物理：3.1《磁现象和磁场》导学案(新人教版选修3-1)

1、、磁现象和磁场【要点导学】1、本节学习有关磁场的基本知识，通过回顾磁学的发展历史和初中学过的磁学知识，应该掌握磁场的基本概念、磁感线及其物理意义、知道磁铁、电流和 地球磁场的磁感线分布情况，并会用安培定则判定磁场方向.2、基本磁学概念： 磁性：的性质。 磁极：。 磁场：磁体周围空间存在 ，它的基本性质是对放在其中的磁体或电流有的作用，一切磁相互作用都是一种非直接接触的相互作用，必须通过 实现。3、描述磁场分布的常用工具磁感线描述电场用电场线，描述流体用流线，描述磁场用磁感线。磁感线是指在磁 场中引入的一系列曲线，其上每一点的 向表示该点的磁场方向，也是小磁针静止时的指向.磁感线在磁铁外部由 到

2、极，在磁铁内部由极到 ，构成一闭合的曲线。磁感线越密处磁场越 ，磁感线越疏 处磁场越.4、 确定电流产生磁场的方向 安培定则安培定则又称为右手螺旋定则，是确定电流磁场的基本法则，不仅适用于通 电直导线，同时也适用于通电圆环和通电螺线管. 对于通电直导线的磁场，使用 时大拇指指向表示 向，弯曲的四指方向表示 的方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示 方向，大拇指的指向表示螺线管内部的向5、几种常见的磁场的磁感线分布图 直线电流的磁场如图3-1-1所示为直线电流的磁感线分布图， 右手握住直导线，伸直的大拇指 方向与一致，弯曲的四指方向就是通电直导线在周围空间产生的 的方向.通电直导线在

3、周围产生的磁场是不均匀分布的， 垂直于直导线方向，离直导 线越远，磁场 ;反之越强.图 3-1-1 环形电流的磁场如图3-1-2所示，右手弯曲的四指方向与 方向一致，伸直的大拇指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向，大拇指指向磁 的位置.螺线管是由多个环形串联而成，所以通电螺线管与环形电流的磁场的确定的 方法是相同的.图 3-1-2 运动电荷的磁场电流是由电荷的定向移动形成的，电流的磁场实质是运动电荷产生的. 氢原 子核外的电子由于受到库仑力的作用， 绕氢原子核做匀速圆周运动，产生的电流 相当于一个环形电流，由于在一个周期内电子通过环上任意一个截面一次，根据电流强度的定义，电流强度大小为I

4、=e/T 圆周运动周期满足ke2/r2=m(2n /T)2r, 判断该环形电流的磁场方向时，必须注意，弯曲的四指必须与负电荷运动的方向 相反，即指向正电荷运动的方向。 地球磁场地磁场的磁感线的分布与条形磁铁、通电螺线管的磁场相似.如图 3-1-3所 示，与地理南极对应的是地磁北极， 与地理北极对应的是地磁南极 (不计磁偏角 时)。圏 3-1-2 一对条形磁铁组成的磁场分布（如图 3-1-4）匀的磁场种理想化的模型，大的异的磁场可以近似3-1-5南极地磁北极如果某个区域 口 叫做匀强磁场,匀创、一日 疋乙间的磁场、作匀强磁场处理，如图图 S-1-e平行且6关于磁偏角指南针并不指向地球的正南和正北

5、公元11世纪，我国科学家通过长期的观 察发现，指南针的指向并不是地球的正南和正北， 而是略微偏离一点.也就是说 地的两极和地磁的两极并不重合，这个偏差，在现代科学技术中可以用磁偏角来 描述.如图3-1-6所示，地理南北极与地磁南北极并不重合， 地磁的北极（N极）在 南半球南纬70010/和东经150045/的地方，地磁的南极（S极）在北半球北纬70050/ 和西经960的地方.通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面， 地磁子午面和地理子午 面做夹的角度叫做磁偏角.实际测量的结果指出，地球各处的磁偏角不同.【范例精析】例1、做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发 现小

6、磁针不动，用手拨动一下小磁针，小磁针转动 180后静止不动，由此可知通 电直导线放置情况是（）A.东西向 B.南北向C .正西南D.正西北解析：由于地球磁场的作用，小磁针静止时 N极指向地球的北极，如果通电 导线是南北方向放置的，则不论电流方向指向南还是指向北，小磁针静止时将偏 离南北方向而指向东西方向，即磁针转动的角度接近 90。如果通电导线是东西 方向放置，通以由东向西的电流，则小磁针北极静止时仍然指向地理的北极； 如 果通以由西向东的电流，则小磁针静止时北极指向地理的南极。所以本题中的通电导线应东西方向放置，答案 A是正确的拓展：磁针的偏转是由于受到磁场的作用，做奥斯特实验时的磁针既受到

