匀强磁场的磁感线课件

1、研究课程标准 与考试说明课程标准 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。例1 观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。（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。例2 了解地磁场的分布、变化，以及对人类生活的影响。（3）会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。课程标准 内容标准（4）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。例3 利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。例4 了解磁电式电表的结构和工作原理。（5）通过实验，认识洛仑兹力。会判断

2、洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。例5 观察阴极射线在磁场中的偏转。例6 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。（6）认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。课程标准 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。09考试说明(征询意见稿） 磁场、磁感应强度、磁感线 I安培力的计算只限于电流与磁感应强度垂直的情形洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形通电直导线和通电线圈周围磁场的方向I安培力、安培力的方向I匀强磁场中的安培力II洛伦兹力、洛伦兹力的方向II洛伦兹力公式I带电粒子在匀

3、强磁场中的运动II质谱仪和回旋加速器I教材章节结构新第三章 磁场 1 磁现象和磁场 2 磁感应强度3 几种常见的磁场4 磁场对通电导线的作用力5 磁场对运动电荷的作用力6 带电粒子在匀强磁场中的运动原第十五章 磁场 一、磁场磁感线二、安培力磁感应强度三、电流表的工作原理四、磁场对运动电荷的作用五、带电粒子在磁场中的运动 质谱仪 六、回旋加速器与原教材章节结构对比教材分析内容展开线索磁现象（磁效应）（第1节）磁场性质的定量和定性描述（第2、3节）磁场对电流和运动电荷的作用（第4、5节）安培力和洛伦磁力的应用（第4、6节）原则：倡导科学探究，注重科学探究质量比较系统和全面地学习物理学，强调物理学的

4、研究思想和方法与力学综合，注意循序渐进注重科学探究质量 探究过程不必要追求完整化2.磁感应强度 怎样认识和描述磁场的强弱？ 教师要展示自己的思维过程（科学方法、科学过程）4.磁场对通电导线的作用力，演示实验体现探究性（表达能力）5.磁场对运动电荷的作用力 P96思考与讨论 改变学习方式：独立思考、探究精神注重科学探究质量6.带电粒子在匀强磁场中的运动 P99典型的科学探究 P100思考与讨论提出了问题，指出解决问题的方向，又是科学探究 P100质谱仪的原理以例题的形式给出，带电粒子在磁场中运动的轨道半径公式不用背，探究精神 P101回旋加速器先介绍原理，然后思考与讨论,给出了“周期与速度关系”

5、、“半径与速度关系”教学的导向，两个结论都不用背，反复练习洛伦兹力、匀速圆周运动的知识。注重科学探究质量课题研究 P103霍尔效应 不是增加新的知识点，而是复习洛伦兹力的知识、静电力的知识。不厌其烦地在各种场景中灵活应用这些规律，而不是记忆繁多的“二级规律”、“三级规律”，更不是记忆无数的题型。强调物理学的研究思想和方法 重视物理学史的学习 介绍科学发现历史的目的：认识科学发现的基础体会科学发现的价值欣赏科学发现中的智慧学习科学发现中的精神体现物理学科的特点 做好实验演示实验随堂实验做一做本章方法类比法（磁场与电场类比）控制变量法假说（物理理论建立）手征法、微元法、图像法、图示法、等效法、比值

6、定义法、转换研究对象法、逻辑推理法、特殊点法、结论法（不能硬套）教材处理1 磁现象和磁场 （P80-82） 重点：奥斯特发现电流的磁效应 磁体磁体、电流磁体、 电流电流，通过磁场发生相互作用 “磁现象和磁场”是否与初中的内容重复？ 这里有些内容的确与初中相似，例如磁极、磁场、地球的磁性等。但作为研究磁现象的背景，不能没有这些内容。教学时第1节可以一带而过，甚至可以只让学生阅读。（注意因材施教，基础弱的学生遗忘率较高）2 磁感应强度 （P83-85） 重点：怎样认识和描述磁场的强弱？ 教师要展示自己的思维过程（科学方法、科学过程）科学方法、科学过程人们很容易想到，把一枚可以转动的小磁针作为检验用

7、的磁体放在磁场中的某一点，观察它的受力情况，由此来描述磁场物理学中规定：小磁针静止时N极所指的方向即为该点的磁感应强度的方向。科学方法、科学过程是否类似电场的研究方法，分析磁体或电流在磁场中所受的力，找出表示磁场强弱和方向的物理量？能否用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小？不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时是所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小科学方法、科学过程磁场不仅能对磁体有作用力，还对通电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？(理想模型：电流元)通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系？我们如何来研究？控制变量法

8、磁感应强度B定义定义式单位量性物理意义条件理解对于磁感应强度B的理解1、比值F/IL是磁场中各点的位置函数。换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变I和L，F都与IL的乘积大小成比例地变化，比值F/IL跟IL的乘积大小无关。因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度 2、对于确定的磁场中某一位置来说，B并不因探测电流和线段长短（电流元）的改变而改变，而是由磁场自身决定的；比值F/IL不变这一事实正反映了所量度位置的磁场强弱程度是一定的。 电场强度与磁感应强度的比较磁场电场产生磁体周围通电导体中电流周围存在磁场电荷周围存在电场定义

