《2019-2020学年高中物理 第三章 磁场 第一 二节 我们周围的磁现象 认识磁场学案 粤教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理 第三章 磁场 第一 二节 我们周围的磁现象 认识磁场学案 粤教版选修3-1（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 我们周围的磁现象 第二节 认识磁场学科素养与目标要求物理观念：1.了解人类对磁现象的认识与应用.2.了解地磁场及磁性材料.3.了解磁场是客观存在的物质，知道磁感线的特点及条形磁铁、蹄形磁铁周围的磁感线分布.4.掌握安培定则.5.了解安培分子电流假说.科学思维：会用安培定则判断直线电流、环形电流、通电螺线管周围的磁感线方向.科学态度与责任：1.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及对人类文明的影响.2.了解各种磁现象在近、现代技术和生活中的应用.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周围形成的磁场叫地磁场.地球磁体的N极位于地理南极附近，地球磁体的S极位于地理北极附近，
2、地磁极与地理极并不重合(如图1所示)，并有围绕地理极做周期性运动的现象.图12.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、初识磁场1.磁场的来源：磁体和电流周围都存在磁场.2.电流的磁效应：(1)丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应.(2)实验现象：放在一条通电导线附近的小磁针发生了偏转，最后停在与导线垂直的方向上.3.磁场是物质存在的一种特殊形式：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，通电导体与通电导线之间的相互作用，都是通过磁场发生的.4.磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流产生力的作用.三、磁场的描述1.磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力
3、的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向.2.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跟这点的磁场方向一致.(2)特点：磁感线的疏密程度反映磁场强弱，磁场强的地方磁感线密.3.几种常见的磁场(1)磁体周围的磁场(如图2)图2在磁体外部磁感线由N极指向S极.(2)电流周围的磁场磁感线的方向由安培定则判定：通电直导线(或直线电流)周围的磁场用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向，如图3所示.图3环形电流或通电螺线管周围的磁场让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是
4、环形导线轴线上磁感线的方向或通电螺线管内部磁感线方向，也即指向螺线管的N极，如图4所示.图4判断下列说法的正误.(1)首先发现电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特，他发现电流的周围能产生磁场.()(2)大磁铁的磁性较强，对小磁针的作用力大，但小磁针对大磁铁的磁场力较小.()(3)磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场产生的.()(4)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的一系列同心圆.()(5)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁周围的磁场.()(6)无论是直线电流、环形电流还是通电螺线管的磁场，用安培定则判断时，大拇指指的都是磁场方向.()一、磁场和磁感线1.对磁场的认识(1)磁场的客观性：磁场
5、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殊物质.存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围.(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.2.磁感线的特点(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在.(2)磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时N极受力的方向.(3)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱.(4)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极.(5)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断.3.地磁场(如图
6、5所示)图5(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，其运动方向会发生变化，通常不能直接到达地球.因此地磁场对地球上的生物有保护作用.例1(多选)下列关于磁场和磁感线的说法中，正确的是()A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C.磁感线可以用铁屑来显示，因而是真实存在的D.磁感线上每一点的切线方向都和小磁针放在该点静
7、止时N极所指的方向一致答案AD解析磁场和电场一样，是客观存在的物质，A正确，B错误；磁感线实际上并不存在，C错误；磁感线每一点的切线方向表示该点的磁场方向，也是小磁针静止时N极受力的方向，D正确.例2(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.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图6.结合上述材料，下列说法正确的是()图6A.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附近C.地球表面任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分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地
