2024-2025版高中物理第三章磁场1磁现象和磁场教案新人教版选修3-1

PAGE10-1磁现象和磁场[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解磁现象，知道磁体、磁极、磁性、磁场等概念.2.了解电流的磁效应.3.了解地磁场的分布状况和地磁的两极的特点．科学思维：明确磁体之间、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是通过磁场发生的．科学看法与责任：1.了解我国古代在磁现象方面的探讨成果及其对人类文明的影响.2.体会奥斯特发觉电流磁效应的重要意义．一、磁现象1．磁性：物体具有的吸引铁质物体的性质．2．磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极．(1)磁体有两个磁极，一个叫N极(又叫北极)，另一个叫S极(又叫南极)．(2)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．二、电流的磁效应1．奥斯特试验：把导线沿南北方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了偏转．2．试验意义：奥斯特试验发觉了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首先揭示了电与磁的联系．三、磁场1．磁体、电流间的相互作用(1)磁体与磁体间存在相互作用．(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力．(3)通电导线之间也有作用力．2．磁场：磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过磁场发生的，磁场是磁体或电流四周一种看不见、摸不着的特别物质．3．地磁场(1)地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极旁边，S极位于地理北极旁边．(2)磁偏角：小磁针的指向与地理子午线(经线)之间的夹角，如图1所示．图1推断下列说法的正误．(1)首先发觉电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特．(√)(2)任何两个磁体之间产生的磁场力总是大小相等、方向相反．(√)(3)磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场产生的．(√)(4)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的．(×)(5)在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极．(×)一、磁现象磁场(1)取一个条形磁铁，用一枚大头针分别靠近磁铁的两端和中部，视察到什么现象？(2)取两个条形磁铁，分别将它们的同名磁极、异名磁极相互靠近，视察到什么现象？(3)如图所示，通电导线放在磁铁旁边，悬挂导线的细线偏离竖直方向，说明通电导线受到力的作用，磁铁对通电导线的作用力是如何产生的？(2)将条形磁铁的同名磁极靠近，相互排斥；将条形磁铁的异名磁极靠近，相互吸引．(3)是通过磁场产生的．1．磁场的客观性：磁场与电场一样，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．磁场的基本性质：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．例1(多选)下列说法中正确的是()A．磁场是客观存在的一种物质B．磁体上磁性最强的部分叫磁极C．磁体或电流在自己四周的空间会产生磁场D．磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的，而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的答案ABC解析磁场是存在于磁体和通电导体四周的一种客观存在的物质，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的．针对训练1(多选)关于磁场，下列说法正确的是()A．磁场和电场一样，是一种客观存在的特别物质B．磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用C．磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质D．磁场是磁体四周或通电导体四周存在的一种物质，有小磁针放入其中时，存在磁场；无小磁针放入其中时，磁场不存在答案AB解析磁场和电场都是客观存在的特别物质，磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有力的作用，A、B正确；磁场虽然看不见、摸不着，但是它是客观存在的，C、D错误．二、电流的磁效应将一通电直导线水平放置在小磁针的上方，在导线东西放置和南北放置两种状况下，小磁针是否转动？答案导线东西放置时，小磁针不转动；导线南北放置时，小磁针转动．1．奥斯特试验1820年，丹麦物理学家奥斯特发觉，沿南北方向放置的导线通电后，其下方的小磁针发生了偏转，如图2所示．图22．试验的留意事项在做奥斯特试验时，为解除地磁场的影响，导线应南北放置．因为地磁场使小磁针静止时指向南北方向，若导线东西放置，小磁针有可能不偏转．3．电流的磁效应的意义电流的磁效应的发觉，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象探讨的新纪元．例2物理试验都须要有肯定的限制条件．奥斯特做电流磁效应试验时，应解除地磁场对试验的影响．关于奥斯特的试验，下列说法中正确的是()A．该试验必需在地球赤道上进行B．通电直导线应当竖直放置C．通电直导线应当水平东西方向放置D．通电直导线应当水平南北方向放置答案D解析小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当通电直导线水平南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D.针对训练2(多选)如图3所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上．当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方沿南北方向水平飞过时，所能视察到的现象是()图3A．小磁针不动B．若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转C．若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转D．若是一根通电导线，小磁针会发生偏转答案BCD三、地球的磁场指南针是我国古代四大独创之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，但在古代指南针为什么指南曾是一个不解之谜，你知道指南针为什么指南吗？答案因为地球是个大磁体，它对指南针有力的作用．1．地磁北极正上方磁场方向竖直向上，地磁南极正上方磁场方向竖直向下．2．在赤道正上方，地磁场方向水平向北．3．在南半球离地理南极较远处，地磁场方向指向北偏上方；在北半球离地理北极较远处，地磁场方向指向北偏下方．4．由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生改变，通常不能干脆到达地球．因此地磁场对地球上的生物有爱护作用．说明：在北半球，地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向下；在南半球，地磁场的方向可分解为水平向北和竖直向上．例3(多选)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，地球四周地磁场分布示意图如图4.