2019-2020年高中物理 第三章 磁場 第二節(jié) 認(rèn)識磁場導(dǎo)學(xué)案粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第三章 磁場 第二節(jié) 認(rèn)識磁場導(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. 知識與技能 知道磁體和電流周圍有磁場，知道磁場的基本特性對放入其中的磁體和電流有力的作用；知道磁場有方向，可以用磁感線描述磁場；知道常見的磁感線，了解分子電流假說 2. 過程與方法 觀察常見的磁感線，分析歸納的方法 二、 情感、態(tài)度與價值觀 認(rèn)識世界的多樣性，尊重事實，實事求是 三、 重點難點 3. 磁場 磁場特性 1. 磁感線 磁場方向 三、自主學(xué)習(xí) 1、磁感線 （1）．磁感線 A C B 在磁場中畫出一些曲線，使些曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應(yīng)強度方向一致，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。 （2）．磁感線的實驗?zāi)M 演示：在磁鐵的不同位置放上小磁針。 現(xiàn)象：靜止時小磁針的N極指向各不相同。能顯示出磁感線的形狀。 演示：實驗中常用鐵屑來模擬磁感線的形狀。在磁場中放一塊玻璃板，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，就模擬出磁感線的形狀。如圖所示。在兩極附近磁場較強，磁感線較密。 現(xiàn)象：鐵屑靜止時有規(guī)則地排列起來，顯示出磁感線的形狀。 2、幾種常見的磁場 （1）．幾種常見的磁場 ①條形磁鐵的磁場 ②蹄形磁鐵的磁場 問題：磁鐵周圍的磁感線方向如何？ 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，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 問題：通電直導(dǎo)線周圍的磁感線如何分布？ 結(jié)論：直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。 把小磁針放到通電直導(dǎo)線附近，根據(jù)磁針的指向，可以研究它周圍磁場的分布。直線電流的磁場方向可以用安培定則方便地表示。 問題：直線電流周圍的磁感線分布和什么因素有關(guān)系？ 結(jié)論：改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向，即磁感線的方向隨著改變。直線電流周圍的磁感線方向和電流方向有關(guān)系。 問題：直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。 對直線電流周圍的磁感線，應(yīng)能畫出不同側(cè)面、不同角度磁感線圖。 ④環(huán)形電流的磁場 問題：環(huán)形電流周圍的磁感線如何分布？ 結(jié)論：環(huán)形電流磁場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軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：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通電螺線管磁場的磁感線 問題：通電螺線管外部的磁場和什么相似？ 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。 問題：通電螺線管內(nèi)部的磁場如何？ 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)部的磁場比兩極處的磁場更強。 問題：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流方向有關(guān)。 問題：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，大拇指指向通電螺線管的北極。 與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應(yīng)用。電磁起重機(jī)、電話、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)，以及在自動控制中普通應(yīng)用的電磁繼電器，都離不開電流的磁場。 （2）．磁感線的特點 ①磁感線上任意一點的切線方向表示該位置的磁場方向，亦即小磁針在該位置時N極的受力方向，或小磁針在該位置靜止時N極的指向； ②磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。磁感線密集處磁場強，稀疏處磁場弱。 ③磁感線為閉合曲線，無起點和終點。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)定的磁場中，某一點只有惟一確定的磁場方向，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，則切點處的磁場將趨近于無窮大，這是不可能的。 【思考與討論】 （1）磁感線和電場線的關(guān)系？ a．電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述； b．電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線； c．電場線上每一點的切線方向都是跟該點電場方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致； d．電場線的疏密程度表示電場的強弱，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱。 （2）電流磁場和天然磁鐵相比有何特點？ a．電流磁場的有無可由通斷電來控制； b．電流磁場的極性可以由電流方向變換； c．電流磁場的強弱可由電流的大小來控制。 （3）電流的磁場有何用途？ 電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器。 3、安培分子電流假說 磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場。它們的磁場是否有什么關(guān)系呢？我么已經(jīng)知道，通電螺線管和條形磁鐵的磁場分布十分相似，法國學(xué)者安培由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說。 （1）．分子電流假說的內(nèi)容 在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流──分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極，這就是分子電流假說。 （2）．用安培假說解釋磁現(xiàn)象 閱讀課文，回答以下問題。 ①一根鐵棒在未被磁化時為什么對外界不顯磁性？ 鐵棒未被磁化時，內(nèi)部各分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外界不顯磁性。 ②什么是磁化？如何去理解磁化和磁極？ 使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化。在有外界磁場的作用時，某些物質(zhì)內(nèi)部各分子電流的取向會變得大致相同，這個過程就是磁化，這些物質(zhì)被磁化后，各分子電流的磁場互相疊加，對外界顯示出較強的磁作用，在兩端形成磁極。 ③永磁體為什么具有磁性？ 永磁體之所以具有磁性，是因為它內(nèi)部的環(huán)形分子電流本來就排列整齊。 ④永磁體如何失去磁性？ 永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機(jī)械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。 ⑤為什么無論把磁棒折成多小的一段，它總有兩個磁極？ 每個環(huán)形分子電流的兩個側(cè)面必定同時出現(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羅蘭實驗 1876年，羅蘭把大量的電荷加在一個橡膠圓盤上，然后使盤繞中心軸高速轉(zhuǎn)動，在盤的附近用小磁針來檢驗磁場的存在，如圖所示。 結(jié)果他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)帶電盤轉(zhuǎn)動時，小磁針果然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且改變盤的轉(zhuǎn)動方向或改變所帶電荷的正負(fù)時，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，磁針的偏轉(zhuǎn)方向跟運動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，其磁場是運動電荷產(chǎn)生的。磁體中的分子電流是由原子內(nèi)部電子的運動形成的。安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的。 課 堂 檢測案 第二節(jié) 認(rèn)識磁場（一課時） l 【課堂檢測】 1．利用安培分子電流假說可以解釋下列哪些現(xiàn)象（ ） A．永久磁鐵的磁場 B．直線電流的磁場 C．環(huán)形電流的磁場 D．軟鐵被磁化產(chǎn)生磁性 2．磁鐵在高溫下或者受到敲擊時會失去磁性，根據(jù)安培的分子電流假說，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，下列說法中正確的是（ ） A．兩根導(dǎo)線之間不存在磁場 B．兩根導(dǎo)線之外不存在磁場 C．兩根導(dǎo)線之間存在磁場,方向垂直紙面向里 D．兩根導(dǎo)線之間存在磁場,方向垂直紙面向外 第二節(jié) 認(rèn)識磁場（一課時） 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)于磁場和磁感線的描述，正確的是（ ） A.磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，它每一點的切線方向就表示該點的磁場方向 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磁場發(fā)生的 D.磁感線就是磁場中碎鐵屑排列成的曲線 3．如圖中，當(dāng)電流順時針通過圓環(huán)導(dǎo)體時，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磁針上方時，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)識磁場（一課時） 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極靜止時的指向，請畫出電源正負(fù)極； 4.圖中甲、乙，已知小磁針靜止時的指向和電源正負(fù)極，請畫出繞法.