7、地 球磁场的作用，又受到通电直导线的磁场力的作用， 如果导线东西方向放置(电 流也是在东西方向上)，则有可能出小磁针不发生新的偏转，从而误认为电流不 能产生磁场，为了有效地演示电流产生的磁场使小磁针偏转的效果，演示奥斯特实验时，要求导线南北方向放置。例2、如图3-1-7所示，在全自动洗衣机中，排水阀由程序控制器控制其动作 的.当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁心2动作,牵引排水阀的活塞，排除污水牵引电磁铁结构如图所示以下正确的是()(A) 若a,b初输入交变电流，铁心2不能吸入线圈中(B) 若a,b初输入交变电流，铁心2能吸入线圈中(C) 若某时刻输入控制电流时，a为正

8、，b为负,则铁心2的B为S极(D) 若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为N极图 3-1-7解析：只要电磁铁通电就具有磁性，就可能吸合铁心，因此答案B是正确的； 根据初中学过的右手螺旋定则可知， 若输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心 2的右端B为N极，答案D是正确的。拓展：电磁铁是磁性的一种应用，常用的电磁铁大多做成形，目的是让它两 个磁极可以同时吸引物体.巨大的电磁铁里可以通以强大的电流， 从而产生强大 的磁场，充当电磁起重机的提手，吸引起很重的铁块.例3、已知电流磁场的磁感应线方向或N、S极方向，请在图3-1-8上标出电 流方向。解析：根据安培定则，各图中的电流方向如图

9、3-1-9所示。X X X X x拓展：应用安培定则时，对于通电直导线的磁场，大母指指向表示电流的方向，弯曲的四指方向表示磁感线的环绕方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示电流方向，大拇指的指向表示螺线管内部的磁感线方向.例4、如图3-1-10所示的电路中，当开关S断开时，螺线管中的小磁针的 N 极指向如图所示，当开关S闭合后，试确定小磁针的N极指向。解析：由于小磁针放在通电螺线管的内部，就涉及螺线管的内部磁场方向 问题.根据安培定则，螺线管的内部磁感线方向是向左的，所以小磁针静止时， 北极应指向左端.拓展：部分同学用安培定则确定了通电螺线管左端为北极后， 就肯定地回答 小磁针静止

10、时，北极应指向右端，这是没有区分内磁场和外磁场的结果， 是受了 习惯思维的影响.由于磁感线是闭合的，在内部磁场中，磁感线由南极经过内部 空间回到北极.例5、电视机显象管的偏转线圈示意图3-1-11，此时电流方向如图所示。试 画出线圈中心的磁场方向答案：竖直向下左右图 3-1-12【能力训练】1. 首先发现电流产生磁场的科学家是（C ）（A）牛顿（B）阿基米德（C）奥斯特（D）伏特2. 如图3-1-12所示，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针的上方时 磁针的S极向纸内偏转，这一带电粒子束可能是（BC ）（A）向右飞行的正离子束(B) 向左飞行的正离子束(C) 向右飞行的负离子束(D) 向左飞

11、行的负离子束3. 关于磁感线的概念和性质，以下说法中正确的是(A )(A) 磁感线上各点的切线方向就是小磁针静止时北极的指向(B) 磁场中任意两条磁感线有可能相交(C) 铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是实际存在的磁感线(D) 磁感线总是从磁体的N极发出终止于磁体的S极4. 在图3-1-11中，已知下列各图中的电流方向，请画出相应的磁感线图 3-1-115. 不接触的磁体间的相互作用力， 是通过而发生的，发现电流磁效应的实验是由物理学家 完成的。磁场，奥斯特6. 如图3-1-12所示，可以自由转动的小磁针静止不动时，靠近螺线管的是小磁针的 。若将小磁针放到螺线管内部，小磁针指向与图示位置时的指

12、向相 (填“同”或“反”)。N、同7. 如图3-1-13所示通电螺线管，试标出它的 N、S极.并在A(螺线管内部一点)，B，C，D四点上各画一小磁针，标出当它们平衡时，N极的指向。8. 如图3-1-14所示，一个电子做逆时针方向的圆周运动。请标出圆心处产 生的磁场方向及小磁针南极的转动方向。图 3-1-12图 3-1-13地北极地南核 图 31_15图 3-1-14图 3-1-169. 地球是一个大磁体：(1)试在图3-1-15画出地球磁场的磁感线大致分布图，不考虑磁偏角(即 认为磁轴和地轴重合)(2) 19世纪20年代，以塞贝克(数学家)为代表的科学家已认识到：温度 差会引起电流， 安培考虑到地球自转造成了太阳照射后正面与背面的温度差， 从 而提出如下假设： 地球磁场是由地球的环形电流引起的， 则该假设中的电流方向 是(注：磁子午线是地球磁场 N 极与 S 极在地球表面的连线) ( B )(A)由西向东垂直磁午线( B )由东向西垂直磁子午线(C)由南向北沿