高中物理 21 22指南针与远洋航海,电流的磁场课件 新人教版选修1-1

1、 最早的磁性指向器最早的磁性指向器它由青铀盘和磁石琢磨的勺组它由青铀盘和磁石琢磨的勺组成，磁勺头为磁性的北极，尾为南极。磁勺放置在地盘成，磁勺头为磁性的北极，尾为南极。磁勺放置在地盘中心，受地磁作用，勺尾指向南方。中心，受地磁作用，勺尾指向南方。 第二章 磁场一、早期对磁的研究和使用一、早期对磁的研究和使用1 1、郑和下西洋：、郑和下西洋： 我国是最早在航海上使用指南针的国家，导航时兼我国是最早在航海上使用指南针的国家，导航时兼用罗盘和观星用罗盘和观星 ，二者相互补充，相互修正。，二者相互补充，相互修正。 用罗盘指引航向，探索航道，将船只航向的变动与用罗盘指引航向，探索航道，将船只航向的变动与

2、指南针指向的变动的关系总结出来，画出的航线在古代指南针指向的变动的关系总结出来，画出的航线在古代称为针路或针径。称为针路或针径。 1405143314051433年间，郑和先后年间，郑和先后7 7次下西洋。他率领当次下西洋。他率领当时世界上最强大的船队，先后到达了亚洲、非洲的三十时世界上最强大的船队，先后到达了亚洲、非洲的三十几个国家。是世界航海史上伟大的壮举几个国家。是世界航海史上伟大的壮举郑和下西洋，不但是中国海上探险事业的巨大成就，也是世界郑和下西洋，不但是中国海上探险事业的巨大成就，也是世界地理发现史上的光辉纪录。地理发现史上的光辉纪录。2 2、欧洲人的远洋探险：、欧洲人的远洋探险：

3、在宋、元两代，我国发明的指南针传到了欧洲和在宋、元两代，我国发明的指南针传到了欧洲和亚洲的许多国家，使得近代欧洲的远洋探险成为可亚洲的许多国家，使得近代欧洲的远洋探险成为可能。能。 意大利航海家哥伦布（约意大利航海家哥伦布（约14511506 14511506 ）进行了）进行了远远洋探险，在这次航行中，观察到了磁偏角。洋探险，在这次航行中，观察到了磁偏角。 葡萄牙航海家麦哲伦（约葡萄牙航海家麦哲伦（约14801521 14801521 ）也进行了）也进行了远洋探险，用了三年时间完成了举世闻名的环球航远洋探险，用了三年时间完成了举世闻名的环球航行。行。 所有这些远洋航行的成功，离不开磁学知识的最

4、所有这些远洋航行的成功，离不开磁学知识的最初应用初应用指南针。指南针。二、磁场二、磁场1 1、磁场：磁体周围存在磁场。、磁场：磁体周围存在磁场。2 2、磁场的基本性质：对磁体有力的作用，同名磁极相、磁场的基本性质：对磁体有力的作用，同名磁极相斥斥 ，异名磁极相吸，异名磁极相吸 。3 3、磁场的方向：、磁场的方向：规定静止小磁针规定静止小磁针北极受力的方向，也即小磁针静止北极受力的方向，也即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向磁场方向 4 4、磁感线：、磁感线：（1 1）定义：在磁场中画出一些有方向的曲线）定义：在磁场中画出一些有方向的曲线, ,在这些在

5、这些 曲线上，每一点的切线方向，都跟该点的磁场方向相曲线上，每一点的切线方向，都跟该点的磁场方向相同。这样的曲线叫磁感线。磁感线的疏密表示磁场强弱。同。这样的曲线叫磁感线。磁感线的疏密表示磁场强弱。 (2)(2)目的：为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线目的：为形象地描述磁场而人为引入的假想曲线(3)(3)特点：特点： a.a.磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向；磁感线某点的切线方向表示该点的磁场方向； b.b.磁感线的疏密可以反映磁场的强弱；磁感线的疏密可以反映磁场的强弱； c. c. 磁感线是封闭曲线；磁感线是封闭曲线； d. d. 任何两条磁感线都不相交。任何两条磁感线都不相交。（4

6、 4）模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的）模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图性质，来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图（4 4）模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的）模拟磁感线：实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质，来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图性质，来模拟磁感线的形状。条形磁体磁感线模拟图（5 5）条形磁体和蹄形磁体的磁感线：）条形磁体和蹄形磁体的磁感线：磁感线方向：磁感线方向：外部从外部从N N极到极到S S极；内部从极；内部从S S极到极到N N极。极。 磁场的方向：磁场的方向：规定静止小磁针北极受力规定静止

