2022年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修3-1

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1、2022年高中物理 第三章 磁場(chǎng) 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)導(dǎo)學(xué)案粵教版選修3-1 【自主學(xué)習(xí)】 一、 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 知識(shí)與技能 知道磁體和電流周?chē)写艌?chǎng)，知道磁場(chǎng)的基本特性對(duì)放入其中的磁體和電流有力的作用；知道磁場(chǎng)有方向，可以用磁感線描述磁場(chǎng)；知道常見(jiàn)的磁感線，了解分子電流假說(shuō) 2. 過(guò)程與方法 觀察常見(jiàn)的磁感線，分析歸納的方法 二、 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 認(rèn)識(shí)世界的多樣性，尊重事實(shí)，實(shí)事求是 三、 重點(diǎn)難點(diǎn) 3. 磁場(chǎng) 磁場(chǎng)特性 1. 磁感線 磁場(chǎng)方向 三、自主學(xué)習(xí) 1、磁感線 （1）．磁感線 A C B 在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使些曲線上每一點(diǎn)

2、的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。 利用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)。 （2）．磁感線的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 演示：在磁鐵的不同位置放上小磁針。 現(xiàn)象：靜止時(shí)小磁針的N極指向各不相同。能顯示出磁感線的形狀。 演示：實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑來(lái)模擬磁感線的形狀。在磁場(chǎng)中放一塊玻璃板，玻璃板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑，細(xì)鐵屑在磁場(chǎng)里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑胡規(guī)則地排列起來(lái)，就模擬出磁感線的形狀。如圖所示。在兩極附近磁場(chǎng)較強(qiáng)，磁感線較密。 現(xiàn)象：鐵屑靜止時(shí)有規(guī)則地排列起來(lái)，顯示出磁感線的形狀。 2、幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) （1）．幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) ①條形磁鐵的磁場(chǎng) ②蹄形磁鐵的

3、磁場(chǎng) 問(wèn)題：磁鐵周?chē)拇鸥芯€方向如何？ 結(jié)論：磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來(lái)，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極。 ③直線電流的磁場(chǎng) 問(wèn)題：通電直導(dǎo)線周?chē)拇鸥芯€如何分布？ 結(jié)論：直線電流磁場(chǎng)的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。 把小磁針?lè)诺酵娭睂?dǎo)線附近，根據(jù)磁針的指向，可以研究它周?chē)艌?chǎng)的分布。直線電流的磁場(chǎng)方向可以用安培定則方便地表示。 問(wèn)題：直線電流周?chē)拇鸥芯€分布和什么因素有關(guān)系？ 結(jié)論：改變電流的方向，各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都變成相反的方向，即磁感線的方向隨著改變。直線電流周?chē)拇鸥芯€方向和電流方向有關(guān)系。 問(wèn)題：直

4、線電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）來(lái)判定：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。 對(duì)直線電流周?chē)拇鸥芯€，應(yīng)能畫(huà)出不同側(cè)面、不同角度磁感線圖。 ④環(huán)形電流的磁場(chǎng) 問(wèn)題：環(huán)形電流周?chē)拇鸥芯€如何分布？ 結(jié)論：環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。 問(wèn)題：環(huán)形電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：環(huán)形電流的方向跟中心

5、軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來(lái)判定：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。 ⑤通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線 問(wèn)題：通電螺線管外部的磁場(chǎng)和什么相似？ 結(jié)論：通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極。 問(wèn)題：通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)如何？ 結(jié)論：通電螺線管內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線。通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)比兩極處的磁場(chǎng)更強(qiáng)。 問(wèn)題：通電螺線管的磁感線方向和什么因素有關(guān)系？ 結(jié)論：通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電

6、流方向有關(guān)。 問(wèn)題：如何判斷通電螺線管的極性？ 結(jié)論：通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來(lái)判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。也就是說(shuō)，大拇指指向通電螺線管的北極。 與天然磁體的磁場(chǎng)相比，電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱容易控制，因而在實(shí)際中有很多重要的應(yīng)用。電磁起重機(jī)、電話、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，以及在自動(dòng)控制中普通應(yīng)用的電磁繼電器，都離不開(kāi)電流的磁場(chǎng)。 （2）．磁感線的特點(diǎn) ①磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向表示該位置的磁場(chǎng)方向，亦即小磁針在該位置時(shí)N極的受力方向，或小磁針在該位置靜止時(shí)N極的指向； ②磁感線的

7、疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線密集處磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏處磁場(chǎng)弱。 ③磁感線為閉合曲線，無(wú)起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極。 ④在穩(wěn)定的磁場(chǎng)中，某一點(diǎn)只有惟一確定的磁場(chǎng)方向，所以兩條磁感線不能相交。 ⑤磁感線也不相切。若磁感線相切，則切點(diǎn)處的磁場(chǎng)將趨近于無(wú)窮大，這是不可能的。 【思考與討論】 （1）磁感線和電場(chǎng)線的關(guān)系？ a．電場(chǎng)線是電場(chǎng)的形象描述，而磁感線是磁場(chǎng)的形象描述； b．電場(chǎng)線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線； c．電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切線方向都是跟該點(diǎn)電場(chǎng)方向一致，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致； d．電場(chǎng)

