磁與人類文明怎樣描述磁場課件(滬科版選修)

1、第5章磁場(cchng)與回旋加速器第5章磁場(cchng)與回旋加速器共六十三頁51磁與人類文明52怎樣(znyng)描述磁場共六十三頁目標(biāo)導(dǎo)航1.了解我國古代在磁方面的成就，知道地磁場及認識各種磁性材料2知道磁感線的定義，知道條形磁體的磁感線分布及磁感線的特點(重點)3知道磁通量是定量描述磁場的物理量，知道磁通量的概念，并會進行計算(重點)4了解磁感應(yīng)強度(qingd)，知道其方向的規(guī)定(重點、難點)共六十三頁新知初探自學(xué)導(dǎo)引一、改變?nèi)祟惢顒拥陌l(fā)明指南針是我國古代四大發(fā)明之一，我國古人利用磁石指向南北(nnbi)的特性發(fā)明了指示方向的司南，在古代這種器具稱為“_”指南針的發(fā)明，促進了人類文

2、明的傳播，使航海事業(yè)得到了發(fā)展指南針共六十三頁二、地磁場及磁性材料1地磁場(1)定義：地球周圍存在磁場，這個(zh ge)磁場叫_(2)地理南北極與地磁南北極的關(guān)系：指南針在靜止時沿地球南北取向,這表明地球是一個大磁體地磁的N極(北極)位于地理的_附近,地磁的S極(南極)位于地理的_附近地磁場南極(nnj)北極共六十三頁(3)磁偏角地磁的兩極跟地理的兩極_，地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸兩者的夾角約為_，因而水平(shupng)放置的磁針的指向跟地理子午線之間有一個交角，這個交角叫做_2形形色色的磁性材料(1)磁化：人們通過人工方法使磁性材料獲得_的過程并不重合(chngh)11磁偏角磁性共六十三頁(2)

3、退磁：磁性材料(c xn ci lio)被磁化后，在一定條件下會失去磁性,這個過程叫做_或_(3)磁性材料的分類根據(jù)磁性材料被磁化后退磁的難易程度分為_和_磁化后容易退磁的物質(zhì)叫做_，不容易退磁的物質(zhì)叫做_退磁(tu c)去磁軟磁性材料硬磁性材料軟磁性材料硬磁性材料共六十三頁(4)計算機磁盤及磁盤驅(qū)動器計算機磁盤是在盤片上均勻地涂上一層極薄的磁性材料構(gòu)成的，盤片是軟塑料薄膜的叫_，盤片是硬的鋁片或陶瓷片的叫_盤片按指定(zhdng)格式被磁化，就成了能保存信息的磁盤三、磁場的描述1磁場的形象描述軟盤(run pn)硬盤共六十三頁(1)實驗觀察磁感線的分布磁感線：是在磁場中畫出的一些有方向的_，

4、在這些(zhxi)_上，每一點的切線方向都在該點磁場的方向上磁感線的疏密表示磁場的_曲線(qxin)曲線強弱共六十三頁磁感線不相交、不相切、不中斷、是閉合曲線(qxin)；在磁體外部，從_指向_；在磁體內(nèi)部，由_指向_(2)勻強磁場磁感應(yīng)強度_、_處處相同的磁場叫勻強磁場，勻強磁場的磁感線是一些_的平行直線N極S極S極N極大小(dxio)方向間距相同共六十三頁想一想1在用實驗觀察時，細鐵屑的分布是磁感線嗎？提示(tsh)：不是共六十三頁2磁場(cchng)的定量描述(1)磁通量定義：設(shè)在勻強磁場中有一個與磁感線方向垂直的平面,若穿過該平面的磁感線有條,我們就稱穿過這個平面的磁通量為.單位：韋伯

5、，簡稱_，符號是_.1 Wb1 Tm2磁通量是標(biāo)量，但有正負韋Wb共六十三頁(2)磁感應(yīng)強度定義：垂直穿過某單位面積上的_叫做磁感應(yīng)強度定義式：B .單位：特斯拉，簡稱(jinchng)_符號是_.1 T1 磁感應(yīng)強度是矢量,自由小磁針靜止時_所指的方向規(guī)定為該點的磁感應(yīng)強度的方向，簡稱為磁場的方向磁通量特TN極共六十三頁想一想2穿過某一面積的磁感線條數(shù)越多，該處的磁場就越強嗎？提示：不一定,穿過某面積的磁感線條數(shù)不僅和磁感應(yīng)強度有關(guān)(yugun)還與該面的放置方式有關(guān)(yugun)共六十三頁要點探究講練互動要點(yodin)1對地磁場的認識學(xué)案導(dǎo)引1指南針指南的原因是什么？2地磁場的分布和條