7、小磁针北极受力的方向（或小磁针静止时北极所指的方向）的方向（或小磁针静止时北极所指的方向）电场的方向：电场的方向：规定正电荷所受电场力的方向规定正电荷所受电场力的方向 磁感线磁感线与与电场线电场线的联系与区别的联系与区别磁感线：磁感线：（1 1）为形象描述磁场而假）为形象描述磁场而假想的曲线，实际不存在想的曲线，实际不存在（2 2）疏密表示强弱，切线）疏密表示强弱，切线方向表示磁场方向方向表示磁场方向（3 3）磁铁外部从）磁铁外部从N N极到极到S S极，极，内部从内部从S S极到极到N N极，形成极，形成闭合曲线闭合曲线（4 4）不相交）不相交电场线：电场线：（1 1）为形象描述电场而）为形

8、象描述电场而假想的曲线，实际不存在假想的曲线，实际不存在（2 2）疏密表示强弱，切）疏密表示强弱，切线方向表示电场方向线方向表示电场方向（3 3）始于正电荷，终止）始于正电荷，终止于负电荷的于负电荷的非闭合曲线非闭合曲线（4 4）不相交）不相交三、地磁场：三、地磁场：1 1、定义、定义: :地球是个磁体地球是个磁体, ,具有磁场具有磁场, ,叫地磁场。叫地磁场。 地磁场的分布大致上就像一个条形磁体地磁场的分布大致上就像一个条形磁体2 2、磁偏角：、磁偏角：（1 1）地球的地理南北极与地磁场的南北相反）地球的地理南北极与地磁场的南北相反（2 2）地球的地理两极与地磁场的两极并不重合）地球的地理两

9、极与地磁场的两极并不重合, ,磁针并磁针并非准确地指南或指北非准确地指南或指北, ,有个夹角有个夹角, ,叫地磁偏角叫地磁偏角, ,简称磁偏角简称磁偏角3 3、地磁场的磁感线分布图：见上图、地磁场的磁感线分布图：见上图4 4、说明：宇宙中的许多天体都具有磁场。月球也有磁场。、说明：宇宙中的许多天体都具有磁场。月球也有磁场。但月球不象地球那样有一个全球性的磁场。火星也没有但月球不象地球那样有一个全球性的磁场。火星也没有全球性的磁场，所以火星上指南针不起作用。全球性的磁场，所以火星上指南针不起作用。 地磁场的分布大致地磁场的分布大致上就像一个条形磁体。上就像一个条形磁体。地球的地理南北极与地地球的

10、地理南北极与地磁场的南北相反地球的磁场的南北相反地球的地理两极与地磁场的两地理两极与地磁场的两极并不重合极并不重合, ,磁针并非磁针并非准确地指南或指北准确地指南或指北 各地磁感线近似平各地磁感线近似平行地面行地面小结小结一、磁场一、磁场1 1、磁场：磁体周围存在磁场。类似电场。、磁场：磁体周围存在磁场。类似电场。2 2、磁场的基本性质、磁场的基本性质: :对磁体有力的作用对磁体有力的作用. .名磁极相斥名磁极相斥 ，异名磁极相吸异名磁极相吸 。3 3、作用过程：通过磁场实现。、作用过程：通过磁场实现。4 4、磁场的方向：规定小磁针北极受力的方向，也即小、磁场的方向：规定小磁针北极受力的方向，

11、也即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向二、磁感线：二、磁感线： 1 1、作用：形象地描述磁场。切线方向表示磁场方向；、作用：形象地描述磁场。切线方向表示磁场方向；疏密表示磁场强弱。疏密表示磁场强弱。 2 2、磁感线方向、磁感线方向: :外部从外部从N N极到极到S S极，内部从极，内部从S S极到极到N N极极 3 3、特点：不相交、不中断的闭合曲线、特点：不相交、不中断的闭合曲线 小结小结4 4、 模拟磁感线模拟磁感线: :实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性 质质, ,来模拟磁感线的形状。来模拟磁感线的

12、形状。5 5、条形磁体和蹄形磁体的磁感线形状。、条形磁体和蹄形磁体的磁感线形状。注意：内部：从注意：内部：从S S极到极到N N极极6 6、磁感线与电场线的联系与区别、磁感线与电场线的联系与区别三、地磁场三、地磁场1 1、 地磁场的分布大致上就像一个条形磁体。地磁场的分布大致上就像一个条形磁体。 南北极相反南北极相反. .各地磁感线近似平行地面各地磁感线近似平行地面2 2、磁偏角：地理两极与地磁场的两极并不重合、磁偏角：地理两极与地磁场的两极并不重合, ,有个有个 夹角夹角, ,叫地磁偏角。叫地磁偏角。3 3、说明：许多天体都具有磁场、说明：许多天体都具有磁场. .月球也有磁场月球也有磁场.

