2024-2025学年高中物理第3章磁场第1节我们周围的磁现象第2节认识磁场教案粤教版选修3-1

PAGE8-第1节我们四周的磁现象其次节相识磁场[学习目标]1.[科学看法与责任]了解我国古代在磁现象方面的探讨成果及其在现代生产和生活中的应用．2.[科学看法与责任]了解地磁场的分布、改变以及对人类生活的影响．(重点)3.[物理观念]了解磁性材料．4.[物理观念]知道磁场的概念，理解磁场的方向．(重点)5.[科学思维]知道磁感线的定义，记住几种特别磁场的磁感线分布，学会用安培定则推断电流的磁场方向．(重点、难点)6.[科学思维]了解安培分子电流假说．一、地磁场及磁性材料1．地磁场：地球由于本身具有磁性而在其四周形成的磁场叫做地磁场．地球磁体的N极位于地理南极旁边，地球磁体的S极位于地理北极旁边．2．磁性材料(1)定义：磁性材料是指磁化后磁性很强的物质，也叫铁磁性物质．(2)二、相识磁场1．磁场的来源：磁体、通电导体的四周都存在磁场．2．磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生作用的．磁场是物质存在的一种特别形式．3．磁场性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用．三、磁场的描述1．磁感线(1)定义：在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一样．(2)特点：磁感线的疏密程度表示磁场强弱，磁场强的地方磁感线密，磁场弱的地方磁感线疏．2．电流的磁场和安培定则通电直导线四周的磁场、环形电流的磁场和通电螺线管的磁场，它们的磁感线的方向都可以用安培定则判定：(1)直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一样，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．(2)环形电流和通电螺线管的磁场：让右手弯曲的四指与电流的方向一样，伸直的拇指所指的方向就是环形电流轴线上的磁感线的方向或螺线管内部磁感线的方向．四、安培分子电流假说1．分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的磁体．2．安培的假设能很好的说明磁化和退磁．3．磁现象的本质：磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是电荷的运动产生的．1．正误推断(1)地球的地磁两极和地理两极重合． (×)(2)磁场的方向就是小磁针北极受力方向． (√)(3)磁感线是为描述磁场而虚拟的，实际不存在． (√)(4)磁感线不同于电场线，磁感线可以相交． (×)(5)静止的电荷四周既存在电场，又存在磁场． (×)2．下列关于地磁场的说法中正确的是()A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极B．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理南极C．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理北极D．地磁场在地表旁边某处有两个重量，水平重量指向地理的北极旁边，竖直重量肯定竖直向下C[依据地磁场的特点可知：地理北极旁边为地磁场南极即S极，在磁体外部磁场由N极指向S极．在南半球地磁场的竖直重量向上，在北半球竖直重量向下．故C正确．]3．如图所示，水平直导线ab通有向右的电流I后，置于导线正下方原来静止的小磁针的S极将()A．向纸外偏转B．向纸内偏转C．在纸面内顺时针转过90°D．不动A[依据安培定则可以确定，通电直导线在其下方产生垂直纸面对里的磁场，在磁场力的作用下，小磁针N极向纸内偏转、S极向纸外偏转，A项正确．]对磁场及地磁场的理解1．磁场的性质(1)客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特别物质．存在于磁体、通电导线、运动电荷、改变电场、地球的四周．(2)方向性：人们规定，磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(或小磁针静止时N极的指向)为该处的磁场方向．(3)基本性质：对放入其中的磁极、电流、运动的电荷有力的作用，而且磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间的相互作用都是通过磁场发生的．2．地磁场的特征(1)地磁场的方向：①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．②在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．③在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方．(2)磁偏角的形成：磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角．磁偏角的存在是因为地球的地理两极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的两极分别指向地磁两极而不是地理两极，所以产生了磁偏角．【例1】中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步探讨表明，地球四周地磁场的磁感线分布示意图如图所示．结合上述材料，下列说法不正确的是()A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极旁边C．地球表面随意位置的地磁场方向都与地面平行D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用C[地理南、北极与地磁场存在一个夹角，称为磁偏角，故地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，A正确；地磁南极在地理北极旁边，地磁北极在地理南极旁边，B正确；由于地磁场中某点的磁场方向沿该点的磁感线切线方向，故只有赤道处磁场方向与地面平行，C错误；在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，依据左手定则可得射向赤道的带电宇宙射线粒子受到洛伦兹力的作用，D正确．]地球上位置不同地磁场也不同(1)地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平重量由南指向北，竖直重量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．因此当涉及地磁场的问题时，要留意明确在地球上的位置．(2)在两极旁边磁场最强，赤道旁边磁场最弱．eq\a\vs4\al([跟进训练])训练角度1.对磁场的理解1．(多选)关于磁场的下列说法中正确的是()A．磁场和电场一样，是同一种物质B．磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有力的作用C．磁体与通电导体之间的相互作用不遵循牛顿第三定律D．电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的BD[电场是存在于电荷四周的一种特别物质，磁场是存在于磁体和电流四周的一种特别物质，二者虽然都是客观存在的，但有本质的区分，A项错误；磁场最基本的性质是对处于磁场里的磁体或电流有力的作用，B项正确；磁体与磁体、磁体与电流，电流与电流间相互作用的磁场力与其他性质的力一样，都遵循牛顿第三定律，C项错误；电流的四周产生磁场，所以电流与电流之间的相互作用是通过磁场进行的，D项正确．]训练角度2.对地磁场的相识2．在地球赤道上空有一小磁针处于水安静止状态，突然发觉小磁针的N极向东偏转，由此可知()A．肯定是小磁针正东方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针B．肯定是小磁针正北方向有一条形磁铁的S极靠近小磁针C．可能是小磁针正上方有电子流自东向西水平通过D．可能是小磁针正上方有电子流自南向北水平通过D[正常状况下，由于地磁场的作用，小磁针的N极应指向北方，而小磁针的N极向东偏转，说明小磁针受到外加磁场的作用，可能在小磁针的东方有一条形磁铁的S极靠近小磁针，可能在小磁针的西方有一条形磁铁的N极靠近小磁针，也可能是在小磁针正上方有电子流自南向北水平通过，产生了由北向南的电流，使小磁针的N极向东偏转．所以选项D正确．]对磁感线及电流的磁场的理解1．磁感线特点(1)磁感线是假想的，不是真实存在的线．(2)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向．(3)磁感线是闭合曲线．(4)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱．(5)磁感线不能相交或相切．2．三种电流的磁场对比安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上随意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极；外部类似条形磁铁，由N极动身回到S极3.磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相像点意义为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的线为了形象地描述电场的方向和强弱而假想的线方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切、不中断除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处．不闭合的曲线【例2】弹簧测力计下挂一条形磁铁，其N极一端位于一通电螺线管的正上方，如图所示，下列说法正确的是()A．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数不变B．若a接电源正极，b接负极，弹簧测力计示数增大C．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数减小D．若b接电源正极，a接负极，弹簧测力计示数增大D[若a接电源正极，b接负极，螺线管中电流俯视沿逆时针方向，由安培定则推断螺线管的上端相当于条形磁铁的N极．故磁铁受到螺线管对它向上的斥力作用，弹簧测力计示数减小．A、B错误；若b接电源正极，a接负极，由安培定则推断螺线管的上端相当于条形磁铁的S极，磁铁受到螺线管对它向下的引力作用，弹簧测力计示数变大．故C错误，D正确．]环形电流的等效磁场(1)环形电流的磁场与小磁针的相同，应用安培定则时，拇指所指的方向应当是环内磁场的方向，也是等效小磁针N极的方向．(2)通电螺线管的磁场相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极．eq\a\vs4\al([跟进训练])3．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()ABCDC[通电直导线电流从左向右，依据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面对里，所以小磁针静止时北极背离读者，故A错误；通电直导线电流竖直向上，依据右手螺旋定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，故B错误；环形导线的电流方向如题图所示，依据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面对外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；依据右手螺旋定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由右向左，则小磁针静止时北极指向左，故D错误．][物理观念]磁现象磁场地磁场磁性材料磁感线[科学思维]安培定则推断直线电流、环形电流、通电螺线管四周的磁感线方向．[科学看法与责任]1.我国古代在磁现象方面的探讨成果及对人类文明的影响．2．各种磁现象在近、现代技术和生活中的应用．1．如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图，甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的，乙棒内部各分子电流取向大致相同，则下列说法中正确的是()甲乙A．两棒均显磁性B．两棒均不显磁性C．甲棒不显磁性，乙棒显磁性D．甲棒显磁性，乙棒不显磁性C[甲棒内部分子电流的取向杂乱无章，分子电流产生的磁场相互抵消，故对外不显磁性；乙棒内部分子电流的取向大致相同，对外显示磁性．故C正确．]2．关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是()A．磁感线是闭合曲线，而电场线不是闭合曲线B．磁感线和电场线都是一些相互平行的曲线C．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D．磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向A[电场线起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，即电场线不是闭合曲线．而磁感线在磁体外部从N极指向S极，内部从S极指向N极，内外构成闭合曲线．A对，C错．无论是磁感线还是电场线，都是既有直线，也有曲线，B错．磁感线和电场线都能表示场的大小和方向，D错．]3．下列各选项中是直线电流、环形电流磁场的磁感线分布图，其中电流方向与磁感线方向的关系正确的是()A[电流方向向上，由右手螺旋定则可得磁场方向为逆时针方向