高中物理 第3章 第1节 磁现象和磁场课件 新人教版选修3-1.ppt

第三章磁场 教材分析本章是电磁学基础知识的重要部分 建立了磁场的概念 阐明了描述磁场的基本物理量 讨论了磁场对电流及运动电荷的作用规律 揭示了磁现象的电本质 这些都是进一步学习电磁感应 交变电流 电磁振荡和电磁波 原子物理等后续内容必不可少的重要基础 应引起充分的重视 全章综合解说 本章中的永磁体的磁现象 电流的磁场 磁场对电流的作用等内容 在初中物理中已经初步学过 但本章教材不是初中教材的简单重复 而是在初中对磁现象的描述和定性讨论磁场对电流的作用规律的基础上 提高到定量研究磁场的特性 磁场对电流和运动电荷的作用规律以及认识磁现象的本质 在本章教学中要突出这种由现象到本质 由定性到定量的认识上的飞跃 本章可分为三部分 第一部分 1 3节 学习磁场的相关知识 第二部分 第4节 研究磁场对电流的作用问题 第三部分 5 6节 探究磁场对运动电荷的作用 研究洛伦兹力在生活中的实际应用 重点难点本章重点 描述磁场特性的基本物理量 磁感应强度 表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则 安培力公式 洛伦兹力公式和左手定则 本章难点 磁感应强度的定义 洛伦兹力公式的导出 带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等 是教学中的难点 在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法 1 观察与实验是研究电磁学最基本的方法 物理学是一门以实验为基础的学科 研究电磁学现象同样也应该特别注意应用观察与实验的方法 一些磁现象看不见 摸不着 是难于直接观察出来的 我们可以通过磁场的一些效应来认识它 如何根据磁场所产生的各种效应来认识它 当然主要还是通过观察与实验 例如 磁铁可以吸引铁 钴 镍等物体 判断磁体的磁极及磁性的强弱 磁极之间的相互作用规律 铁制物体被磁化等等 都要通过观察与实验来实现 由于洛伦兹力与现代科技联系比较多 也可以利用互联网 多查资料帮助理解质谱仪 回旋加速器 磁流体发电机 速度选择器的原理和应用 学习方法指导 2 本章的学习可以通过与前面学过的电场类比从而更好地理解 例如磁场与电场类比 磁感应强度与电场强度类比 磁感线与电场线类比 安培力 洛伦兹力与电场力类比 联系电场知识和力学知识的综合性问题分析 通过这些问题的分析研究培养自己综合运用知识解决实际问题的能力 3 本章内容由于安培力 洛伦兹力的方向与磁场 电流方向及电荷运动方向间存在着较复杂的空间方位关系 要求学生具有较强的空间想象能力及对物理过程和物理规律的综合分析能力 能看懂有关示意图 并能够借助几何图形进行物理 数学方面的推理和分析 第1节磁现象和磁场 1 了解电流的磁效应 了解电流磁效应的发现过程 体会奥斯特发现的重要意义 2 知道磁场的基本特性 了解地球的磁场 3 了解我国古代在磁现象方向的研究成果及其对人类文明的影响 关注磁现象在生活和生产中的应用 要点一磁现象1 磁性 物体具有吸引铁 钴 镍等物质的性质叫磁性 2 磁体 具有磁性的物体叫磁体 3 磁极 磁体的各个部分磁性强弱不同 磁体上磁性最强的区域叫磁极 1 两极 任何磁体都有两个磁极 一个叫南极 又称S极 另一个叫北极 又称N极 2 磁极间的相互作用规律同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 磁极之间不相互接触也能发生力的作用 如图所示 任何一个磁体都有两个磁极 无论怎样分割磁体 磁极总是成对出现 不存在磁单极 要点二电流的磁效应1 奥斯特实验1820年 丹麦物理学家奥斯特发现 导线通电后 其下方与导线平行的小磁针发生偏转 如图所示 2 奥斯特实验的意义 发现了电流的磁效应 首次揭示了电与磁的联系 3 电流的磁效应通电导体的周围有磁场 即电流的周围有磁场 电流的磁场使放在导体周围的磁针发生偏转 磁场的方向跟电流的方向有关 这种现象叫做电流的磁效应 奥斯特实验证明了电流周围产生磁场 本来是没有条件的 但实际实验时必须考虑地磁场的影响 让通电导线沿南北方向放置 磁场方向与地磁场方向尽量不一致 效果明显 要点三磁场1 定义 存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质 磁极和磁极间 磁极和电流间 电流和电流间的作用都是通过磁场来传递的 2 对磁场的理解 自然界有两种基本的物质形态 实物和场 1 实物即具体的 有形的物质形态 由物质粒子组成 2 场是物质的另一种存在形态 和实物一样也是一种客观存在物 具有质量 能量 动量等物质的基本属性 要点四地磁场1 如图所示 地球的周围存在磁场 地球实际上就是一个巨大的磁体 它也有两个磁极 地磁南极和地磁北极 2 地球的地理两极与地磁两极的位置关系 地磁的N极在地理的南极附近 地磁的S极在地理的北极附近 3 磁偏角 磁场的南北两极与地理的南北两极不重合 我们把地轴与磁轴之间的夹角称为磁偏角 磁偏角的数值在地球上不同的地点是不同的 而且 地球的磁极在缓慢地移动 磁偏角也在缓慢地变化 4 地磁场的分布和条形磁体磁场的分布近似 两极附近地磁场最强 5 在地球赤道平面上 地磁场的方向都是由南向北且方向水平 平行于地面 在地表 小磁针的南极指向地理南极 这就是我们通常所说的指南针 地球上不同的地点地磁场的方向不同 水平分量由南指向北 竖直分量在南半球竖直向上 在北半球竖直向下 因此当涉及到地磁场方向的问题时 要注意明确在地球上的位置 下列关于磁场的说法中 正确的是 A 只有磁铁周围才存在磁场B 磁场是假想的 不是客观存在的C 磁场只有在磁极与磁极 磁极和通电导线发生作用时才产生D 磁极与磁极之间 磁极与通电导线之间 通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 解析 磁铁和电流周围都有磁场 A错误 磁场是一种客观存在的物质 