2022年高二物理磁场 磁感线 人教版(I)

2022年高二物理磁场 磁感线 人教版(I)教学目标：一、知识目标1.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.2.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.3.知道什么是磁感线.4.知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的分布情况.5.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向.二、能力目标1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.2.培养学生的空间想象能力.三、德育目标在教学中渗透物质的客观性原理.教学重点1.磁场的物质性和基本特性.2.会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.教学难点1.磁感线和电场线的区别与联系、磁体内部存在磁场2.典型磁场的三维分布、在不同截面上的二维图象对应教 学 过 程教学设计设计意图第十五章 磁场在领会知识的次序上，教材把磁排在电之后，但从历史发展的角度看，人们对电和磁可以说是有着同等浓厚的兴趣，在认识它们的规律方面差不多是齐头并进，并没有严格的次序之分（譬如1820年奥斯特发现电流的磁效应、1821年法拉第发现电磁旋转效应，就早于1826年欧姆定律的得出；我国古代的四大发明之一就有指南针）。这也反映出电和磁密切联系，从当今的应用领域来看，完全孤立的电应用或磁应用是很少的，他们已经“绑定”为一个密不可分的整体。因此，我们对独立电和磁的学习事实上是为了后面的电磁感应作知识上的准备，这就象学力和运动是为动力学作准备一样，它们在电学和力学中的位置关系有这惊人的相似。在本章，我们要学习磁现象、磁场的描述、磁场对电流的作用以及对运动电荷的作用，知识主线十分清晰。第一节可以视为第一单元；第二、三节为第二单元；第四第六节则可视为第三单元。其中第三单元的内容重要一些，是近几年高考的热点（在实行综合考试前，几乎每年都有一个重量级的大题）。从难度看，本章的知识不是很大，和其它知识的综合也很有限，希望大家怀着轻松的心态面对本章的学习，为后面的电磁感应打下扎实的基础。复习提问，引入新课问题初中学过磁体有几个磁极？学生答磁体有两个磁极：南极、北极.问题磁极间相互作用的规律是什么？学生答同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.问题两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的？章节引入整体概括学生答磁场.过渡语磁场我们在初中就有所了解，今天我们要深入地学习电.15-1 磁场、磁感线一、磁场1、磁极间的相互作用规律演示实验演示磁极间的相互作用规律.现象同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.2、磁场A、磁场的概念磁体周围存在的一种特殊物质。磁极间的相互作用是通过各自的磁场作用于对方的.B、磁场的来源（1）磁体周围存在磁场.问题磁体周围有磁场，还有什么地方存在磁场呢？演示奥斯特实验.把一条导线平行地放在磁针的上方，给导线通电.现象磁针发生偏转.教 学 过 程学生得出通电导线周围也存在磁场.（2）通电导线（电流或运动电荷）周围有磁场. 奥斯特实验问题电流能够产生磁场，那么电流在磁场中是否受力呢？演示磁场对电流的作用.照课本图162那样，把一段直导线放在磁铁的磁场里，给导线通上电流.现象导线因受力而发生运动.学生分析得出磁场不仅对磁极产生力的作用，对电流也产生力的作用.问题电流能够产生磁场，而磁场对电流又有力的作用，那么电流和电流之间能否发生力的作用呢？学生答电流和电流之间可以发生相互作用. 演示证明两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引，当通以相反方向的电流时，它们相互排斥，学生回答正确.问题磁铁和磁铁间、磁铁和电流间、电流和电流间都是通过什么发生作用的？教师引导学生分析演示奥斯特实验演示磁场对电流的作用学生分析得出C、磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的.D、磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用.E、磁场的物质性：虽然磁场看不见摸不着，对于我们初学者感到很抽象，其实磁场和电场一样是客观存在的，是物质存在的一种特殊形式.二、磁场的方向、磁感线过渡语磁场是客观存在的，那么磁场是否有方向？其方向如何？下面我们就来探讨一下.演示在展示台上放一个独立的小磁针，在地磁场中的方向（指向南、北西向），把磁铁靠近小磁针，观察发生的现象.现象把磁铁邻近小磁针，发现小磁针不再指向南北，而是指向一个新的方向.教 学 过 程演示在磁铁的不同位置放上小磁针.现象静止时小磁针的N极指向各不相同.学生讨论得磁场是有方向性的.1.磁场是有方向的.2.规定：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向.启发学生思考电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？学生答磁场可以用磁感线形象地描述.3、磁感线教师问什么是磁感线呢？