6、形磁鐵形成的磁場一樣嗎？共六十三頁1.地磁場：地球本身是一個磁體，附近存在(cnzi)的磁場叫地磁場,地磁的南極在地球北極附近，地磁的北極在地球南極附近，磁感線分布如下圖511所示圖511共六十三頁2地磁場的分布特點(1)地磁體周圍的磁場分布：與條形磁鐵周圍的磁場分布情況相似(xin s)(2)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(3)在赤道正上方，距離地球表面高度相等的各點，磁場的強弱相同，且方向水平向北共六十三頁(4)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3指南針指南的原因地球的磁場很弱，其表面的磁場比一條小磁鐵近旁的磁場弱得多，然而，能自

7、由旋轉(zhuǎn)的小磁針已顯示(xinsh)出地磁場對它的作用，指南針正是利用這一原理制成的人們使用指南針以防止旅游、探險時迷路共六十三頁地球是一個大磁體：在地面上放置一個小磁針,小磁針的南極指向地球的北極；地磁場的北極在地理南極附近；赤道附近地磁場的方向和地面平行；北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的以上(yshng)關(guān)于地磁場的描述正確的是()例1共六十三頁ABC D【思路點撥】解決此類問題應(yīng)先明確(mngqu)地磁場的分布特點及地球表面各處地磁場的方向【精講精析】本題考查地磁場的特點與分布，地磁場與條形磁鐵的磁場相似，主要有三個特點：共六十三頁(1)地磁場

8、的N極在地理(dl)南極附近，S極在地理北極附近，磁感線分布如圖512所示(2)在磁場B的水平分量(Bx)總是從地理南極指向北極，而豎直分量(By)則南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下圖512共六十三頁(3)在赤道平面上,距離地球表面相等的各點，磁感應(yīng)強度相等，且方向水平向北故正確答案為D.【答案】D【易誤警示(jn sh)】本題易誤認為也正確，誤認為正確的原因是受“同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引”的影響，簡單套用這一結(jié)論而不理解指南針指南北的原理共六十三頁誤認為正確的原因是不清楚地磁場的分布情況以后在解決此類問題時應(yīng)弄清物理(wl)現(xiàn)象的原理，指南針的指向取決于指南針?biāo)?/p>

9、處位置的磁場方向，其N極指向該處磁場方向，地磁場由南向北，其方向并非與地面平行，所以小磁針的南極指向地球南方共六十三頁變式訓(xùn)練1(2012西寧高二檢測)關(guān)于地磁場下列(xili)說法中正確的是()A地理位置的南、北極即為地磁場的南、北極B在赤道上的小磁針的N極在靜止時指向地理南極共六十三頁C在赤道上的小磁針的N極在靜止時指向地理北極D地磁場在地表附近某處有兩個分量，水平分量指向地理的北極附近，豎直(sh zh)分量一定豎直向下共六十三頁解析：選C.根據(jù)地磁場的特點可知：地理北極附近為地磁場南極，地理南極附近為地磁場北極，但并不重合，A錯誤；小磁針由于受到地磁場的作用,靜止時，N極總指向地理北極

10、，B錯誤,C正確；在赤道正上方，地磁場方向水平向北，在南半球地磁場的豎直分量向上(xingshng)，在北半球豎直分量向下，D錯誤共六十三頁要點2對磁感線的進一步理解學(xué)案導(dǎo)引1磁感線就是磁體周圍的磁場(cchng)嗎？2如何用磁感線說明磁場的特點？共六十三頁1對磁感線的理解(1)磁感線是為了形象地研究磁場而假想的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(zhnsh)曲線(2)磁感線的疏密表示磁場的強弱,磁感線較密的地方磁場較強,磁感線較疏的地方磁場較弱(3)磁場中某一點,磁感線的方向、磁場的方向和小磁針靜止時N極所指的方向,三者是一致的(4)任意兩條磁感線不能相交，也不能相切共六十三頁(5)沒有畫磁

