物理課件：磁現(xiàn)象和磁場

第三章磁場〔情

景

切

入〕我們的祖先在磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及應用方面寫下了燦爛的一頁。早在戰(zhàn)國時期就有“慈石召鐵”的記載，講的是天然磁石對鐵塊的吸引。指南針是我國古代的四大發(fā)明之一，對世界文明有重大影響。磁到底是什么？指南針為什么能指明方向？磁對人類有什么作用？這一章我們就來探究磁的奧秘?！仓?/p>

識

導

航〕本章研究有關磁場的產(chǎn)生、描述及磁場對電流和運動電荷作用的知識，安培力、洛倫茲力是磁場性質的具體體現(xiàn)，磁電式電流表、質譜儀和回旋加速器是安培力和洛倫茲力的具體應用。本章在知識結構上可以分為三個單元：1～3節(jié)是第一單元，這個單元主要學習磁場基本知識、描述磁場力的性質的物理量——磁感應強度、用磁感線對幾種常見磁場進行描述；第4節(jié)是第二單元，主要學習電流在磁場中受到的安培力大小的表達，和安培力方向的判斷方法——左手定則，同時還有與電流受力有關的電流表的組成和工作原理。5～6節(jié)是第三單元，主要討論磁場對運動電荷的作用力——洛倫茲力的大小和方向，了解電視機顯像管的工作原理。本章學習的重點：磁感應強度的概念，磁現(xiàn)象的電本質；磁場對電流的作用力—安培力；磁場對運動電荷的作用力—洛倫茲力。本章難點：帶電粒子在磁場中運動的基本規(guī)律以及帶電粒子在電場、磁場、重力場中的運動規(guī)律的綜合應用。〔學

法

指

導〕1．本章的學習可以通過與前面學過的電場類比從而更好地理解，例如磁場與電場類比，磁感應強度與電場強度類比，磁感線與電場線類比，安培力、洛倫茲力與電場力類比等。2．要注意培養(yǎng)空間想象能力。磁感應強度、電流、安培力和洛倫茲力分布在一個立體空間，在頭腦中對它們的方向構成的立體關系要清晰，層次分明，并且還要根據(jù)需要轉化為平面內的關系。3．要分清左右手的用法。用左手判斷安培力的方向，洛倫茲力的方向，用右手判斷電流方向，還要注意研究正負粒子在磁場中運動的問題時，四個手指指向的區(qū)別。4．善于利用幾何關系。帶電粒子的圓周運動，關鍵是確定圓周的圓心，再利用洛倫茲力提供向心力這一條件，確定圓周運動的半徑和周期，再進一步確定運動時間、偏轉角度等物理量。1磁現(xiàn)象和磁場素養(yǎng)目標定位※認識磁現(xiàn)象，知道磁場的概念※知道磁場是客觀存在的物質，了解電流的磁效應※了解地磁場的分布、變化，以及對人類生活的影響素養(yǎng)思維脈絡1課前預習反饋2課內互動探究3核心素養(yǎng)提升4課內隨堂達標5課后課時作業(yè)課前預習反饋1．磁性物質具有__________________等物質的性質叫磁性。2．磁體____________的物體叫磁體。3．磁極磁體的各部分磁性強弱不同，____________的區(qū)域叫磁極。(1)任何磁體都有兩個磁極，一個叫___________________，另一個叫___________________。(2)同名磁極相互________，異名磁極相互________。知識點1磁現(xiàn)象吸引鐵、鈷、鎳具有磁性磁性最強南極(又稱S極)

北極(又稱N極)