13、.火星火星 没有全球性的磁场没有全球性的磁场, ,所以火星上指南针不起作用。所以火星上指南针不起作用。1地理的地理的 是地磁的北南极。指南针并不指是地磁的北南极。指南针并不指向地球的正南正北，其间有一个交角叫向地球的正南正北，其间有一个交角叫 。在地球两极附近，地磁场的磁感应强度约为在地球两极附近，地磁场的磁感应强度约为510-5T，而永久磁铁两极附近的磁感应强度约，而永久磁铁两极附近的磁感应强度约为为0.5T.地磁场是非常弱的。地磁场是非常弱的。2关于磁感线的下列说法中，正确的是（关于磁感线的下列说法中，正确的是（ ）磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲线磁感线是真实存在于磁场中的有方向的曲

14、线磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场磁感线上任一点的切线方向，都跟该点磁场的方向相同的方向相同磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁磁铁的磁感线从磁铁的北极出发，终止于磁铁的南极铁的南极磁感线有可能出现相交的情况磁感线有可能出现相交的情况南北极南北极磁偏角磁偏角B3下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（下列情况可以肯定钢针没有磁性的是（ ）将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的南极，则两者相互再将钢针的另一端接近磁体的南极，则两者相互排斥排斥 将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸

15、引，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互排斥排斥 将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互排斥，再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互再将钢针的另一端接近磁体的北极，则两者相互吸引吸引,将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，将钢针的一端接近磁体的北极，两者相互吸引，再将钢针的另一端接近磁体的北极再将钢针的另一端接近磁体的北极 ,则两者相互吸则两者相互吸引引 D 4、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） 磁极间的相互作用是通过磁场发生的磁极间的相互作用是通过磁场发生的 磁场和电场一样也是客观存在的

16、的物磁场和电场一样也是客观存在的的物质质 磁感线是实际存在的线，可由实验得磁感线是实际存在的线，可由实验得到到 磁感线类似于电场线，它总是从磁体磁感线类似于电场线，它总是从磁体的极出发终止于的极出发终止于 AB2.2 2.2 电流的磁场电流的磁场一、电流的磁效应一、电流的磁效应 1 1、前言、前言: :电现象和磁现象之间存在着许多相似性电现象和磁现象之间存在着许多相似性. .例如例如, ,自然界自然界中只有正负两种电荷中只有正负两种电荷, ,同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥, ,异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引. .类类似地似地, ,自然界中只有南北两种磁极自然界中只有南北两种磁极, ,同种磁

17、极相互排斥同种磁极相互排斥, ,异种磁极异种磁极相互吸引相互吸引. .电现象和磁现象之间是否具有某种联系？电现象和磁现象之间是否具有某种联系？ 2、电流产生磁场电流产生磁场（1 1）奥斯特实验：如图）奥斯特实验：如图（2 2）现象：当导线有电流时，）现象：当导线有电流时，小磁针会发生转动。小磁针会发生转动。（3 3）电流的磁效应：电流也）电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称为能产生磁场。这个现象称为电流的磁效应。电流的磁效应。二、电流磁场的方向二、电流磁场的方向 演示实验一：演示实验一：观察直线电流磁观察直线电流磁感线的形状感线的形状. . 使直导线穿过一块硬纸板，在硬使直导线穿过一块硬

18、纸板，在硬纸板上均匀地撤一层细铁屑。轻纸板上均匀地撤一层细铁屑。轻敲硬纸板，同时给导线通电，细敲硬纸板，同时给导线通电，细铁屑在磁场里被磁化，并在磁场铁屑在磁场里被磁化，并在磁场作用下有规则地排列起来。这时作用下有规则地排列起来。这时细铁屑排列的形状显示出直线电细铁屑排列的形状显示出直线电流磁场磁感线的形状（图）流磁场磁感线的形状（图）实验现象和结果分析：实验现象和结果分析： 从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围从图乙可以看出，直线电流磁场的磁感线，是围绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方绕导线的一些同心圆。如果用小磁针来判定磁场的方向，可以得到下述的安培定则。向，可以得到下述

19、的安培定则。 1 1、安培定则（也叫右手螺旋定则）（一）、安培定则（也叫右手螺旋定则）（一） 用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向就是磁感线的环绕方向( (图乙图乙) )图甲表示直线图甲表示直线电流磁场的磁感线分布情况电流磁场的磁感线分布情况 直线电流的磁场的几种图直线电流的磁场的几种图二、电流磁场的方向二、电流磁场的方向演示实验演示实验 二二：观察环形电流磁感观察环形电流磁感线的形状。线的形状。 把把环形环形导线穿过一块硬纸板，导线穿过一块硬纸板，纸板水

