实验学校高中物理新课标人教版选修3-1第三章3+1+磁现象和磁场及3+2+磁感应强度+课件

第一节磁现象和磁场第二节磁感应强度学习目标：1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质，了解磁现象及电流的磁效应．2．掌握地磁场的产生，理解地磁两极与地理两极的关系．3．理解掌握磁感应强度的大小、方向．4．学会类比法，知道比值定义物理量的方法是常用的物理方法．重点难点：1.了解磁现象、磁场及电流的磁效应．2．地磁场中磁感线的分布．3．磁感应强度概念的建立和计算．一、磁现象1．磁性：物质具有吸引__、____、镍等物质的性质．2．磁体：具有_____的物体、天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体．3．磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性______的区域．任何磁体都有两个磁极，即___极和____极．4．磁极间的相互作用同名磁极相互_____，异名磁极相互______．铁钴最强S排斥吸引磁性N二、电流的磁效应1．奥斯特实验将导线沿______方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．2．奥斯特实验的意义发现了______________，首次揭示了________的联系．南北电流的磁效应电与磁三、磁场1．磁场的定义磁体或电流周围存在的一种能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的_____________的特殊物质．2．磁场的基本性质对放入其中的磁体或_____产生力的作用．相互作用电流四、地球的磁场1．地球本身是一个大磁体，它的N极位于____________附近，S极位于______________附近．2．地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针的指向与南北方向有一个夹角，这个夹角称做_________．如图3－1－1所示．地理的南极地理的北极磁偏角图3－1－1四、地磁场1、地球是一个巨大的磁体2、地球周围空间存在的磁场叫地磁场3、地磁的北极在地理的南极附近，地磁的南极在地理的北极附近，但两者并不完全重合，它们之间的夹角称为磁偏角。五、磁感应强度的方向1．小磁针：为了描述磁场而引入的检验用的小磁体．2．方向规定：小磁针静止时_____所指的方向，也即小磁针在磁场中____的受力方向．六、磁感应强度的大小1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的______，用B表示．2．定义式：B＝______.3．单位：特斯拉，简称特，符号T.N极N极比值F/IL精讲点拨一、对磁场、地磁场的认识1．磁场(1)磁场的基本特性：对处在它里面的磁极或电流有力的作用．磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间，都是通过磁场发生力的相互作用．(2)运动电荷的磁场：电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场．(3)磁场的客观性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的，虽然我们看不见它，但可以通过很多磁现象感知它的存在，因此它与前面学过的电场一样，也是一种物质．2．地磁场(1)地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角．(2)虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：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，地磁场方向水平向北．③在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．(3)影响：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，不能直接到达地球．因此地磁场对地球生命有保护作用．即时应用1.地球是一个大磁体，①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；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③答案：D二、对磁感应强度公式B＝FIL的理解1．在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与B的方向在一条直线上的原因造成的．2．磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．3．研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁针受力确定，其大小根据电流元受力来计算．通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向．4．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．5．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够的短．特别提醒：(1)对于定义式B＝FIL，不能理解为B与F成正比，与IL成反比．B由磁场本身决定．(2)F＝ILB.通电导线必须与磁场方向垂直．即时应用2.在磁场中某一点，已经测出一段0.5cm长的导线中通入0.01A电流时，受到的安培力为5.0×10－6N，则下列说法正确的是()A．该点磁感应强度大小一定是0.1TB．该点磁感应强度大小一定不小于0.1TC．该点磁感应强度大小一定不大于0.1TD．该点磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向解析：选B.当通电导线与磁场方向垂直时，B＝FIL＝0.1T，当通电导线与磁场方向不垂直时B＝FILsinα＞FIL，故应选B.三、磁感应强度B与电场强度E的比较电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量．