结合上述材料，下列说法正确的是()图4A．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．地球表面的磁场的竖直重量在南半球垂直于地面对上，在北半球垂直于地面对下答案ABD解析地球为一巨大的磁体，地磁场的南、北极在地理上的北极和南极旁边，两极并不重合；且地球内部也存在磁场，只有赤道上空磁场的方向才与地面平行；地磁场的竖直重量在南半球垂直地面对上，在北半球垂直地面对下，C错误，A、B、D项正确．[学科素养]例3考查了学生对地磁场学问的了解程度，体现了“物理观念”的学科素养．又通过《梦溪笔谈》中的这个例子，让学生了解我国古代在磁现象方面的探讨成果及其对人类文明的影响，体现了“科学看法与责任”的学科素养．1．(对磁场的相识)(多选)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，以下示意图正确的是()A．磁体eq\x(磁场)磁体B．磁体eq\x(磁场)通电导体C．通电导体eq\x(电场)通电导体D．通电导体eq\x(磁场)通电导体答案ABD解析磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的．2．(地磁场、电流磁效应)(多选)(2015·全国卷Ⅱ)指南针是我国古代四大独创之一．关于指南针，下列说法正确的是()A．指南针可以仅具有一个磁极B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场C．指南针的指向会受到旁边铁块的干扰D．在指南针正上方旁边沿指针方向放置始终导线，导线通电时指南针不偏转答案BC解析指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，选项B正确．因为指南针本身是一个小磁体，所以会对旁边的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确．在地磁场中，指南针南北指向，当直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误．3．(电流的磁效应)(多选)如图5所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生摇摆，以下说法正确的是()图5A．这个力F是通过磁场产生的B．这个力F没有反作用力C．这个力F的反作用力作用在通电导线上D．这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上答案AD解析蹄形磁铁通过磁铁的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过导线的磁场对蹄形磁铁产生了力的作用．4．(地磁场)地球是一个大磁体，它的磁场分布状况与一个条形磁铁的磁场分布状况相像，下列说法正确的是()A．地磁场的方向是沿地球上经线方向的B．地磁场的方向是与地面平行的C．地磁场的方向是从北向南方向的D．地磁场的方向是从南向北方向的答案D选择题考点一磁现象与磁场1．(多选)某同学身边有一个长铁条，为了检验它是否具有磁性，该同学用它的一端靠近能自由转动的小磁针．下列给出了几种可能产生的现象以及相应结论，其中正确的是()A．若小磁针被吸引过来，则说明长铁条肯定有磁性B．若小磁针被吸引过来，则长铁条可能没有磁性C．若小磁针被推开，则说明长铁条肯定有磁性D．若小磁针被推开，则长铁条可能没有磁性答案BC解析因为磁铁有吸引铁质物体的性质，小磁针有磁性，可吸引长铁条，故长铁条可能没有磁性，选项A错，B对；依据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，选项C对，D错．2．试验表明磁体能吸引一元硬币，对这种现象说明正确的是()A．硬币肯定是铁做的，因为磁体能吸引铁B．硬币肯定是铝做的，因为磁体能吸引铝C．磁体的磁性越强，能吸引的物质种类越多D．硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引答案D解析磁体能吸引铁、钴、镍等物质，并不是仅吸引铁，故A错．磁体不能吸引铜、铝等物质，故B错．磁体能吸引的物质种类与磁性强弱无关，故C错．一元硬币为钢芯镀镍，镍是磁性材料，磁化后能被吸引，故D对．3.如图1所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右从条形磁铁上方缓慢移动时，弹簧测力计的示数()图1A．不变B．渐渐减小C．先减小后增大D．先增大后减小答案C解析磁铁上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右移动时，所受磁铁的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大，故选C.4．(多选)下列说法中正确的是()A．磁场并不存在，它是人们为了探讨问题便利而假想出来的B．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引C．磁体和通电导体都能产生磁场D．若小磁针始终指向南北方向，则小磁针的旁边肯定没有磁铁答案BC解析磁场是一种“场”物质，它和我们常见的分子、原子组成的物质不同，它是以一种“场”的形式存在的，故选项A错误．由磁极间相互作用的基本规律及电流的磁效应可知，选项B、C正确．若磁铁放在小磁针的南方或北方，小磁针仍可能始终指向南北方向，故选项D错误．5.将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对的磁极极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图2所示，设两磁环受到的重力相等且都为G，则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是()图2A．F＜G B．F＝GC．G＜F＜2G D．F＝2G答案D解析由A、B两磁环相对的磁极极性相同，知它们之间相互作用力是斥力，A悬浮在空中，说明A受力平衡，因此，A受到的重力和B对A的排斥力大小相等，依据牛顿第三定律，B受到A的斥力大小等于G，对B受力分析可知，B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力，B静止，所以F支＝2G，所以B对底座的压力F等于2G.6．(多选)如图3所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是()图3A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的B．乙图中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的答案BC解析题图甲中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；题图乙中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的；题图丙中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的．综上所述，选项B、C正确．考点二电流的磁效应7．在做“奥斯特试验”时，下列操作中现象最明显的是()A．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C．导线沿南北方向放置在磁针的正上方D．导线沿东西方向放置在磁针的正上方答案C解析把导8．(多选)下列说法正确的是()A．小磁针放在一根通电直导线旁边，小磁针没有转动，说明电流没有磁效应B．两根通电直导线相互垂直放置，解除固定后都发生转动，说明白电流的磁效应C．奥斯特发觉的电流磁效应现象，首次揭示了电与磁之间是有联系的D．以上说法均错误答案BC解析把小磁针放在电流四周