物理課件：磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)

第三章磁場(chǎng)〔情

景

切

入〕我們的祖先在磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用方面寫(xiě)下了燦爛的一頁(yè)。早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就有“慈石召鐵”的記載，講的是天然磁石對(duì)鐵塊的吸引。指南針是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一，對(duì)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(duì)人類(lèi)有什么作用？這一章我們就來(lái)探究磁的奧秘?！仓?/p>

識(shí)

導(dǎo)

航〕本章研究有關(guān)磁場(chǎng)的產(chǎn)生、描述及磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷作用的知識(shí)，安培力、洛倫茲力是磁場(chǎng)性質(zhì)的具體體現(xiàn)，磁電式電流表、質(zhì)譜儀和回旋加速器是安培力和洛倫茲力的具體應(yīng)用。本章在知識(shí)結(jié)構(gòu)上可以分為三個(gè)單元：1～3節(jié)是第一單元，這個(gè)單元主要學(xué)習(xí)磁場(chǎng)基本知識(shí)、描述磁場(chǎng)力的性質(zhì)的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度、用磁感線對(duì)幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)進(jìn)行描述；第4節(jié)是第二單元，主要學(xué)習(xí)電流在磁場(chǎng)中受到的安培力大小的表達(dá)，和安培力方向的判斷方法——左手定則，同時(shí)還有與電流受力有關(guān)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(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛倫茲力的大小和方向，了解電視機(jī)顯像管的工作原理。本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，磁現(xiàn)象的電本質(zhì)；磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力—安培力；磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力—洛倫茲力。本章難點(diǎn)：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律以及帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的綜合應(yīng)用?！矊W(xué)

法

指

導(dǎo)〕1．本章的學(xué)習(xí)可以通過(guò)與前面學(xué)過(guò)的電場(chǎng)類(lèi)比從而更好地理解，例如磁場(chǎng)與電場(chǎng)類(lèi)比，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度類(lèi)比，磁感線與電場(chǎng)線類(lèi)比，安培力、洛倫茲力與電場(chǎng)力類(lèi)比等。2．要注意培養(yǎng)空間想象能力。磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、安培力和洛倫茲力分布在一個(gè)立體空間，在頭腦中對(duì)它們的方向構(gòu)成的立體關(guān)系要清晰，層次分明，并且還要根據(jù)需要轉(zhuǎn)化為平面內(nèi)的關(guān)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(fù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，四個(gè)手指指向的區(qū)別。4．善于利用幾何關(guān)系。帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)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(yùn)動(dòng)的半徑和周期，再進(jìn)一步確定運(yùn)動(dòng)時(shí)間、偏轉(zhuǎn)角度等物理量。1磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)素養(yǎng)目標(biāo)定位※認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象，知道磁場(chǎng)的概念※知道磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)，了解電流的磁效應(yīng)※了解地磁場(chǎng)的分布、變化，以及對(duì)人類(lèi)生活的影響素養(yǎng)思維脈絡(luò)1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課內(nèi)隨堂達(dá)標(biāo)5課后課時(shí)作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋1．磁性物質(zhì)具有__________________等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性。2．磁體____________的物體叫磁體。3．磁極磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，____________的區(qū)域叫磁極。(1)任何磁體都有兩個(gè)磁極，一個(gè)叫___________________，另一個(gè)叫___________________。(2)同名磁極相互________，異名磁極相互________。知識(shí)點(diǎn)1磁現(xiàn)象吸引鐵、鈷、鎳具有磁性磁性最強(qiáng)南極(又稱(chēng)S極)

北極(又稱(chēng)N極)