8、線的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 （2）電流磁場(chǎng)和天然磁鐵相比有何特點(diǎn)？ a．電流磁場(chǎng)的有無(wú)可由通斷電來(lái)控制； b．電流磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換； c．電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來(lái)控制。 （3）電流的磁場(chǎng)有何用途？ 電流的磁場(chǎng)用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動(dòng)控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器。 3、安培分子電流假說(shuō) 磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場(chǎng)。它們的磁場(chǎng)是否有什么關(guān)系呢？我么已經(jīng)知道，通電螺線管和條形磁鐵的磁場(chǎng)分布十分相似，法國(guó)學(xué)者安培由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說(shuō)。 （1）．分子電流假說(shuō)的內(nèi)容 在原子、分子等物質(zhì)微

9、粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流──分子電流。分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極，這就是分子電流假說(shuō)。 （2）．用安培假說(shuō)解釋磁現(xiàn)象 閱讀課文，回答以下問(wèn)題。 ①一根鐵棒在未被磁化時(shí)為什么對(duì)外界不顯磁性？ 鐵棒未被磁化時(shí)，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無(wú)章的，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯磁性。 ②什么是磁化？如何去理解磁化和磁極？ 使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體獲得磁性的過(guò)程叫磁化。在有外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，某些物質(zhì)內(nèi)部各分子電流的取向會(huì)變得大致相同，這個(gè)過(guò)程就是磁化，這些物質(zhì)被磁化后，各分子電流的磁場(chǎng)互相疊加，對(duì)外界顯示出較強(qiáng)的磁作用，在兩端形成磁極。 ③永磁體為什么具有

10、磁性？ 永磁體之所以具有磁性，是因?yàn)樗鼉?nèi)部的環(huán)形分子電流本來(lái)就排列整齊。 ④永磁體如何失去磁性？ 永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會(huì)失去磁性，這是因?yàn)樵诩ち业臒徇\(yùn)動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無(wú)章了。 ⑤為什么無(wú)論把磁棒折成多小的一段，它總有兩個(gè)磁極？ 每個(gè)環(huán)形分子電流的兩個(gè)側(cè)面必定同時(shí)出現(xiàn)，一面相當(dāng)于N極，另一面相當(dāng)于S極。 （3）．磁現(xiàn)象的電本質(zhì) ①羅蘭實(shí)驗(yàn) 1876年，羅蘭把大量的電荷加在一個(gè)橡膠圓盤(pán)上，然后使盤(pán)繞中心軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，在盤(pán)的附近用小磁針來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在，如圖所示。 結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)帶電盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小磁針果然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且改變盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向或改變所帶電荷

11、的正負(fù)時(shí)，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，磁針的偏轉(zhuǎn)方向跟運(yùn)動(dòng)電荷所形成的電流方向間的關(guān)系同樣符合安培定則。 ②磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。磁體中的分子電流是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)形成的。安培分子電流假說(shuō)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 磁鐵的磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)一樣，都是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。 課 堂 檢測(cè)案 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)（一課時(shí)） l 【課堂檢測(cè)】 1．利用安培分子電流假說(shuō)可以解釋下列哪些現(xiàn)象（ ） A．永久磁鐵的磁場(chǎng) B．直線電流的磁場(chǎng) C．環(huán)形電流的磁場(chǎng) D

12、．軟鐵被磁化產(chǎn)生磁性 2．磁鐵在高溫下或者受到敲擊時(shí)會(huì)失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說(shuō)，其原因是 A．分子電流消失　 B．分子電流的取向變得大致相同　 C．分子電流的取向變得雜亂 D．分子電流的強(qiáng)度減弱 3．如圖所示,兩根平行的直導(dǎo)線,通以大小相等、方向相反的電流，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A．兩根導(dǎo)線之間不存在磁場(chǎng) B．兩根導(dǎo)線之外不存在磁場(chǎng) C．兩根導(dǎo)線之間存在磁場(chǎng)

13、,方向垂直紙面向里 D．兩根導(dǎo)線之間存在磁場(chǎng),方向垂直紙面向外 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)（一課時(shí)） l 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1.鐵棒A能吸引小磁針，鐵棒B能排斥小磁針，若將鐵棒A靠近鐵棒B，則（ ） A.A、B一定相互吸引 B.A、B一定相互排斥 C.A、B間可能無(wú)磁作用 D.A、B間一定有磁作用，可能吸引，也可能排斥 2.關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，正確的是（ ） A.磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它每一點(diǎn)的切線方向就表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 B.磁感線是從磁鐵的N極指向S極 C.磁鐵間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的 D.磁感線就是磁場(chǎng)中碎鐵屑排列成的曲線 3．如圖中，當(dāng)電

14、流順時(shí)針通過(guò)圓環(huán)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體中央的小磁針的N極將指向( ) A．指向讀者 B．背離讀者 C．垂直紙面向內(nèi) D．垂直紙面向外 4．如圖，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí)，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束帶電粒子可能是( ) A．向右飛行的電子 B．向左飛行的正離子 C．向右飛行的負(fù)離子 D．向左飛行的中子 第二節(jié) 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)（一課時(shí)） l 【鞏固拓展】 1．如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線在A、B處與直導(dǎo)線ab相連，圖中標(biāo)出了環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向，則C和D接電源正極的是__________，放在ab下方的小磁針的__________極轉(zhuǎn)向紙外． 2.如圖所示，一帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO'以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線上的小磁針最后平衡的位置是（ ） A.N極豎直向上 B.N極豎直向下 C.N極沿軸線向左 D.N極沿軸線向右 3.圖甲、乙中已知小磁針N極靜止時(shí)的指向，請(qǐng)畫(huà)出電源正負(fù)極； 4.圖中甲、乙，已知小磁針靜止時(shí)的指向和電源正負(fù)極，請(qǐng)畫(huà)出繞法.