】　從兩球互相遠(yuǎn)離的現(xiàn)象來(lái)看，兩球應(yīng)該帶的是同種電荷，但不能肯定小球究竟帶的是哪種電荷；由于甲和乙之間的作用力屬于作用力和反作用力，故這兩個(gè)力一定大小相等、方向相反，故D正確． 【答案】　D 2．(3分)下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì) B．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的 C．磁鐵吸引鐵釘、鐵屑的作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的 D．磁場(chǎng)只存在于磁鐵內(nèi)部 【解析】　磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種物質(zhì)．磁極間相互作用就是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的，A、B、C均正確，磁場(chǎng)在磁鐵內(nèi)外部都存在．D錯(cuò)誤．故選D. 【答案】　D 3．(4分)在地球表面某處存在一豎直方向的電場(chǎng)，一帶電荷量為－q、質(zhì)量為m的粒子在此電場(chǎng)中恰好能懸浮于空中，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是________，由此可知該處地球表面帶________電荷(填“正”或“負(fù)”)． 【解析】　帶負(fù)電的粒子受重力和電場(chǎng)力平衡，所以電場(chǎng)力應(yīng)向上，場(chǎng)強(qiáng)向下，地球表面帶負(fù)電． 【答案】　向下　負(fù) 課 標(biāo) 導(dǎo) 思 1.了解前人對(duì)磁的探究過(guò)程，了解奧斯特實(shí)驗(yàn)，知道幾種典型磁場(chǎng)的特點(diǎn). 2.知道安培定則，能用安培定則判定電流周圍磁場(chǎng)的磁感線分布．(重點(diǎn)＋難點(diǎn)) 一、吉爾伯特的斷言 1．吉爾伯特于1600年出版的巨著《論磁》是物理學(xué)史上第一部系統(tǒng)闡述磁現(xiàn)象的科學(xué)著作． 2．吉爾伯特的認(rèn)識(shí)誤區(qū)：他認(rèn)為電與磁是兩種截然無(wú)關(guān)的現(xiàn)象，并得到庫(kù)侖的認(rèn)可．早期電磁學(xué)領(lǐng)域中兩位杰出的先驅(qū)者的觀點(diǎn)深深影響著科學(xué)家的思想，以至在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人們都將電和磁作為孤立的問(wèn)題加以研究． 二、奧斯特的探索 1．18世紀(jì)中葉陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象 (1)1713年，一名英國(guó)商人發(fā)現(xiàn)，雷電過(guò)后，他的新刀叉竟帶上磁性． (2)1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)，萊頓瓶放電后，縫紉針被磁化了． 2．奧斯特的探索 (1)奧斯特的觀念：信奉自然力是統(tǒng)一的，可以相互轉(zhuǎn)化，物理學(xué)不再是關(guān)于運(yùn)動(dòng)、熱、光、空氣、電磁以及我們所知道的任何其他現(xiàn)象的零散羅列，我們將把整個(gè)宇宙容納在一個(gè)體系中． (2)丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特通過(guò)多年的探索，在1820年通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線可以使小磁針偏轉(zhuǎn)，從而證明了電流的磁效應(yīng)． (3)奧斯特的發(fā)現(xiàn)終于使分離了千百年的電與磁，被小磁針的偏轉(zhuǎn)聯(lián)系在一起了． 3．小磁針“偏轉(zhuǎn)”的實(shí)質(zhì) 通電導(dǎo)線跟磁體一樣，能產(chǎn)生磁場(chǎng)，它就是依靠磁場(chǎng)這種物質(zhì)對(duì)磁針發(fā)生作用的． 即 三、安培的貢獻(xiàn) 1．安培根據(jù)通電直導(dǎo)線對(duì)不同位置處的磁針的作用總結(jié)出判斷電流磁場(chǎng)方向的右手螺旋法則(即安培定則)． 2．安培定則 (1)通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致．彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向． (2)通電螺線管磁場(chǎng)：用右手握住螺線管．讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向．也就是說(shuō)，大拇指指向通電螺線管的北(N)極． 四、奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義 奧斯特的發(fā)現(xiàn)為電磁學(xué)的研究開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，它對(duì)人們認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)特征和研究事物間的聯(lián)系都有很大的推動(dòng)作用．根據(jù)奧斯特實(shí)驗(yàn)所揭示的電流磁效應(yīng)，很快研制出了電磁鐵，在生產(chǎn)實(shí)踐中體現(xiàn)了它的價(jià)值． 一、對(duì)磁場(chǎng)的理解 磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是物質(zhì)．磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)，說(shuō)它“特殊”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ?jiàn)的以分子、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒組成的物質(zhì)的形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在；說(shuō)它是“物質(zhì)”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ?jiàn)的實(shí)物一樣，能對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用．因此我們說(shuō)磁場(chǎng)和我們常見(jiàn)的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)．磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生的． 【特別提醒】　磁場(chǎng)力是非接觸力，磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì)，具有力的性質(zhì)也具有能的性質(zhì).磁體之間的磁場(chǎng)力通過(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生. 