8、面向下答案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附近，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；地磁场的竖直分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下，C错误，A、B、D项正确.学科素养例2考查了学生对地磁场知识的了解程度，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研究成果及其对人类文明的影响，体现了“科学态度与责任”的学科素养.二、电流的磁场安培定则安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外磁感线越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，
9、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极指向S极例3电路没接通时两枚小磁针方向如图7，试确定电路接通后两枚小磁针的转向及最后的指向.图7答案见解析解析接通电源后，螺线管的磁场为：内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动至N极水平向左，小磁针2顺时针转动至N极水平向右.1.小磁针在磁场中受力方向的判断：小磁针N极的受力方向(小磁针静止时N极的指向)与磁感线的切线方向一致.2.“同名磁极相斥，异名磁极相吸”只适用于小磁针处于磁体产生的磁场或环形电流、通电螺线管外部，而在通电螺线管内部不适用.针对训练当导线中分别通以图示
10、方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是()答案C解析通电直导线电流从左向右，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，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，根据右手螺旋定则，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C所示，根据右手螺旋定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，故C正确；根据右手螺旋定则，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.三、磁现象的电本质安培分子电流假说(1)法国学者安培提出：在原子、分
11、子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极.(如图8所示)图8(2)当铁棒中分子电流的取向大致相同时，铁棒对外显磁性(如图9甲)；当铁棒中分子电流的取向变得杂乱无章时，铁棒对外不显磁性(如图乙).图9(3)安培分子电流假说说明一切磁现象都是由电荷的运动产生的.例4(多选)关于磁现象的电本质，下列说法正确的是()A.除永久磁铁外，一切磁场都是由运动电荷或电流产生的B.根据安培分子电流假说，在外磁场作用下，物体内部分子电流取向变得大致相同时，物体就被磁化了，两端形成磁极C.一切磁现象都起源于电流或运动电荷，一切磁作用都是电流或运动
12、电荷之间通过磁场而发生的相互作用D.磁就是电，电就是磁；有磁必有电，有电必有磁答案BC解析永久磁铁的磁场也是由运动电荷(分子电流即电子绕原子核的运动形成的电流)产生的，故A错误.没有磁性的物体内部分子电流的取向是杂乱无章的，分子电流产生的磁场相互抵消，但当受到外界磁场的作用力时分子电流的取向变得大致相同，分子电流产生的磁场相互加强，物体就被磁化了，两端形成磁极，故B正确.由安培分子电流假说知C正确.磁和电是两种不同的物质，故磁是磁，电是电，D错误.1.(磁感线的理解)如图10是条形磁铁的部分磁感线分布示意图，关于图中a、b两点磁场的描述，正确的是()图10A.a点的磁场方向为图中Ba指向B.b
13、点的磁场方向为图中Bb指向C.a点的磁场比b点的磁场强D.a点的磁场比b点的磁场弱答案C解析磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向，图中a、b两点的磁场方向均是错误的，故A、B错误.磁感线疏密表示磁场的强弱，a点的磁感线比较密，则a点的磁场比b点的磁场强，故C正确，D错误.2.(安培定则的应用)如图所示为电流产生磁场的分布图，其中正确的是()答案D解析电流方向向上，由右手螺旋定则可得磁场为逆时针(从上向下看)，故A错误；电流方向向下，由右手螺旋定则可得磁场为顺时针(从上向下看)，故B错误；图C、D中电流为环形电流，由右手螺旋定则可知，内部磁场应向右，故C错误，D正确.3.(安培定则的应用)如
14、图11所示，一通电螺线管通有图示电流，1、2、4小磁针放在螺线管周围，3小磁针放在螺线管内部，四个小磁针静止在如图所示位置，则四个小磁针的N、S极标注正确的是()图11A.1B.2C.3D.4答案B解析小磁针静止时的N极指向为该处的磁感线方向，根据安培定则可知通电螺线管的右端为N极，左端为S极，内部磁感线方向是从左到右，外部磁感线方向是从右到左，故只有2小磁针的N、S极标注正确.4.(地磁场、电流磁效应)(多选)(2015全国卷)指南针是我国古代四大发明之一.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附近铁块的干扰
15、D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，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，所以会对附近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.5.(磁现象的电本质)(多选)用安培提出的分子电流假说可以解释的现象是()A.永久磁铁的磁场B.直线电流的磁场C.环形电流的磁场D.软铁棒被磁化的现象答案AD解析安培分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出来的，所以选项A、D是正确的；而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动
