人教版高中物理选修3-1课件：磁场部分章节讲解方法探讨（共30张PPT）

1、选修选修3-1 3-1 磁场部分章节磁场部分章节 讲解方法探讨讲解方法探讨 内内 容容 旧旧 要要 求求 新新 要要 求求 考点考点 说明说明 复习要求的把握复习要求的把握 物理选修物理选修31 磁场、磁感应强度、磁感磁场、磁感应强度、磁感 线线 I1.安培力的安培力的 计算只限于计算只限于 电流与磁感电流与磁感 应强度垂直应强度垂直 的情形的情形 2.洛仑兹力计洛仑兹力计 算只限于算只限于 电流与磁场电流与磁场 方向垂直的方向垂直的 情形情形 注意三项原来重点内容要求的降注意三项原来重点内容要求的降 低，注意保留的三项低，注意保留的三项级要求。级要求。 虽然虽然“地磁场、磁性材料、电磁地磁场

2、、磁性材料、电磁 式电表原理式电表原理”等考点已被删除等考点已被删除 但这些内容在科学技术和社会发但这些内容在科学技术和社会发 展中的应用，还是应该作初步了展中的应用，还是应该作初步了 解。解。 而被删除的而被删除的“分子电流假说分子电流假说”就就 不一定再复习了。不一定再复习了。 通电直导线和通电线圈周通电直导线和通电线圈周 围磁场的方向围磁场的方向 II 安培力、安培力的方向安培力、安培力的方向I 匀强磁场中的安培力匀强磁场中的安培力 洛仑兹力、洛仑兹力的方洛仑兹力、洛仑兹力的方 向向 I 洛仑兹力公式洛仑兹力公式 带电粒子在匀强磁场中的带电粒子在匀强磁场中的 运动运动 质谱仪和回旋加速器

3、质谱仪和回旋加速器II 磁场部分章节内容安排磁场部分章节内容安排 v磁场、磁感应强度、磁感线磁场、磁感应强度、磁感线 v磁场对电流的作用磁场对电流的作用 v磁场磁场对电荷的作用对电荷的作用 v带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动 一、磁场、磁感应强度、磁感线一、磁场、磁感应强度、磁感线 1、常见磁场、常见磁场 2、电流的磁场电流的磁场 直线电流的磁场直线电流的磁场通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场环形电流的磁场环形电流的磁场 特点无磁极、非匀强，且距 导线越远处磁场越弱 与条形磁铁的磁场相似， 管内为匀强磁场且磁场最 强，管外为非匀强磁场 环形电流的两 侧是 N极和S极，且离圆 环中心越

4、远，磁场 越弱 安培定则 立体图 横截面图 3、磁感线的特点磁感线的特点 v(1)磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 v(2)磁感线的疏密定性地表示磁场的强弱，在磁感线 较密的地方磁场较强；在磁感线较疏的地方磁场较 弱 v(3)磁感线是闭合曲线，没有起点和终点在磁体外 部，从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极 v(4)同一磁场的磁感线不中断、不相交、不相切 v(5)磁感线是假想的曲线，客观上不存在 4、磁场磁场的作用的作用 磁体和通电导体之间相互作用磁体和通电导体之间相互作用 v通电导体之间相互作用通电导体之间相互作用 v磁场磁场对处在它里面的磁体或电流都有磁场力对处在它里面的磁体

5、或电流都有磁场力 的作用的作用. 5、磁感应强度、磁感应强度 v（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安 培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。 说明：如果各处的磁场强弱不同，仍然可用上述方法研究磁场 ，只是要用一段特别短的通电导线来研究磁场。如果导线很短 很短，B就是导线所在处的磁感应强度。 v（2）公式：B F/IL(量度式) 6、磁感应强度和电场强度对比、磁感应强度和电场强度对比 对应名称对应名称 比较项目比较项目 磁感应强度磁感应强度B B电场强度电场强度E E 物理意义物理意义描述磁场的力的性质的物理量描述磁场的力的性质的物理量描述电场的力的性质的物理