B C错误 磁极与磁极之间 磁极与通电导线之间 通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的 D正确 答案 D 方法总结 所有的磁作用都是通过磁场发生的 磁场与电场一样 都是场物质 它不是以微粒形式存在的 而是以一种 场 的形式存在 虽然我们看不见它 也摸不着它 但我们可以通过一些方法和手段来感受到它的存在 以下说法正确的是 A 磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B 电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C 磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D 磁场和电场是同一种物质 变式训练1 1 解析 电流能产生磁场 在电流的周围就有磁场存在 不论是磁极与磁极间 还是电流与电流间 磁极与电流间 都有相互作用的磁场力 磁场的基本性质是对放入其中的磁极 电流有磁场力的作用 而电场最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用 因此 磁场和电场是两种不同的物质 各自具有其自身的特点 所以只有A正确 答案 A 地球是一个大磁体 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 地磁场的北极在地理南极附近 赤道附近地磁场的方向和地面平行 北半球地磁场方向相对地面是斜向上的 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 B C D 解析 地球的磁场与条形磁铁的磁场相似 其特点主要有 1 地磁场的N极在地理南极附近 S极在地理北极附近 2 地磁场的水平分量总是从地理南极指向北极 而竖直分量则南北相反 在南半球垂直地面向上 在北半球垂直地面向下 3 在赤道平面上 距离地球表面相等的各点 磁场的强度相等 且方向水平向北 故正确答案为D 答案 D 方法总结 对地磁场理解的三大误区 1 将地理南北极与地磁场的南北极混淆 误将地理南极 或北极 当做地磁场的南极 或北极 2 误认为地理两极与地磁场的两极重合 事实上 两者并不重合 地磁场的两极在地理两极的附近 3 误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的 事实上除赤道外 南北半球的磁场都有竖直分量 王爷爷退休后迷上了信鸽比赛 他饲养的信鸽小雪通体雪白 血统优秀 多次在 放飞 返回 比赛中获第一名 不知道让多少人羡慕 王爷爷也很得意 为奖励小雪 王爷爷给它戴上一个非常漂亮的磁性头套 这样做对小雪在比赛中将 A 不会影响它的导航B 不利于它的导航C 有助于它的导航D 不能确定是否会影响它的导航 变式训练2 1 解析 地球周围存在地磁场 信鸽靠磁场的方向来飞行 给信鸽戴上一个非常漂亮的磁性头套 磁铁产生的磁场干扰了信鸽的飞行方向 不利于它的导航 B选项正确 答案 B 1 下列哪一位物理学家首先发现了电流的磁场 A 牛顿B 安培C 洛伦兹D 奥斯特解析 发现了电流的磁场的科学家是奥斯特 故选D项 答案 D 2 下列关于磁场的说法正确的是 A 最基本性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用B 磁场是看不见 摸不着 实际不存在的 是人们假想出来的一种物质C 磁场是客观存在的一种特殊的物质形态D 磁场的存在与否决定于人的思想 想其有则有 想其无则无解析 磁场虽看不见 摸不着 但却是客观存在的 不是随人的意志为转移 它是一种特殊的物质形态 最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用 答案 AC 3 磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的 军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体 当军舰接近磁性水雷时 就会引起水雷的爆炸 其依据是 A 磁体的吸铁性B 磁极间的相互作用规律C 电荷间的相互作用规律D 磁场具有方向性 解析 军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体 当军舰接近磁性水雷时 由磁极间的相互作用就会使水雷中的小磁针发生转动 而发生爆炸 B选项正确 答案 B 4 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 则 A A B一定互相吸引B A B一定互相排斥C A B之间可能无磁场力的作用D A B可能互相吸引 也可能互相排斥 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 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 二者相互吸引 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 当它们的异名磁极互相靠近时 互相吸引 这说明不论A有无磁性 它们之间总有磁场力的作用 故只有D项正确 答案 D 5 物理实验都需要有一定的控制条件 奥斯特做电流磁效应实验时就应排除地磁场对实验的影响 下列关于奥斯特实验的说法中正确的是 A 该实验必须在地球赤道上进行B 通电直导线必须竖直放置C 通电直导线应该水平东西方向放置D 通电直导线可以水平南北方向放置 解析 地磁的N极在地理的南极附近 地磁的S极在地理的北极附近 地磁场方向是由南向北的 小磁针在地磁场的作用下会自动指向北方 通电导线应该水平南北方向放置 这样小磁针在通电导线周围磁场的作用下指向东西方向 表明电流周围有磁场 通电导线不一定放置在地球赤道上 D选项正确 答案 D