11、感線的地方，并不表示(biosh)那里沒有磁場的存在通過磁場中的任意一點總能而且只能畫出一條磁感線(6)磁場中的任意一條磁感線都是閉合曲線共六十三頁2磁感線與電場線的比較(bjio)比較項目磁感線電場線相似點意義用來形象地描述磁場方向和強弱而假想的線用來形象地描述電場方向和強弱而假想的線方向某點的切線方向為磁場方向，也是小磁針N極的受力方向某點的切線方向為電場方向，也是正電荷受電場力的方向共六十三頁比較項目磁感線電場線相似點疏密表示磁場強弱表示電場強弱特點在空間不相交在空間不相交不同點閉合曲線始于正電荷或無窮遠處，止于負電荷或無窮遠處，不是閉合曲線共六十三頁特別提醒：(1)從電場(din ch

12、ng)、磁場的概念理解兩種場線的相同點：矢量性線的切線方向；強弱線的疏密；方向的唯一性空間任一點場線不相交(2)從兩種場的區(qū)別理解兩種場線的區(qū)別：電場正負電荷分離電場線有始、終(不閉合)；共六十三頁磁場N、S極不分離磁感線閉合(3)在沒有畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在(4)若多個磁體或電流的磁場在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場的磁感線分布(fnb)情況，不能認為該區(qū)域有多條磁感線相交共六十三頁(2012西安高二期末)關(guān)于磁場、磁感線，下列(xili)說法正確的是()A磁場并不是真實存在的，而是人們假想出來的B磁鐵周圍磁感線的形狀，與鐵屑在它周圍排列的形狀相同，說明磁場呈線條形

13、狀，磁感線是磁場的客觀反映例2共六十三頁C磁感線可以用來(yn li)表示磁場的強弱和方向D磁感線類似電場線，它總是從磁體的N極出發(fā)，至S極終止【思路點撥】解此題要注意兩點：(1)磁場的物質(zhì)性(2)磁感線的特點及用途共六十三頁【精講精析】磁針放在磁體的周圍受到力的作用，說明磁體在周圍空間產(chǎn)生了磁場，磁場是一種客觀物質(zhì)，由此可知選項A是錯誤的；人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枥L磁場，用圖形磁感線將抽象的磁場描繪出來，磁感線是假想的曲線，客觀上并不存在，鐵屑在磁場中被磁化為小磁針，在磁場的作用下轉(zhuǎn)動，最終規(guī)則地排列起來，顯示(xinsh)出磁感線的分布特點，并非磁場的客觀反映共六十三頁電流的磁場和磁體的磁場的磁感

14、線都是閉合曲線(qxin)，在磁體外從N極到S極，在磁體內(nèi)從S極到N極,而電場線從正電荷出發(fā)到負電荷終止，不閉合由此可知選項B、D是錯誤的，選項C正確【答案】C共六十三頁【規(guī)律方法】用磁感線可以形象地描述磁場的強弱和方向，它是一種理想化模型，并不真正存在由于磁體的N極和S極是不可(bk)分離的，所以磁感線總是閉合的曲線，可以這樣理解和記憶：磁感線N、S極不可分離磁感線閉合共六十三頁變式訓(xùn)練2關(guān)于磁感線的說法，正確的是()A磁感線總是從N極出發(fā)，終止于S極B磁感線是客觀存在的、肉眼看不見的曲線C磁感線上任(shng rn)一點的切線方向表示該點磁場的方向，磁感線的疏密程度表示磁場的強弱D磁感線就

15、是磁場中鐵粉排列成的曲線共六十三頁解析：選C.磁感線是閉合不相交(xingjio)的、假想的、實際不存在的線是為了形象描述磁場而引入的線故選C.共六十三頁要點3磁通量和磁感應(yīng)強度學(xué)案導(dǎo)引1磁通量是如何定量(dngling)描述磁場的？磁通量和磁感線間有什么關(guān)系？2磁通量越大，磁場就越強嗎？磁場的方向能用磁通量表示嗎？共六十三頁1對磁通量的理解(1)關(guān)于磁通量也可以這樣定義：在勻強磁場中,磁感應(yīng)強度B與垂直磁場的面積(min j)S的乘積，叫做穿過這個面積的磁通量(2)若平面與磁場垂直BS.若平面與磁場不垂直BScos(為S與垂直于B的平面間的夾角)BSsin(為B與平面間的夾角)共六十三頁由此