6、量描述电场的力的性质的物理量 定义式定义式B BF/ILF/IL，通电导线与通电导线与B B垂直垂直E EF/qF/q 大小决定大小决定由磁场决定，与检验电流无关由磁场决定，与检验电流无关由电场决定，与检验电荷无关由电场决定，与检验电荷无关 方向方向矢量矢量 磁感线切线方向，小磁感线切线方向，小 磁针磁针N N极受力方向极受力方向 矢量矢量 电场线切线方向，放电场线切线方向，放 入该点的正电荷受力入该点的正电荷受力 方向方向 场的叠加场的叠加 合磁感应强度等于各磁场的磁合磁感应强度等于各磁场的磁 感应强度的矢量和感应强度的矢量和 合场强等于各个电场的场强的合场强等于各个电场的场强的 矢量和矢量

7、和 v1、对磁感应强度概念的理解关于磁感应强度的说法正确 的是 () A一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大， 说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大 B由B可知，某处的磁感应强度的大小与放入该处的通电导 线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比 C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁 感应强度一定为零 D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向 v答案D 7、典型考题、典型考题 v2、对磁感线性质的理解关于磁感线的性质和概念，下列 说法中正确的是 () A磁感线上某点的切线方向就是该点的磁场方向 B铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线 C磁感线总是从磁体的

8、N极指向S极 D磁场中任意两条磁感线均不相交 v答案AD v3、(2015全国18)如图所示，两根相互平行的长直导线过 纸面 上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等 、方向相反的电流a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点， c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等 关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是 () vAO点处的磁感应强度为零 vBa、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 vCc、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 vDa、c两点处磁感应强度的方向不同 v答案C 二、磁场对电流的作用二、磁场对电流的作用 v1安培力的大小 v(1)磁场和电流垂直

9、时，FBILsin. v(2)磁场和电流平行时：F0. v2安培力的方向 v(1)用左手定则判定：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂 直，并且都与手掌在同一个平面内让磁感线从掌心进入， 并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导 线在磁场中所受安培力的方向 v(2)安培力的方向特点：FB，FI，即F垂直于B和I决定的 平面 v4、磁场对电流作用力的计算 如图1所示，一段导线abcd位 于磁感应 强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂 直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abc bcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示 导线段abcd所受到的磁场的作用力

10、的合力 () A方向沿纸面向上，大小为(1)ILB B方向沿纸面向上，大小为(1)ILB C方向沿纸面向下，大小为(1)ILB D方向沿纸面向下，大小为(1)ILB v答案A v5、如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的 轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中 无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外 的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于磁铁对斜 面压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是 () AFN1FN2，弹簧的伸长量增大 DFN1FN2，弹簧的伸长量减小 v答案C v考点一对磁感应强度的考点一对磁感应强度的理解理解 v考点二安培定则的应用和磁

11、场的叠加考点二安培定则的应用和磁场的叠加 v考点三安培力作用下导体运动情况的判定考点三安培力作用下导体运动情况的判定 v考点考点四四与与安培力有关的力学综合问题安培力有关的力学综合问题 8、本节常规考点、本节常规考点 三、三、磁场对电荷的作用磁场对电荷的作用 v1洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力 v2洛伦兹力的方向 (1)判定方法 左手定则：掌心磁感线垂直穿入掌心； 四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向； 拇指指向洛伦兹力的方向 v(2)方向特点：FB，Fv，即F垂直于B和v决定的平面(注意 ：洛伦兹力不做功，但是洛伦兹力分力会做功) v3洛伦兹力的大小 (1)vB时，洛伦兹

12、力F0.(0或180) (2)vB时，洛伦兹力FqvB.(90) (3)v0时，洛伦兹力F0. 洛伦兹力与电场力洛伦兹力与电场力的的对比对比 洛伦兹力洛伦兹力电场力电场力 性质性质 磁场对在其中运动的电荷磁场对在其中运动的电荷 的作用力的作用力 电场对放入其中电荷的作用电场对放入其中电荷的作用 力力 产生条件产生条件v0v0且且v v不与不与B B平行平行 电场中的电荷一定受到电场电场中的电荷一定受到电场 力作用力作用 大小大小F FqvB(vB)qvB(vB)F FqEqE 力方向与场力方向与场 方向的关系方向的关系 一定是一定是FBFB，FvFv，与电，与电 荷电性无关荷电性无关 正电荷受