20、纸板水平放置，平放置，在纸板上均匀地撤一些铁屑。在纸板上均匀地撤一些铁屑。轻敲纸板，同时给导线通电，可以看到轻敲纸板，同时给导线通电，可以看到铁屑所显示的模拟磁感线。铁屑所显示的模拟磁感线。 如果把小磁针放在环形导线的中央，如果把小磁针放在环形导线的中央，由由NN极所指的方向可以知道环形电流中极所指的方向可以知道环形电流中心附近磁场的方向。心附近磁场的方向。观察观察环形电流环形电流磁感线的形状磁感线的形状 2 2、安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）：、安培定则（也叫右手螺旋定则）（二）： 让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是环形导

21、线中心轴伸直大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。线上磁感线的方向。环形电流的磁场几种图环形电流的磁场几种图 通电螺线管通电螺线管的磁感线的磁感线通电螺线管的磁感线方向也可用通电螺线管的磁感线方向也可用安培定则安培定则来判定来判定 通电螺线管外部通电螺线管外部的磁感线和条的磁感线和条形磁铁形磁铁外部的磁感线外部的磁感线相似相似. .N N小结小结 一、电流的磁效应一、电流的磁效应: :电流也能产生磁场电流也能产生磁场. .这个现象称这个现象称 为电流的磁效应。为电流的磁效应。二、电流磁场的方向二、电流磁场的方向: :由安培定则（也叫右手螺旋定由安培定则（也叫右手螺旋定 则）确定则

22、）确定三、安培定则：内容分三种不同情况。三、安培定则：内容分三种不同情况。1 1、直线电流：用右手握住导线，让伸直、直线电流：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向绕方向2 2、环形电流、环形电流: :用右手握住圆环用右手握住圆环, ,大拇指大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。磁感线的方向。3 3、通电螺线管：类似环形电流、条形磁、通电螺线管：类似环形电流、条形磁铁。分别类似小磁针、条形磁铁。铁。分别类似小磁针、条形磁

23、铁。举例举例练习练习:在奥斯特实验中在奥斯特实验中, 小磁针小磁针N极怎样偏转极怎样偏转?为什么为什么? 小磁针小磁针N N极垂直纸面向里偏转极垂直纸面向里偏转 练习：如图所示，练习：如图所示，a a、b b、c c三枚小磁三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内针分别放在通电螺线管的正上方、管内 和右侧当这些小磁针静止时，小磁针和右侧当这些小磁针静止时，小磁针N N 极的指向是极的指向是( )( )A Aa a、b b、c c均向左均向左B Ba a、b b、c c均向右均向右C Ca a向左，向左，b b向右，向右，c c向右向右D Da a向右，向右，b b向左，向左，c c向右向右3

24、 3、下列关于磁场的说法中，正确的是、下列关于磁场的说法中，正确的是( ) ( ) A A、只有磁铁周围才存在磁场、只有磁铁周围才存在磁场 B B、磁场是假想的，不是客观存在的、磁场是假想的，不是客观存在的 C C、磁场是在磁极与磁极、磁极和电流发、磁场是在磁极与磁极、磁极和电流发 生作用时才产生生作用时才产生 D D磁极与磁极，磁极与电流、电流与电磁极与磁极，磁极与电流、电流与电 流之间都是通过磁场发生相互作用流之间都是通过磁场发生相互作用D课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课堂练习：课堂练习： P P31 31 问题与练习问题与练习 1-41-4课外作业课外作业： P P3131 问题与

25、练习问题与练习 2 2、3 3、4 4 1答答:小磁针将顺时针方向转小磁针将顺时针方向转动。小磁针停止转动时，其动。小磁针停止转动时，其N极指极指向沿磁场方向（即向沿磁场方向（即N极指向右）极指向右） 2答：当接通电路后，小磁针答：当接通电路后，小磁针的的N极指向垂直纸面向外极指向垂直纸面向外。课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课外作业课外作业： P P3131 问题与练习问题与练习 1-41-43答：电源右接线柱为正极。当电路接通电源后，答：电源右接线柱为正极。当电路接通电源后，小磁针的小磁针的N极偏向螺线管，说明螺线管的右端为极偏向螺线管，说明螺线管的右端为S极，根据安培定则判断极，根据安培定则判断出电路中电流从电源的出电路中电流从电源的右接线柱流出，流入电右接线柱流出，流入电源的左接线柱，则电源源的左接线柱，则电源的右接线柱为正极。的右接线柱为正极。课堂练习和课外作业课堂练习和课外作业课外作业课外作业： P P3131 问题与练习问题与练习 1-41-44答：由图中磁感线的疏密答：由图中磁感线的疏密程度及弯曲程度可知，程度及弯曲程度可知，M点点磁场强，磁场强，P点磁场弱。点磁场弱。M点和点和点磁场方向为各自磁感线的点磁场方向为各自磁感线的切线方向