16、可見，在計算磁通量時一定要注意、角的位置(3)磁通量雖然是標(biāo)量，但有正、負，若規(guī)定磁感線從某一側(cè)穿入平面時為正值，則從該側(cè)穿出平面為負值從兩個相反方向穿過某一平面的磁通量可相互抵消(4)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上(xingshng)的投影面積共六十三頁如圖513所示,在水平方向的勻強磁場中，平面abcd與垂直于磁感線方向的平面的夾角(ji jio)為，則穿過面積abcd的磁通量應(yīng)為BScos.Scos即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有效面積”圖513共六十三頁若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條

17、數(shù)為2，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和)，即12.2磁感應(yīng)強度的理解(1)磁感應(yīng)強度是定量描述(mio sh)磁場強弱的物理量,其作用相當(dāng)于用電場強度描述電場共六十三頁磁場中穿過垂直于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強度(2)磁感應(yīng)強度越大的地方，磁感線越密集(3)磁場中某點的磁感應(yīng)強度的大小(dxio)取決于磁場本身，與其他因素?zé)o關(guān)(4)磁感應(yīng)強度有方向，其方向也就是該處的磁場方向,與該處的磁感線的切線方向相同,也與放在該處的小磁針的N極的受力方向相同共六十三頁一邊長為10 cm的正方形線圈放在勻強磁場中,當(dāng)線圈平面與磁場方向成30角時，若通過(tnggu)

18、線圈的磁通量為2.5103 Wb，則該磁場的磁感應(yīng)強度B為多少？例3【思維(swi)流程】共六十三頁【答案(d n)】0.5 T共六十三頁共六十三頁變式訓(xùn)練3關(guān)于磁通量，下列說法中正確的是()A磁通量不僅有大小而且有方向,所以(suy)是矢量B磁通量越大，磁感應(yīng)強度越大C通過某一平面的磁通量為零，該處磁感應(yīng)強度不一定為零D磁通量就是磁感應(yīng)強度共六十三頁解析：選C.磁通量是標(biāo)量，沒有方向，故A不對由BS知是由B和S兩個因素決定，越大，有可能是由于S較大造成的，所以,認為(rnwi)磁通量越大,磁感應(yīng)強度越大是錯誤的,由BS知，當(dāng)線圈平面與磁場平行時，S0，0，但磁感應(yīng)強度B不為零,故C對，磁通量

19、和磁感應(yīng)強度是兩個不同的物理量,故D不對共六十三頁磁通量的計算經(jīng)典案例(10分)矩形線框abcd的邊長分別為l1、l2，可繞它的一條對稱軸OO轉(zhuǎn)動，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與OO垂直，初位置時線圈(xinqun)平面與B平行，如圖514所示熱點示例創(chuàng)新拓展圖514共六十三頁(1)初位置時穿過(chun u)線框的磁通量0為多少？(2)當(dāng)線框沿上圖所示方向繞過60時，磁通量2為多少？這一過程中磁通量的變化1為多少？(3)當(dāng)線框繞軸沿圖示方向由(2)中的位置再轉(zhuǎn)過60位置時，磁通量3為多少？這一過程中232為多少？共六十三頁【思路點撥】本題的關(guān)鍵是分析矩形線框的平面是否與B垂直，只有垂直時才能(cinng)應(yīng)用BS，不垂直時可把面積沿與B垂直方向投影,為能清晰地觀察面積S與B夾角的情況,可作出其俯視圖如圖515所示圖515共六十三頁共六十三頁【答案(d n)】見解題樣板共六十三頁【借題發(fā)揮】關(guān)于磁通量的問題求解應(yīng)注意的事項：(1)明確磁感線的方向與平面的關(guān)系；(2)明確磁感線的穿過方向，即明確其正負；(3)注意(zh y)是什么因素變化引起的磁通量的變化共六十三頁名師講壇精品資源地球磁場即將倒轉(zhuǎn)1906年，法國科學(xué)家在考察法國司馬夫中央山脈地區(qū)熔巖時，發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場方向相反的磁性，后來此類發(fā)現(xiàn)不斷增加隨著研究的深入,人們終于確信,地磁場方向并非一直不變，在近