教科版选修31 第3章 第1节　磁现象　磁场 课件（41张）.ppt

第三章磁场 教师参考 一 课程标准1 内容标准 1 列举磁现象在生活 生产中的应用 了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响 关注与磁相关的现代技术发展 2 了解磁场 知道磁感应强度和磁通量 会用磁感线描述磁场 会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 3 通过实验 认识安培力 会判断安培力的方向 会计算匀强磁场中安培力的大小 4 通过实验 认识洛伦兹力 会判断洛伦兹力的方向 会计算洛伦兹力的大小 了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用 2 活动建议 1 用电磁继电器安装一个自动控制电路 2 观察电视显像管偏转线圈的结构 讨论控制电子束偏转的原理 二 高考内容及要求1 磁场 磁感应强度 磁感线 2 通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 3 安培力 安培力的方向 4 匀强磁场中的安培力 5 洛伦兹力 洛伦兹力的方向 6 洛伦兹力公式 7 带电粒子在匀强磁场中的运动 8 质谱仪和回旋加速器 说明 1 安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况 2 洛伦兹力的计算只限于速度和磁场方向垂直的情况 三 教学建议本章的内容核心是 磁感应强度b 磁感线及磁通量 安培力和洛伦兹力 教学中要注意讲解和引导学生理解 掌握 1 在教学中要有意识地 恰当地运用类比方法 如磁场与电场类比 磁感应强度与电场强度类比 磁感线与电场线类比 安培力与电场力类比等 2 本章的核心概念是磁感应强度 此概念抽象 难理解 教学中要按照教材内容的编排顺序 先引导学生认识 明确 磁场有强弱和方向 再通过实验感受 磁场对通电导线的作用力 与 磁场的强弱和方向 有关 最后类比于电场强度e的定义 磁感应强度b 的定义自然得出 教学中要时刻注意概念的渗透 难点得以突破 3 注意教学中物理规律与新科技的结合 让学生体验科学的魅力 第1节磁现象磁场 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 掌握各种磁感线的分布规律难点 用安培定则判断电流周围磁感线的方向 教材梳理 一 磁现象1 我国古代对磁现象的认识及应用在时期已发现天然磁石具有吸引铁的现象和指示方向的特征 北宋时期我们的祖先发明了 并很快用于 其后100多年传入欧洲 史记 和 本草纲目 中记载了能治疗疾病 2 电与磁的相互联系现象及第二次产业革命奥斯特发现的翻开了研究电与磁相互关系的新篇章 法拉第发现的打开了电气化技术时代的大门 春秋战国 南北 指南针 磁石 电流磁效应 电磁感应现象 航海 3 信息技术及生物体中的磁现象某些磁性物质能够把对它的作用记录下来 长久保存并在一定条件下复现 人们利用这种原理制成了各种信息的或设备 人们还发现生物体中也具有磁现象 磁场 磁存储部件 想一想我国古代四大发明中的 司南 是根据什么原理制成的 答案 根据磁体具有指示南北方向的特征及地磁场的分布 二 磁场1 磁场 磁体和周围有磁场 一切都是通过磁场来实现的 2 磁感线 磁感线是一些假想的有的曲线 可以形象地描述磁场的方向和 曲线上每一点的为该点的磁场方向 曲线的表示磁场的强弱 曲线的地方磁场弱 曲线的地方磁场强 电流 磁相互作用 方向 切线方向 疏密 疏 密 强弱 3 磁场的方向 在磁场中某一点小磁针的方向 即小磁针静止时n极所指方向就是该点磁场的方向 4 几种常见的磁场 1 磁体周围的磁场 2 电流周围的磁场 通电直导线 或直线电流 周围的磁场用右手握住导线 让伸直的拇指所指的方向跟电流方向 弯曲的四指所指的方向就是环绕的方向 n极所受磁力 一致 磁感线 环形电流或螺线管周围的磁场让右手弯曲的四指与环形电流的方向 伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上的方向或通电螺线管的n极 3 地磁场 地球是个大磁体 其内部和外部都存在磁场 如图所示 地磁场特点在赤道附近 地磁场沿方向 在地磁南极和北极 地磁场沿方向 在其他地方 地磁场与水平面成一定角度 一致 磁感线 水平 竖直 答案 不是 磁铁周围被磁化的铁屑描述了磁铁周围磁场的分布规律 使看不见 摸不着的磁场变得具体形象 事实上 不管磁体周围是否有铁屑存在 磁体周围的磁场都总是存在 而磁感线只是为了研究磁场引进的假想的线 并不是真实存在的 是科学家们用虚拟的图线 来描述抽象概念的一种重要的科学研究方法 想一想教材p82图3 1 8中 将磁铁放在有机玻璃板下 把铁屑撒在有机玻璃板上 轻轻敲打玻璃板 会发现铁屑排列成一些有规律的曲线 磁铁位置变动 铁屑的排列也变动 这些由铁屑排列成的线就是磁感线吗 1 磁场是一种客观存在的物质 2 通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的 3 通电螺线管内部的磁感线的方向是从n极指向s极 