排斥吸引1．奧斯特實(shí)驗(yàn)把導(dǎo)線沿________方向放置在指向南北的磁針上方，通電時(shí)磁針發(fā)生了________。2．實(shí)驗(yàn)意義奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的__________，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，首先揭示了__________的聯(lián)系。知識(shí)點(diǎn)2電流的磁效應(yīng)南北轉(zhuǎn)動(dòng)磁效應(yīng)電與磁1．定義磁體或電流周?chē)嬖谝环N特殊物質(zhì)，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(zhì)叫磁場(chǎng)。知識(shí)點(diǎn)3磁場(chǎng)磁體和電流電流和電流2．磁場(chǎng)的基本性質(zhì)對(duì)放入其中的________或________產(chǎn)生力的作用。所有與磁現(xiàn)象有關(guān)的相互作用，都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，可與電荷間的相互作用相類(lèi)比。3．磁場(chǎng)的產(chǎn)生①__________周?chē)嬖诖艌?chǎng)；②________周?chē)嬖诖艌?chǎng)——電流的磁效應(yīng)。磁極電流永磁體電流1．地磁場(chǎng)地球本身是一個(gè)磁體，其周?chē)嬖诘拇艌?chǎng)叫__________。地磁場(chǎng)的N極位于地理________附近，S極位于地理________附近。地磁場(chǎng)很弱，但自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針能顯示出地磁場(chǎng)的作用，這是__________的原理。知識(shí)點(diǎn)4地球的磁場(chǎng)地磁場(chǎng)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(zhǔn)確地________或________，其間有一個(gè)交角，這就是____________，簡(jiǎn)稱(chēng)磁偏角。(如圖所示)不重合指南指北地磁偏角『判一判』(1)磁場(chǎng)看不見(jiàn)，摸不著，因此磁場(chǎng)是人們假想的，實(shí)際并不存在。(

)(2)磁體與磁體之間的作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的作用是通過(guò)電場(chǎng)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(chǎng)與條形磁體的磁場(chǎng)相似。(

)(5)我國(guó)古代四大發(fā)明中，涉及磁現(xiàn)象應(yīng)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(xué)期期中)磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來(lái)控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，就會(huì)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(chǎng)具有方向性B

解析：磁性水雷中的小磁針靜止時(shí)，一端指南，一端指北，水雷不會(huì)爆炸，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，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(huì)使水雷中的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而觸發(fā)水雷發(fā)生爆炸。故B正確，ACD錯(cuò)誤?！合胍幌搿蝗鐖D是醫(yī)生用來(lái)取出病人吞下的金屬物品的儀器。當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推，再拉出整條塑料管。(1)你能說(shuō)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(gè)回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來(lái)？(3)如果把活動(dòng)永磁體換成電磁鐵，你認(rèn)為是不是更實(shí)用呢？解析：(1)當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，將手控環(huán)內(nèi)推，其上的活動(dòng)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(zhì)，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(qiáng)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(guò)調(diào)節(jié)電流大小使磁性增強(qiáng)，把它取出來(lái)。故使用電磁鐵應(yīng)更實(shí)用一些。課內(nèi)互動(dòng)探究探究一對(duì)磁場(chǎng)的理解如圖所示，磁體間、通電導(dǎo)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(shí)，懸掛的磁鐵兩種情況下轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，這說(shuō)明了磁極間的作用有何特點(diǎn)？(2)乙圖中當(dāng)給導(dǎo)線通電時(shí)，與導(dǎo)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，表明電流和磁場(chǎng)存在什么關(guān)系？提示：(1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。(2)電流周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)。1．磁場(chǎng)的性質(zhì)基本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生磁力作用客觀性質(zhì)磁場(chǎng)雖然不是由分子、原子組成，但是它和常見(jiàn)的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)特殊性質(zhì)磁場(chǎng)和常見(jiàn)的由分子、原子組成的物質(zhì)不同，不是以微粒形式存在，而是以一種場(chǎng)的形式存在磁場(chǎng)的方向性磁場(chǎng)是具有方向的。所謂磁場(chǎng)的方向就是小磁針在磁場(chǎng)中其北極受力的方向，即小磁針靜止時(shí)其北極所指的方向。2.電流的磁效應(yīng)(1)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的聯(lián)系：①磁體總存在著兩個(gè)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(shí)驗(yàn)：①實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)給導(dǎo)線通電時(shí)，與導(dǎo)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。③注意事項(xiàng)：為了排除地磁場(chǎng)的影響，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置在小磁針的正上方。④實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電流具有磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。⑤實(shí)驗(yàn)意義：電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，揭開(kāi)了人類(lèi)對(duì)電磁現(xiàn)象研究的新紀(jì)元。特別提醒：自然界有兩種基本的物質(zhì)形態(tài)：實(shí)物和場(chǎng)。(1)實(shí)物即具體的、有形的物質(zhì)形態(tài)，由物質(zhì)粒子組成。(2)場(chǎng)是物質(zhì)的另一種存在形態(tài)，和實(shí)物一樣也是一種客觀存在物，具有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等物質(zhì)的基本屬性。