现把这两个物理量比较如下特别提醒：电场强度E的方向是放在该点的正电荷所受到的电场力的方向，但磁感应强度B的方向并不是放在该点的电流元所受力的方向．即时应用3.下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中，不正确的是()A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同解析：选A.电场强度的方向就是正电荷受的电场力的方向，磁感应强度的方向是磁针N极受力的方向．只有A项错误．例1、铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，下述说法中正确的是()A．A、B一定相互吸引B．A、B一定相互排斥C．A、B间可能无磁场力作用D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥类型一对磁现象和磁场的理解典例剖析【思路点拨】磁体可以使原来没有磁性的铁棒磁化而吸引铁棒，也可以是因为两个磁体的异名磁极相互吸引，这是吸引的两种情况，而排斥只有两个磁体间才可能发生．解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果．铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性，若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互吸引作用；若A有磁性，则A、B两磁体都分别有北极和南极，当它们的同名磁极互相靠近时，互相排斥；当异名磁极互相靠近时，互相吸引，这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场的作用，故正确答案为D.答案：D【跟踪发散】1－1：如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不会掉落是因为()A．质量小，重力可以忽略不计B．受到棋盘对它向上的摩擦力C．棋盘对它的吸引力与重力平衡D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力解析：答案：B典例剖析类型二对奥斯特实验的理解例2在做“奥斯特实验”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．电流沿南北方向放置在磁针的正上方D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方【精讲精析】把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的磁针的正上方，通电时磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向．【答案】C【规律总结】通电直导线的磁场与磁体产生的磁场本质相同．变式训练1奥斯特实验说明了()A．磁场的存在B．磁场的方向性C．电流可以产生磁场D．磁体间有相互作用答案：C类型三对磁感应强度的理解例3下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的安培力F跟该导线的长度L和通过的电流I的乘积IL的比值表示该点的磁感应强度B，即B＝FILB．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及在磁场中的位置，与F、I、L以及有无导线无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向【精讲精析】根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向上导线所受的力才最大，故A错；当通电导线与磁场方向平行时，不受安培力作用，故B错；在磁场源稳定的情况下，磁场内每一点的磁感应强度是惟一确定的，与放入该点的检验电流无关，C正确；安培力的方向与磁感应强度的方向并不相同，而是垂直，故D错．【答案】C【规律总结】磁场的强弱由磁场本身决定，与磁场中是否放入通电导线、导线放入的位置无关．用垂直于磁场方向的通电导线所受安培力大小来量度磁场的强弱，导线的作用在于检测．与电场不同的是电场中只要场强不为零，带电粒子一定受力，而磁场中即使磁感应强度不为零，通电导线受力也有可能为零．安培力的大小与B、I、L及电流与磁场的夹角有关．变式训练2有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是()A．B的方向就是小磁针N极所指的方向B．B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致C．B的方向就是通电导线的受力方向D．B的方向就是该处磁场的方向解析：选BD.磁场的方向就是磁感应强度的方向，规定为小磁针静止时N极所指方向或小磁针N极受力方向，它与通电导线所受力的方向是不一致的．故选BD.在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1cm，电流为5A，所受磁场力为5×10－2N．求：(1)这点的磁感应强度是多大？若电流增加为10A，所受磁场力为多大？(2)若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？类型四磁感应强度和磁场力的计算例4【自主解答】(1)B＝FIL＝5×10－25×1×10－2T＝1T.电流增加10A时受到的磁场力F＝BIL＝1×10×1×10－2N＝0.1N(2)磁感应强度B是磁场本身的性质，与F、I、L无关，若导线与磁场平行，磁感应强度不变B＝1T．而磁场力为0.【答案】(1)1T0.1N(2)1T0【规律总结】(1)磁场中某点的磁感应强度与导线中电流的大小、放置方向无关．(2)磁场力的大小与电流大小、导线放置方向有关．通电导线与磁场方向垂直时，受到的磁场力最大，这时F＝BIL；平行时磁场力为0.变式训练3关于磁感应强度B，电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是()A．在B＝0的地方，F一定等于零B．在F＝0的地方，B一定等于零C．若B＝1T，I＝1A，L＝1m，则F一定等于1ND．若L＝1m，I＝1A，F＝1N，则B一定等于1T解析：选A.由F＝ILB，当B＝0时，F一定为零．但是用B＝FIL判断B时，B一定要和通电导线垂直，没有垂直这个条件，是无法判断的．故只有A正确．