学生答所谓磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向.（1）磁感线的定义在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这样的曲线叫做磁感线。（2）特点：A、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极.B、任意两条磁感线不相交。C、磁感线上每一点的切线都是该点的磁场方向。（3）几种常见磁场的磁感线谱（P170）演示磁场对小磁针的作用画出各磁场不同角度观察时的平面图 a、条形磁铁（见图1） b、蹄形磁铁 c、直线电流d、环形电流（见图2） e、通电螺线管 *f、辐向磁场（见图3）4、安培定则（右手螺旋定则）用投影片出示通电直导线周围的磁感线分布情况问题通电直导线周围的磁感线如何分布？学生答直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上.问题直线电流周围的磁感线分布和什么因素有关系？学生答直线电流周围的磁感线方向和电流方向有关系.问题直线电流的方向跟电的磁感线方向之间的关系如何判断呢？出示投影片直线电流的方向和电的磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.出示投影片环形电流的磁场.教师引导学生得教 学 过 程环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.出示投影片通电螺线管的磁场.问题通电螺线管外部的磁场和什么相似？学生答通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极.问题通电螺线管内部的磁场如何？学生答通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线.问题通电螺线管的磁感线方向和什么因素有关系？学生答通电螺线管的磁感线方向和螺线管的电流方向有关.问题如何判断通电螺线管的极性？学生回忆得通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向. 5、磁感线和电场线问题磁感线和电场线有何区别？教师引导学生分析得1.电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述.2.电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线.3.电场线上每一点的切线方向都是跟该点的场强方向一致，磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁感应强度方向一致.4.电场线的疏密程度表示电场强度的大小.磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小.类比学习问题画磁感线时电场线要特别注意什么？学生答任两条电场线（磁感线）不能相交.问题通电直导线、环形电流、通电螺线管三者之间有何内在联系？学生答通电直导线环电流通电螺线管问题电流磁场和天然磁铁相比有何特点？学生答1.电流磁场的有无可由通断电来控制.2.电流磁场的极性可以由电流方向变换.3.电流磁场的强弱可由电流的大小来控制.问题电流的磁场有何用途？学生答电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、电话、电动机、发电机以及在自动控制中得到普遍应用的电磁继电器. 三、磁现象的电本质通过刚才的学习，我们发现磁体和电流这两种完全不同的物质周围空间都存在着磁场，且通电螺旋管周围的磁感线分布和条形磁铁非常相似，这说明了什么问题？教 学 过 程电与磁之间一定有某种联系，磁体和电流的磁场本质上有可能存在相同的起源问题1、安培分子电流假说 导体中的电流是由大量的自由电子的定向移动而形成的，而电流的周国又有磁场，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动产生的那么，磁铁的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？ 安培提出在磁铁中分子、原于存在着一种环形电流一一分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体磁铁的分子电流的取向大致相同时，对外显磁性；磁铁的分子电流取向杂乱无章时，对外不显磁性。假说的验证（1）能解释实验现象现象一：软铁棒被磁化。演示：软铁棒未被磁化前无磁性；磁化后有磁性，能吸引大头针现象二：磁铁受到猛烈的敲击会失去磁性。演示：猛击磁铁，观察小磁针偏转情况（2）近代的原子结构理论证实了分子电流的存在根据物质的微观结构理论，微粒原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，核外电子带负电，电子在库仑力的作用下，绕核高速旋转，形成分子电流2、磁现象的电本质科学假说在人们认识自然奥秘中有着重要的作用，是人们研究科学发展的一种重要方式，经过实验验证后的假说就升华为理论，即安培分子电流理论从该理论中，我们可以清楚地看到磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的四、地磁场1、地磁场的特征类似条形磁铁，极性和地理极性相反。了解安培分子电流假说掌握磁现象的电本质