13、力与电场方向相同，正电荷受力与电场方向相同， 负电荷受力与电场方向相反负电荷受力与电场方向相反 做功情况做功情况任何情况下都不做功任何情况下都不做功 可能做正功、负功，也可能可能做正功、负功，也可能 不做功不做功 力为零时力为零时 场的情况场的情况 F F为零，为零，B B不一定为零不一定为零F F为零，为零，E E一定为零一定为零 作用效果作用效果 只改变电荷运动的速度方只改变电荷运动的速度方 向，不改变速度大小向，不改变速度大小 既可以改变电荷运动的速度既可以改变电荷运动的速度 大小，也可以改变电荷运动大小，也可以改变电荷运动 的方向的方向 4、带电粒子在磁场中运动、带电粒子在磁场中运动

14、v圆心半径角度 确定圆心的方法：确定圆心的方法： v1、已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入 射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两 条直线的交点就是圆弧轨道的圆心。 v2、已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射 点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线， 这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心。 v3、已知粒子运动轨迹上的两条弦，作出两弦的垂直平分线， 交点就是圆心。 v4、已知粒子在磁场中的入射点、入射方向和出射方向，延长 或反向延长两速度方向所在直线使之成一夹角，作出这一夹 角的平分线，与过入射点的速度的垂线的交点就是圆心。 5、带电粒子在有

15、界磁场中运动的几种常见情形带电粒子在有界磁场中运动的几种常见情形 (1)直线边界(进出磁场具有对称性，如图所示) (2)平行边界(存在临界条件，如图所示) (3)圆形边界(沿径向射入必沿径向射出，如图所示) 6、典型考题、典型考题 v1、(2015安徽理综19)如图所示，圆形区域内有垂直于纸 面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向 射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成60角现 将带电粒子的速度变为，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力 ，则粒子在磁场中的运动时间变为 () A.t B2t C.t D3t v答案B v2、两极板M、N相距为d，板长为5d，两板未带

16、电，板间有垂直 于纸面的匀强磁场，如图16所示，一大群电子沿平行于板的方 向从各个位置以速度v射入板间，为了使电子都不从板间穿出， 磁感应强度B的范围怎样？(设电子电荷量为e，质量为m) v考点一洛伦兹力和电场力的比较 v考点二带电粒子在匀强磁场中的运动 v考点三 带电粒子在匀强磁场中运动的临界和极值 问题 v考点四 带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题 7、本节常规考点、本节常规考点 四、四、带电粒子在复合场中运动带电粒子在复合场中运动 1 1、复合场的分类：、复合场的分类： v(1)叠加场：电场、磁场、重力场共存，或其中某两场共存 v(2)组合场：电场与磁场各位于一定的区域内，并不重叠或相

17、邻或在同一区域，电场、磁场交替出现 2 2、三中场的对比、三中场的对比 力的特点力的特点功和能的特点功和能的特点 重力场重力场 大小：大小：Gmg 方向：方向：竖直向下竖直向下 重力做功与重力做功与路径路径无关无关 重力做功改变物体的重力做功改变物体的重力势重力势 能能 静电场静电场 大小：大小：FqE 方向：方向：a.正电荷受力方向与场强方正电荷受力方向与场强方 向向相同相同 b.负电荷受力方向与场强方向负电荷受力方向与场强方向相反相反 电场力做功与电场力做功与路径路径无关无关 WqU 电场力做功改变电场力做功改变电势能电势能 磁场磁场 洛伦兹力洛伦兹力FqvB 方向可用方向可用左手左手定则

18、判断定则判断 洛伦兹力不做功，不改变带洛伦兹力不做功，不改变带 电粒子的电粒子的动能动能 3、带电粒子带电粒子在复合场中的运动形式在复合场中的运动形式 v1 静止或匀速直线运动 当带电粒子在复合场中所受合外力为零时，将处于静止状态或做匀速直 线运动 v2 匀速圆周运动 当带电粒子所受的重力与电场力大小相等，方向相反时，带电粒子在洛 伦兹力的作用下，在垂直于匀强磁场的平面内做匀速圆周运动 v3 较复杂的曲线运动 当带电粒子所受合外力的大小和方向均变化，且与初速度方向不在同一 直线上，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子运动轨迹既不是圆弧，也 不是抛物线 v4 分阶段运动 带电粒子可能依次通过几个情况不同的组