9、定义式： 定义式：E=F/q意义B在数值上等于垂直于磁场方向上长1m，电流为1A的通电导线所受磁场力的大小E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小方向规定小磁针N极受力的方向为磁场方向规定正电荷受力的方向为电场方向练习：1、下列关于磁感应强度的说法中正确的是（ D ）A放在磁场中的通电导线，电流越大，受到的磁场力也越大，表示该处的磁感应强度越大B磁感线的指向就是磁感应强度的方向C垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向D磁感应强度的大小、方向与放入其中的通电导线的电流大小、导线长度、导线取向等均无关练习：2、关于磁感应强度，下列说法中正确的是（ D ）A由 可知，B与F成正比，与

10、IL成反比B通电导线放在磁场中的某点，那点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，那点的磁感应强度就为零C通电导线不受安培力的地方一定不存在磁场，即B0D磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定，其大小和方向是唯一确定的，与通电导线无关练习：3、关于 ，下列正确说法的是（ D ）A磁感应强度B与通电导体所受安培力成正比B磁感应强度B与通电导体长度和电流强度的乘积成反比C公式表明磁感应强度B的方向与通电导体的受力方向一致D以上说法都不对练习：4、有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是（ B ）AB的方向就是小磁针N极所指的方向BB的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致CB的方向与小磁针在任何情况下

11、S极受力方向一致DB的方向就是通电导线的受力方向应用图像处理数据3 几种常见的磁场（P86-89） 重点：1、会画几种常见的磁场的磁感线2、安培分子电流假说 3、磁通量 (难点）会画几种常见的磁场的磁感线会画几种常见的磁场的磁感线会画几种常见的磁场的磁感线会画几种常见的磁场的磁感线匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。磁感线的特点（与电场线比较）磁感线电场线相似点作用为形象描绘场而引入的假想的线，实际不存在疏密场的强弱切线方向场的方向相交不会相交（假设法证明）不同点闭合曲线从

12、正电荷出发，终止于负电荷练习：（P91）练习：将小磁针分别放入A、B、C处时，问：小磁针N极的指向？A BC 。A 练习： 在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应的磁场的电流方向。练习： 如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（ ） 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.向左飞行的负离子束为什么教科书没有提“磁现象的电本质”？ “磁现象的电本质”这个说法容易给人一个不准确的印象，好像物质的电属性比磁属性更本质一些。实际上，从微观的角度看物质，粒子的电荷与磁矩都是它们的基本属性，不

13、能笼统地说哪个更本质。因此，教科书中用“安培分子电流假说”作为这部分内容的标题。安培分子电流假说指导思想：电与磁的统一根据：环形电流的磁性与条形磁铁相似假说内容：解释现象：磁化 失去磁性 磁体无论大小，都有N、S极 地球磁性的起源探究：假若地磁场是由地球表面的电荷产生的,试根据地磁场的方向判断地球表面所带电荷的电性（已知地球表面的电荷与地表无相对运动）。负电磁通量 重点：理解合磁通的概念 拓展：磁通量可以认为是穿过某一面积的磁感线的条数。练习： 关于磁通量,正确的说法有 ( C ) A磁通量不仅有大小而且有方向,是矢量 B在匀强磁场中,a线圈面积比b线圈面积大,则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b

14、线圈的大 C磁通量大,磁感应强度不一定大 D把某线圈放在磁场中的M、N两点,若放在M处的磁通量比在N处的大,则M处的磁感应强度一定比N处大练习： 如图所示,一矩形线框从abcd位置移动到abcd位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动) A一直增加 B一直减少 C先增加后减少 D先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少adcbabd c练习： 如图所示,两个圆环A、B同心放置,且半径RARB.一条磁铁置于两环的圆心处,且与圆环平面垂直.则A、B两环中磁通AB之间的关系是 （ ） A.AB B.AB C.AB D.无法确定 NS练习： 如图所示，套在条形磁铁

15、外的三个线圈，其面积S1S2= S3，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为1、2、3则它们的大小关系是（ ） A、123 B、12=3 C、123 D、12=3科学漫步栏目中“有趣的右螺旋”与电磁学有什么关系？ 它留给学生一个印象：左旋与右旋的区别（对左旋与右旋的描述在科学中叫做“手征”）不只存在于通电螺线管中。这件事会在学生心中留下一个求知的火花。 4 磁场对通电导线的作用力（P91-93） 重点 ：安培力的方向、安培力的大小和磁电式电流表原理演示实验演示实验体现探究性（表达能力）安培力的特点（与电场力的比较）安培力电场力研究对象电流元点电荷受力特点安培力的方向与磁场方向和