排斥吸引1．奧斯特實驗把導線沿________方向放置在指向南北的磁針上方，通電時磁針發(fā)生了________。2．實驗意義奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流的__________，即電流可以產(chǎn)生磁場，首先揭示了__________的聯(lián)系。知識點2電流的磁效應南北轉動磁效應電與磁1．定義磁體或電流周圍存在一種特殊物質，能夠傳遞磁體與磁體之間、______________之間、______________之間的相互作用，這種特殊的物質叫磁場。知識點3磁場磁體和電流電流和電流2．磁場的基本性質對放入其中的________或________產(chǎn)生力的作用。所有與磁現(xiàn)象有關的相互作用，都是通過磁場發(fā)生的，可與電荷間的相互作用相類比。3．磁場的產(chǎn)生①__________周圍存在磁場；②________周圍存在磁場——電流的磁效應。磁極電流永磁體電流1．地磁場地球本身是一個磁體，其周圍存在的磁場叫__________。地磁場的N極位于地理________附近，S極位于地理________附近。地磁場很弱，但自由轉動的小磁針能顯示出地磁場的作用，這是__________的原理。知識點4地球的磁場地磁場南極北極指南針2．磁偏角地球的地理兩極與地磁兩極并__________，因此，磁針并非準確地________或________，其間有一個交角，這就是____________，簡稱磁偏角。(如圖所示)不重合指南指北地磁偏角『判一判』(1)磁場看不見，摸不著，因此磁場是人們假想的，實際并不存在。(

)(2)磁體與磁體之間的作用是通過磁場發(fā)生的，通電導線與通電導線之間的作用是通過電場發(fā)生的。(

)(3)磁體中各部分的磁性都是相同的。(

)(4)地球的磁場與條形磁體的磁場相似。(

)(5)我國古代四大發(fā)明中，涉及磁現(xiàn)象應用的發(fā)明是指南針。(

)思考辨析×

×

×

√

√

『選一選』(2019·浙江省紹興一中高二上學期期中)磁性水雷是用一個可以繞軸轉動的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場磁化后就變成了一個浮動的磁體，當軍艦接近磁性水雷時，就會引起水雷的爆炸，如圖所示，其依據(jù)是(

)A．磁體的吸鐵性B．磁極間的相互作用規(guī)律C．電荷間的相互作用規(guī)律D．磁場具有方向性B

解析：磁性水雷中的小磁針靜止時，一端指南，一端指北，水雷不會爆炸，軍艦被地磁場磁化后就變成了一個浮動的磁體，當軍艦接近磁性水雷時，由磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引知，就會使水雷中的小磁針發(fā)生轉動，而觸發(fā)水雷發(fā)生爆炸。故B正確，ACD錯誤?！合胍幌搿蝗鐖D是醫(yī)生用來取出病人吞下的金屬物品的儀器。當儀器頂部接觸金屬物品時，醫(yī)生將手控環(huán)內推，再拉出整條塑料管。(1)你能說出這種儀器的原理嗎？(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來？(3)如果把活動永磁體換成電磁鐵，你認為是不是更實用呢？解析：(1)當儀器頂部接觸金屬物品時，將手控環(huán)內推，其上的活動永磁鐵使固鐵磁化，磁化后吸引鐵磁性金屬物品，然后拉出整條塑料管，即可把這種金屬物品取出。(2)由于磁鐵只能吸引鐵磁性物體，而易拉罐環(huán)是鋁合金材料的，不是鐵磁性物質，因此不能取出；而回形針是鐵磁性物體，可以用此儀器取出。(3)電磁鐵的磁性強弱可以隨電流的變化而變化，如果是誤吞了比較重的金屬，可通過調節(jié)電流大小使磁性增強，把它取出來。故使用電磁鐵應更實用一些。課內互動探究探究一對磁場的理解如圖所示，磁體間、通電導線和磁體間都可以在不接觸的情況下發(fā)生作用。1(1)甲圖中兩磁鐵作用時，懸掛的磁鐵兩種情況下轉動的方向不同，這說明了磁極間的作用有何特點？(2)乙圖中當給導線通電時，與導線平行放置的小磁針發(fā)生轉動，表明電流和磁場存在什么關系？提示：(1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。(2)電流周圍產(chǎn)生磁場。1．磁場的性質基本性質對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生磁力作用客觀性質磁場雖然不是由分子、原子組成，但是它和常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質特殊性質磁場和常見的由分子、原子組成的物質不同，不是以微粒形式存在，而是以一種場的形式存在磁場的方向性磁場是具有方向的。所謂磁場的方向就是小磁針在磁場中其北極受力的方向，即小磁針靜止時其北極所指的方向。2.電流的磁效應(1)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的聯(lián)系：①磁體總存在著兩個磁極，自然界中存在兩種電荷。②同種電荷相互排斥，同名磁極相互排斥；異種電荷相互吸引，異名磁極相互吸引。(2)奧斯特的實驗：①實驗裝置如圖所示。②實驗現(xiàn)象：當給導線通電時，與導線平行放置的小磁針發(fā)生轉動。③注意事項：為了排除地磁場的影響，使實驗現(xiàn)象明顯，導線應沿南北方向水平放置在小磁針的正上方。④實驗結論：電流具有磁效應，即電流可以產(chǎn)生磁場。⑤實驗意義：電流磁效應的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，揭開了人類對電磁現(xiàn)象研究的新紀元。特別提醒：自然界有兩種基本的物質形態(tài)：實物和場。(1)實物即具體的、有形的物質形態(tài)，由物質粒子組成。(2)場是物質的另一種存在形態(tài)，和實物一樣也是一種客觀存在物，具有質量、能量、動量等物質的基本屬性。