4 磁场中小磁针n极的受力方向就是磁场的方向 思考判断 答案 1 2 3 4 要点一对磁场的理解 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 奥斯特发现了通电导线周围存在着磁场 你知道这一发现有怎样的重大意义吗 答案 奥斯特的发现使人们认识到电和磁之间应该存在着某种联系 开启了研究电与磁联系的大门 经过不懈努力 科学家探索出了磁能生电的规律 从此使人类进入到电气化的时代 导致了人类历史上的第二次产业革命 大大促进了生产力以及整个社会的发展 要点归纳 1 对磁场的认识 1 定义 磁体或电流周围存在一种特殊物质 能够传递磁体和磁体之间 磁体和电流之间 电流和电流之间的相互作用 这种特殊的物质叫做磁场 2 基本性质 对放入其中的磁极或电流产生力的作用 3 客观性 磁场虽然不是由分子 原子组成的 但是它和常见的其他物体一样 是一种客观存在的物质 4 电场与磁场的对比分析 2 地磁场 1 地磁南极在地理北极附近 地磁北极在地理南极附近 地磁场方向与正南正北方向间有一夹角 叫磁偏角 2 地理南极正上方磁场方向竖直向上 地理北极正上方磁场方向竖直向下 3 在赤道正上方 地磁场方向水平向北 4 在南半球 地磁场方向指向北偏上方向 在北半球 地磁场方向指向北偏下方向 例1 2017 太原高二检测 以下说法正确的是 a 磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的b 电流与电流间的相互作用是通过电场产生的c 磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的d 磁场和电场是同一种物质 核心点拨 电荷与电荷间的相互作用是通过电场产生的 磁极与磁极间 电流与电流间 磁极与电流间的相互作用都是通过磁场产生的 a 解析 电流能产生磁场 在电流的周围就有磁场存在 不论是磁极与磁极间 还是电流与电流间 磁极与电流间 都有相互作用的磁场力 磁场是磁现象中的一种特殊物质 它的基本特点是对放入其中的磁极 电流有磁场力的作用 而电场是电荷周围存在的一种特殊物质 其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用 因此 磁场和电场是两种不同的物质 各自具有其自身的特点 所以只有a正确 教师备用 例1 1 多选 关于宇宙中的天体的磁场 下列说法正确的是 a 宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场b 宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场c 指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作d 指南针只有在磁场类似于地球的天体上才能正常工作 ad 解析 地球具有全球性的磁场 宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场 但有的天体 如火星 不具有全球性的磁场 指南针不能在这样的天体上正常工作 针对训练1 1 多选 下列说法正确的是 a 地球是一个巨大的磁体 其n极在地球南极附近 s极在地球北极附近b 地球表面磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上 在北半球垂直于地面向下c 地球的周围存在着磁场 但地磁的两极与地理的两极并不重合 其间有一个夹角 这就是磁偏角 磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的d 在地球表面各点磁场强弱相同 ab 解析 地球周围的磁场分布类似于条形磁铁周围的磁场分布 所以在地球表面赤道上的磁场最弱 选项d错误 在地球上的不同位置 磁偏角的数值是不同的 因此选项c错误 要点二对磁感线的理解 问题导学 磁感线上某一点的切线方向 该点的磁场方向 放在该点小磁针静止时n极指向 这三个方向有什么关系 答案 磁场对小磁针n极的作用力的方向叫做磁场的方向 由于磁感线上任何一点的方向都跟放在该点的小磁针静止时n极所指的方向一致 所以磁感线上某点的切线方向 磁场方向和小磁针静止时n极所指的方向 三者是一致的 要点归纳 1 磁感线的特点 1 每一点的切线方向就是该点的磁场方向 2 疏密表示磁场的强弱 磁感线密的地方磁场强 反之磁场弱 3 任何两磁感线不相交 不相切 不中断 4 任何一条磁感线均为闭合曲线 在磁体外部由ns 在磁体内部由sn 2 磁感线和电场线的比较 3 常见永磁体的磁感线 例2 关于磁感线的描述 下列说法中正确的是 a 磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向 它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致b 磁感线可以用细铁屑来显示 因而是真实存在的c 两条磁感线的空隙处一定不存在磁场d 两个磁场叠加的区域 磁感线就可能相交 核心点拨 磁感线是用来形象地描述磁场的强弱和方向的闭合曲线 