二、電流周圍的磁場(chǎng) 直線電流的磁場(chǎng) 通電螺線管的磁場(chǎng) 環(huán)形電流的磁場(chǎng) 特點(diǎn) 無(wú)磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場(chǎng)越小 與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似，管內(nèi)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，管外為非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 環(huán)形電流的兩側(cè)，是N極和S極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越小 安培定則 立體圖 橫截面圖 縱截面圖 【深化探究】　我們利用電場(chǎng)線和磁感線分別形象地描述電場(chǎng)和磁場(chǎng)，那么磁感線與電場(chǎng)線有什么不同之處？ 提示：磁感線是閉合曲線，電場(chǎng)線起于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處)，止于負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處). 一、電流的磁效應(yīng) 　在做“奧斯特實(shí)驗(yàn)”時(shí)，下列操作現(xiàn)象最明顯的是(　　) A．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上 B．沿電流方向放置磁針，使磁針在導(dǎo)線的正下方 C．通電導(dǎo)線沿南北方向放置在磁針的正上方 D．通電導(dǎo)線沿東西方向放置在磁針的正上方 【導(dǎo)析】　認(rèn)真閱讀教材中奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁場(chǎng)的史實(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探索的艱苦與偶然性． 【解析】　把導(dǎo)線沿南北方向放置在靜止于地磁場(chǎng)中的磁針的正上方，通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn)．故選C. 【答案】　C 奧斯特的實(shí)驗(yàn) 本題通過(guò)奧斯特實(shí)驗(yàn)考查小磁針在電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)．但要注意，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)對(duì)磁針的影響． 1．如圖212所示，把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方附近．當(dāng)導(dǎo)線中通有電流時(shí)，磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)．首先發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的物理學(xué)家是(　　) 圖212 A．伽利略　　　　　　 B．牛頓 C．奧斯特 D．愛(ài)因斯坦 【答案】　C 二、安培定則的應(yīng)用 　在圖213中，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場(chǎng)中某處小磁針N極的指向或磁感線方向．請(qǐng)畫(huà)出對(duì)應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向． 圖213 【導(dǎo)析】　靈活利用安培定則，根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)小磁針的作用特點(diǎn)加以分析判斷． 【解析】　根據(jù)安培定則，可以確定： 【答案】　如圖所示． 應(yīng)用安培定則注意的問(wèn)題 應(yīng)用安培定則時(shí)，要注意直線電流和環(huán)形電流的區(qū)別，同時(shí)要看清所給圖示是立體圖、橫截面圖還是縱截面圖． 2．(多選)如圖214所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過(guò)小磁針上方．若帶電粒子飛過(guò)小磁針上方的瞬間，小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，則帶電粒子可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：17592024】 圖214 A．向右飛行的正離子束 B．向左飛行的正離子束 C．向右飛行的負(fù)離子束 D．向左飛行的負(fù)離子束 【解析】　由小磁針N極向紙面內(nèi)偏轉(zhuǎn)，知離子束下方磁感線垂直紙面向里，由安培定則可知，位于小磁針上方帶電粒子形成的直線電流方向向右．故A、D正確． 【答案】　AD 1．人們?cè)缭诠?、7世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)了磁石吸鐵、磁石指南等現(xiàn)象，如圖215所示是最早的指南儀器——司南，形似勺子、勺柄是其南極，則司南靜止時(shí)，勺柄所指的方向是(　　) 圖215 A．東方　　　　　　　 B．北方 C．西方 D．南方 【解析】　地球磁場(chǎng)的地磁北極在地理南極附近，地磁南極在地理北極附近．由于司南勺柄是其南極，靜止時(shí)應(yīng)指向地磁北極，即指向地理南極． 【答案】　D 2．磁場(chǎng)中任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向規(guī)定為，小磁針在磁場(chǎng)中(　　) A．受磁場(chǎng)力的方向 B．北極所受磁場(chǎng)力的方向 C．南極所受磁場(chǎng)力的方向 D．受磁場(chǎng)力作用轉(zhuǎn)動(dòng)的方向 【解析】　物理學(xué)規(guī)定磁場(chǎng)中任意一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向?yàn)樾〈裴槺睒O所受磁場(chǎng)力的方向，或靜止時(shí)小磁針北極的指向． 【答案】　B 3．(多選)下列哪些物體周圍一定存在著磁場(chǎng)(　　) A．地球　　　　　　 B．通電導(dǎo)線 C．電子束 D．靜止的帶電金屬球 【解析】　磁體及運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在磁場(chǎng)，所以靜止的帶電金屬球周圍不存在磁場(chǎng)，A、B、C正確． 【答案】　ABC 4．下列各圖為電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布圖，正確的分布圖是(　　) A．①③　　　B．②③　　　C．①④　　　D．②④ 【解析】　根據(jù)安培安則可知，①④正確． 【答案】　C 5．圖中電磁鐵的N、S極標(biāo)的正確的是(　　) 【解析】　根據(jù)電池的接法和導(dǎo)線的繞向以及安培定則可判斷選項(xiàng)B正確． 【答案】　B