16、电流方向都垂直正电荷受力方向与电场方向相同，负电荷相反判断方法用左手定则结合电场方向与电荷的正负判断练习：画出图中第三者的方向练习： 画出图中通电导线棒所受安培力的方向练习：平行通电直导线之间的相互作用（实验：实物投影仪） 学生能够运用安培定则、左手定则进行推理磁电式电表（原理）关于安培力和洛仑兹力，是否要求F = ILBsin 和F = qvBsin 这两个公式？ 教科书中的习题只要求计算导线方向（或粒子运动方向）与磁场方向垂直情况下导线（或运动粒子）所受的力，不要求计算一般情况下的安培力或洛伦兹力。 书中引入了F = ILBsin 这个公式，目的在于介绍一个方法：把B沿导线方向和垂直于导线

17、的方向分解，分别研究这两个分量的作用。这里实际上承袭了力学中已经应用多次的方法（有人把它叫做正交分解法）。这也是教科书重视科学方法教育的一个体现。关于洛伦兹力也是按照同样方法处理的，这在该节的“思考与讨论”中已经体现。 练习：下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正确的有( A B )A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直C.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为0 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关安培力专题安培力方向的判定-左手定则通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流

18、方向之间的关系，可以用左手定则来判定.安培力F的方向总是垂直于磁感线与通电导线构成的平面，既与磁场的方向垂直，又与电流方向垂直，但磁场方向与电流方向不一定垂直。安培力安培力的大小： 若B和I垂直时： F=BIL 若B和I平行时：F0 若B和I成时角时：F = BILsin安培力公式的适用条件 一般只适用于匀强磁场或在导线范围内是一个恒量 导线垂直于磁场 L为导线的有效长度任意弯曲的通电导线的等效长度相当于连接导线两端直线段的长度思考：闭合通电回路在匀强磁场中受安培力多大？练习：如图所示，在条形磁铁N极附近悬挂一个圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示的方向流动时，将会出现下列

19、哪种情况？( C )A线圈向磁铁平移；B线圈远离磁铁平移；C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁判断安培力作用下物体运动情况的方法1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流，用左手定则判出每微段安培力的方向，最后确定运动方向2、等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁，或将条形磁铁等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析3、利用结论法：同向电流相互吸引，反向电流相互排斥，两电流平行时无转动趋势；两电流不平行时有转动到相互平行且电流方向相同的趋势4、特殊位置法：把电流或磁铁拉到一个便于分析的特殊位置后再判断所受安

20、培力的方向，从而确定运动方向5、转换研究对象法：利用研究对象练习：如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有从左向右看逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？S N练习： 如图所示，一根通有电流I的直铜棒MN，用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中，此时两根悬线处于紧张状态，下列哪些措施可使悬线中张力为零（ AC ） A、适当增大电流 B、使电流反向并适当减小 C、保持电流I不变，适当增大B D、使电流I反向，适当减小练习：如图所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线圈将会A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩练习：练习： 如图所示，

21、把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看） （ C ） A. 顺时针方向转动，同时下降 B. 顺时针方向转动，同时上升 C. 逆时针方向转动，同时下降 D. 逆时针方向转动，同时上升练习： 如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则( A ) A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用解题步骤：方法一：

22、先确定电流所在位置的磁场；再分析其受力；最终要根据相互作用的原理以确定磁体的受力得出最终结果.方法二： 先确定电流产生的磁场分布；再分析磁体的受力情况，从而得出最终结果.若通电导线不在中央？练习：(简单）如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A时，金属棒的加速度为2m/s2，求磁场的磁感强度.练习：(简单）电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年，澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km

23、/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽2m，长为100m，通以恒定电流10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大？磁场力的最大功率为多大？（不计轨道摩擦）（55T 1.1107W）练习：(简单）根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办?练习：(简单） 如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为a=37

24、0，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流. (2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流.练习：（有难度） 有一金属棒ab，质量为m，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L，其平面与水平面的夹角为，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属棒与轨道的最大静磨擦力为其所受重力的k倍，回路中电源电动势为E，内阻不计，问：滑动变阻器R调节在什么阻值范围内，金属棒能静止在轨道上？ R练习：（有难度） 在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流为I、长

25、为L、质量为m的导体棒，如图所示，试求： 欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向 欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，应加匀强磁场B的最小值和方向 垂直于斜面向上， ； 水平向左，练习：（与动量结合）如图所示，两根平行光滑轨道水平放置，相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向下，轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通开关S时，金属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平距离s=2m，求接通S瞬间，通过金属棒的电量.5 磁场对运动电荷的作用力（P95-98） 教学重点：洛伦兹力方向的判断方法（左手定则）洛伦兹力大小计算公式的

26、推导和应用。 教学难点：洛伦兹力方向的判断。洛伦兹力计算公式的推导。理解洛伦兹力对运动电荷不做功。探究:电流是如何形成的？磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？ 演示实验:用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用得出结论：磁场对运动电荷有作用通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现用左手定则判断洛伦兹力的方向 练习:试判断图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.练习: 来自宇宙的电子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些电子在进入地球周围的空间时，将 （C） A竖直向下沿直线射向地面 B相对于预定地面向东偏转 C相对于预定点稍向西偏转 D相对于预定点稍向北偏转探究:研究洛伦兹力的大小当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直