以下說(shuō)法中正確的是(

)A．磁體與磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的B．電流與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的C．磁體與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)與磁場(chǎng)共同產(chǎn)生的D．磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì)解題指導(dǎo)：磁體周?chē)写艌?chǎng)，電流周?chē)泊嬖诖艌?chǎng)，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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。A

典例1解析：電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，在電流的周?chē)陀写艌?chǎng)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(chǎng)力。磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，其最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的磁體或電流有磁場(chǎng)力的作用；而電場(chǎng)是電荷周?chē)嬖诘囊环N特殊物質(zhì)，其最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用，它不會(huì)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用，因此，磁場(chǎng)和電場(chǎng)是兩種不同的物質(zhì)，各自具有其本身的特點(diǎn)，正確選項(xiàng)為A?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕

下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中正確的是(

)A．磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B．磁場(chǎng)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(chǎng)只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生解析：磁場(chǎng)是客觀存在于磁極或電流周?chē)囊环N物質(zhì)，所以B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁極之間、磁極與電流之間、電流與電流之間、運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，不是直接發(fā)生的，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。A

探究二地球的磁場(chǎng)信鴿千里歸巢是一件再普通不過(guò)的事情。可為鴿子導(dǎo)航的“地圖”在哪兒？為什么在沒(méi)有陽(yáng)光的暴風(fēng)雨天氣或者在出現(xiàn)日食的日子鴿子會(huì)迷路？提示：地球是一個(gè)大磁體，信鴿體內(nèi)有某種磁性物質(zhì)，它能借助地磁場(chǎng)辨別方向。21．地磁場(chǎng)的方向地磁場(chǎng)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(chǎng)方向與正南正北方向間有一個(gè)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(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大。因此，一般我們認(rèn)為：(1)地理南極正上方磁場(chǎng)方向豎直向上，地理北極正上方磁場(chǎng)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(diǎn)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱相同，且方向水平向北。(3)在南半球，地磁場(chǎng)方向指向北上方；在北半球，地磁場(chǎng)方向指向北下方。2．地磁場(chǎng)的影響由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用，故射向地球的帶電粒子，其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化，不能直接到達(dá)地球，因此地磁場(chǎng)對(duì)地球生命有保護(hù)作用。特別提醒：地球上不同的地點(diǎn)地磁場(chǎng)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(dāng)涉及地磁場(chǎng)的問(wèn)題時(shí)，要注意明確在地球上的位置。

(2019·江蘇省揚(yáng)州市高二上學(xué)期物理期末)中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線分布示意如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是(

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

典例2解析：由《夢(mèng)溪筆談》中的記載和題中磁感線分布示意圖可知，地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近，地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合，在兩極附近地球表面的地磁場(chǎng)方向不與地面平行，A、B正確，C錯(cuò)誤；信鴿體內(nèi)具有某種磁性物質(zhì)，可以借助地磁場(chǎng)辨別方向，D正確。〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕若把地球磁場(chǎng)等效為一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)，那么下列城市中哪個(gè)城市的地磁場(chǎng)最強(qiáng)(

)A．莫斯科

B．新加坡C．廣州

D．東京解析：將地球等效為一個(gè)條形磁鐵，越靠近兩極，磁場(chǎng)越強(qiáng)，故選A。A

核心素養(yǎng)提升電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比較比較項(xiàng)目電場(chǎng)磁場(chǎng)不同點(diǎn)產(chǎn)生電荷周?chē)朋w、電流、運(yùn)動(dòng)電荷周?chē)拘再|(zhì)對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用對(duì)放入