2019高中物理 第二章 磁场 2.1-2.2 指南针与远洋航海 电流的磁场课件 新人教版选修1 -1.ppt

第二章磁场,一、指南针与远洋航海二、电流的磁场,读一读,辨一辨,一、指南针与远洋航海阅读教材第2526页第1段及“郑和下西洋”和“欧洲人的远洋探险”两部分,了解科学技术在社会发展中的作用。1.古代远洋航海的三大必要条件是什么?答案:指南针导航、尾舵掌握航向、有效地利用风力。2.世界上最早使用指南针的国家是哪个国家?答案:中国。3.中国明朝的郑和先后七次下西洋;意大利航海家哥伦布、葡萄牙航海家麦哲伦也先后进行了远洋探险,所有这些远洋航行的成功,都离不开磁学知识的最初应用指南针。,读一读,辨一辨,二、磁场和磁性的地球阅读教材第2627页“磁场”和“磁性的地球”两部分,了解磁场及磁场的性质,知道地球的磁场及磁偏角。1.什么是磁场?磁场的作用是什么?答案:磁体周围产生磁场,磁场使磁体间不必接触便能相互作用。2.磁场的方向是怎样规定的?答案:磁场是有方向性的。物理学规定,在磁场中某一点,小磁针北极受力的方向,也就是小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向。3.如何形象直观地描述磁场?答案:用磁感线描述。线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。,读一读,辨一辨,4.指南针可以在地球上使用,它可以在火星上使用吗?为什么?答案:不能。因为火星上没有地球那样的磁场。,读一读,辨一辨,三、电流的磁效应阅读教材第29页“电流的磁效应”部分。知道电流可以产生磁场。1.哪位科学家发现了电流的磁效应?答案:丹麦物理学家奥斯特在1820年发现了电流的磁效应。2.电流磁效应发现的意义是什么?答案:证明了电和磁之间的联系,预示了电力应用的可能性。,读一读,辨一辨,四、电流磁场的方向阅读教材第2930页“电流磁场的方向”部分,掌握电流磁场的方向的判断方法。电流的磁场方向可以用安培定则来判断。1.直线电流磁场方向的判断:右手握住导线,让伸直的拇指的方向与电流的方向一致,那么,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。2.环形电流磁场方向的判断:右手握住环形导线,让弯曲的四指与环形电流的方向一致,拇指的指向就是环形导线中心附近的磁场方向。3.通电螺线管磁场方向的判断:右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。,读一读,辨一辨,1.思考辨析。(1)磁感线可以形象地描述磁场的方向。()解析:人们为了形象直观地描述磁场而引入了磁感线。磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。答案:(2)地磁场的北极在地球北极附近,南极在地球南极附近。()解析:地球的地理两极和地磁两极是相反的,即地理南极为地磁的北极,地理北极为地磁的南极,但两极并不重合。答案:(3)奥斯特实验说明通电导线周围存在磁场。()解析:奥斯特发现了电流的磁效应。答案:,读一读,辨一辨,(4)做奥斯特实验时,不管导线如何放置,只要电流足够强,一定能观察到小磁针的偏转情况。()解析:导线东西方向放置时,可能观察不到小磁针的偏转情况。答案:,2.探究讨论。(1)如图所示,把小磁针放在磁场中,说明自由释放后,小磁针将怎样转动并停在哪个方向?答案:小磁针顺时针转动,静止时N极指向磁场方向,即指向右方。,读一读,辨一辨,(2)请分别画出图中的电流方向或磁感线方向。答案:,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,探究一对磁场和磁感线的理解磁场存在于什么地方?磁场的基本性质是什么?如图所示,放置在条形磁体周围的小磁针静止时,小磁针的指向一般不同,这说明了什么?受此启发,我们能否利用一种形象化的工具描述磁场的方向?,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,要点提示磁体的周围产生磁场,初中还学习过电流的周围也产生磁场;磁场最基本的性质是对放入其中的磁体产生力的作用;放置在条形磁体周围的小磁针静止时,小磁针的指向一般不同,这说明磁场是具有方向的,不同位置的磁场方向往往是不同的。我们在初中就接触过形象描述磁场的工具磁感线。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.磁场的产生磁体与电流(运动电荷)周围存在磁场。2.磁场的方向物理学规定,在磁场中的某一点,小磁针北极的受力方向,也就是小磁针静止时北极所指的方向,就是那一点的磁场方向。3.磁场的作用磁场能够传递磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用。4.