是一种理想化模型 并不真实存在 理解磁感线的定义和特点是解题的关键 解析 磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向 即小磁针静止时北极所指的方向 选项a正确 磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线 实际上并不存在 细铁屑可以显示出其形状 但那并不是磁感线 选项b错误 磁感线的疏密反映磁场的强弱 磁感线是假想的 人为画出的曲线 两条磁感线的空隙处也存在磁场 选项c错误 在磁铁外部磁感线从n极到s极 在内部从s极到n极 磁感线不相交 选项d错误 a 误区警示磁感线的理解误区 1 在没画磁感线的地方 并不表示没有磁场存在 2 若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加 磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况 不能认为该区域有多条磁感线相交 教师备用 例2 1 关于磁感线的说法 正确的是 a 磁感线总是从磁体的n极出发指向s极b 磁感线可以表示磁场的强弱和方向c 细铁粉撒在磁铁附近 我们看到的就是磁感线 所以磁感线是真实存在的d 沿磁感线方向磁场减弱 b 解析 磁感线是闭合曲线 在磁体外部是从n极到s极 内部是由s极到n极 故选项a错误 用磁感线可以形象描述磁场的强弱和方向 即疏密表示强弱 各点的切线方向表示该点的磁场方向 故选项b正确 磁感线是为研究问题方便而假想的曲线 实际不存在 故选项c错误 磁感线的疏密表示磁场强弱 磁场强弱与磁感线的方向无关 选项d错误 针对训练2 1 2017 西安高二检测 关于磁感线与电场线的描述 正确的是 a 电场线起止于电荷 磁感线起止于磁极b 静电场的电场线一定不闭合 磁感线一定是闭合的c 磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹d 电场线和磁感线实际上均存在 解析 在静电场中的电场线是不闭合的 但磁感线都是闭合的 选项a错误 b正确 在磁场中的小磁针可以转动 磁感线不是小磁针的运动轨迹 选项c错误 电场线和磁感线都是人为假想的线 只是为了形象地描述电场和磁场 选项d错误 b 要点三电流磁场的方向判定及磁感线分布规律 问题导学 用安培定则判断环形电流磁场方向时 大拇指指向是什么方向 答案 大拇指指向环形导线中心轴线上磁感线的方向 要点归纳 例3 多选 如图所示 弹簧测力计下端挂一条形磁棒 其中条形磁棒n极的一部分位于未通电的螺线管内 则下列说法正确的是 a 若将a接电源正极 b接电源负极 则弹簧测力计的示数将减小b 若将a接电源正极 b接电源负极 则弹簧测力计的示数将增大c 若将b接电源正极 a接电源负极 则弹簧测力计的示数将增大d 若将b接电源正极 a接电源负极 则弹簧测力计的示数将减小 ac 解析 当a接电源正极 b接负极时 根据线圈的绕向 由安培定则可知通电螺线管的磁感线情况如图所示 磁棒的n极受到的磁场力方向向上 磁棒的s极受力方向向下 由于磁棒的s极所在处磁感线较稀 故n极受力大于s极受力 磁棒所受磁场力的合力方向向上 弹簧测力计示数减小 同理 当b接电源正极 a接负极时 弹簧测力计示数增大 选项b d错误 a c正确 误区警示当a接电源正极 b接负极时 由安培定则可知通电螺线管内部磁感线自下而上 其上端相当于一个条形磁铁的n极 因同名磁极相斥 异名磁极相吸 本题磁棒n极已接近b端 因此错认为二者是吸引力 从而选错 在螺线管内部的磁棒其作用力不能再根据同名磁极相斥 异名磁极相吸判断 而应该根据n极受力与磁场方向相同 s极受力与磁场方向相反来判断 教师备用 例3 1 如图所示 e f分别表示蓄电池两极 p q分别表示螺线管两端 当闭合开关时 发现小磁针n极偏向螺线管q端 下列判断正确的是 a e为蓄电池正极b 流过电阻r的电流方向向上c 螺线管p端为s极d 管内磁场方向由p指向q b 解析 n极偏向q端 说明q端为s极 p端为n极 由安培定则可知流过电阻r的电流方向向上 f为蓄电池正极 而螺线管内部磁场方向由s极到n极 即由q指向p 选项b正确 a c d错误 针对训练3 1 下列各图中 已标出电流i 磁感线的方向 其中符合安培定则的是 解析 物理中常用 表示垂直纸面向里的 电流方向 或 磁感线方向 常用 表示垂直纸面向外的 电流方向 或 磁感线方向 确定电流方向或磁场方向时 可根据安培定则判断 选项c正确 a b d错误 c 达标测评随堂演练 检测效果 1 关于磁场和磁感线的描述 正确的说法是 a 磁感线从磁体的n极出发 终止于s极b 磁感线可以表示磁场的方向和强弱c 沿磁感线方向 磁场逐渐减弱d 因为异名磁极相互吸引 所以放入通电螺线管内的小磁针的n极一定指向螺线管的s极 b 解析 在磁体外部 磁感线从磁体的n极出发指向s极 在磁体内部 磁感线从磁体s极出发指向n极 故选项a错误 磁感线较密的地方 磁场较强 反之较弱 曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致 选项b正确 c错误 在通电螺线管