以下說法中正確的是(

)A．磁體與磁體間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的B．電流與電流間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的C．磁體與電流間的相互作用是通過電場與磁場共同產(chǎn)生的D．磁場和電場是同一種物質解題指導：磁體周圍有磁場，電流周圍也存在磁場，磁體與磁體之間、電流與電流之間、磁體與電流之間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。A

典例1解析：電流能產(chǎn)生磁場，在電流的周圍就有磁場存在，不論是磁體與磁體間，還是電流與電流間、磁體與電流間，都有相互作用的磁場力。磁場是一種特殊物質，其最基本的性質是對放入其中的磁體或電流有磁場力的作用；而電場是電荷周圍存在的一種特殊物質，其最基本的性質是對放入其中的電荷有電場力的作用，它不會對放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用，因此，磁場和電場是兩種不同的物質，各自具有其本身的特點，正確選項為A?！矊c訓練1〕

下列關于磁場的說法中正確的是(

)A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質B．磁場是為了解釋磁極間的相互作用而人為引入的C．磁極與磁極間是直接發(fā)生作用的D．磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時才產(chǎn)生解析：磁場是客觀存在于磁極或電流周圍的一種物質，所以B、D選項錯誤；磁極之間、磁極與電流之間、電流與電流之間、運動電荷之間的作用都是通過磁場發(fā)生的，不是直接發(fā)生的，故C選項錯誤。A

探究二地球的磁場信鴿千里歸巢是一件再普通不過的事情。可為鴿子導航的“地圖”在哪兒？為什么在沒有陽光的暴風雨天氣或者在出現(xiàn)日食的日子鴿子會迷路？提示：地球是一個大磁體，信鴿體內有某種磁性物質，它能借助地磁場辨別方向。21．地磁場的方向地磁場的方向并不是正南正北方向，即地磁兩極與地理兩極并不重合。地磁場方向與正南正北方向間有一個夾角——磁偏角。雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大。因此，一般我們認為：(1)地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下。

(2)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點，磁場的強弱相同，且方向水平向北。(3)在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方。2．地磁場的影響由于磁場對運動電荷有力的作用，故射向地球的帶電粒子，其運動方向會發(fā)生變化，不能直接到達地球，因此地磁場對地球生命有保護作用。特別提醒：地球上不同的地點地磁場的方向不同，水平分量由南指向北，豎直分量在南半球豎直向上，在北半球豎直向下，因此當涉及地磁場的問題時，要注意明確在地球上的位置。

(2019·江蘇省揚州市高二上學期物理期末)中國宋代科學家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖所示。結合上述材料，下列說法不正確的是(

)A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．信鴿可以借助地磁場來辨別方向解題指導：求解該題應先明確地磁場的特點及地球表面各處地磁場的方向。C

典例2解析：由《夢溪筆談》中的記載和題中磁感線分布示意圖可知，地球內部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近，地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，在兩極附近地球表面的地磁場方向不與地面平行，A、B正確，C錯誤；信鴿體內具有某種磁性物質，可以借助地磁場辨別方向，D正確。〔對點訓練2〕若把地球磁場等效為一個條形磁鐵的磁場，那么下列城市中哪個城市的地磁場最強(

)A．莫斯科

B．新加坡C．廣州

D．東京解析：將地球等效為一個條形磁鐵，越靠近兩極，磁場越強，故選A。A

核心素養(yǎng)提升電場與磁場的比較比較項目電場磁場不同點產(chǎn)生電荷周圍磁體、電流、運動電荷周圍基本性質對放入其中的電荷有電場力的作用對放入