磁场的形象描述磁感线为形象地描述磁场而引入的一些有方向的曲线,曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致,这样的曲线就叫作磁感线。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,几种典型的磁感线分布:,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,5.磁感线与电场线的比较,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,温馨提示磁场虽然不是由分子、原子组成的,但它能够对放入其中的磁体、电流产生力的作用,它是客观存在的,虽然我们看不见它,但可以通过很多磁现象感知它的存在,因此它与前面学过的电场和重力场一样,也是一种物质。6.地磁场的磁感线的分布(1)地球是一个巨大的磁体,地球周围存在的磁场叫地磁场。(2)地球的磁场和条形磁体的磁场相似,主要有三个特点:地磁场的N极在地球南极附近,S极在地球北极附近。在赤道平面上,距离地球表面等高的各点,磁场强弱相等,且方向水平。在北半球,地磁场的方向斜向下指向地面;在南半球,地磁场的方向斜向上背离地面。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例题1】关于磁场和磁感线的描述,下列说法正确的是()A.磁感线从磁体的N极出发到磁体的S极终止B.磁感线可以表示磁场的方向和强弱C.磁感线只能表示出磁场的方向D.两条磁感线空隙处不存在磁场解析:磁感线是一条闭合曲线,选项A不正确。只有磁感线是直线时,磁感线的方向才与磁场方向一致;如果磁感线是曲线,那么某点的磁场方向是用该点的切线方向来表示的,故选项B正确,选项C不正确;磁感线是为研究问题方便而假想的曲线,用磁感线的疏密来表示区域中磁场的强弱,所以两条磁感线空隙处并不意味着那里不存在磁场,选项D错误。答案:B,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,归纳总结磁感线实际不存在,是人为规定的曲线,没有画磁感线的地方,并不表示那里没有磁场的存在。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练1导学号66824026(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A.二者均为假想的曲线,实际上并不存在B.实验中常用铁屑来模拟磁感线形状,因此磁感线是真实存在的C.任意两条磁感线不相交,电场线也是D.磁感线是闭合曲线,电场线是不闭合的解析:两种场线均是为形象描述场而引入的,实际上并不存在,故A对;任意两条磁感线或电场线不能相交,否则该交点处会有两个磁场或电场方向,故C对;磁体外部磁感线由N极指向S极,内部由S极指向N极,故磁感线是闭合的曲线,而电场线始于正电荷,终于负电荷,不闭合,故D对。故选A、C、D。答案:ACD,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练2(多选)关于地球的磁场,下列说法正确的是()A.地磁的南极在地理的南极附近,地磁的北极在地理的北极附近,略有磁偏角B.在北半球,磁感线向上倾斜C.在南半球,磁感线向上倾斜D.在赤道上,小磁针N极的指向水平向北解析:地磁的北极(N极)在地理的南极附近,地磁的南极(S极)在地理的北极附近,选项A错误。在南半球,磁感线向上倾斜;在北半球,磁感线向下倾斜;在赤道上,磁感线水平。因此,选项B错误,选项C、D正确。答案:CD,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究二电流的磁场直流电铃原理如图所示。当电路接通时,弹簧片上的衔铁受到电磁铁的吸引,使附着的小锤敲响铃铛发出声音;同时,电路在断续器的触点处断开,电磁铁磁性消失,弹簧片回到原来的位置,然后使电路再次接通。此过程反复循环,小锤便不断敲铃。想想看,电铃中的电磁铁能用永磁铁代替吗?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,要点提示电铃是利用电磁铁在接通与切断电流时能够控制其磁性有无的特点制成的。如果换成永磁铁,当弹簧片上的衔铁受到永磁铁的吸引使小锤敲响铃铛发出一次声音后,由于永磁铁的磁性不消失,衔铁保持不动,小锤不会再敲击铃铛,便不能再发出声音了。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.电流磁效应的发现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,奥斯特发现电流磁效应的实验装置示意图如图所示。(1)实验成功的关键是导线要沿南北方向放置;通电以前导线在小磁针的上方且与小磁针平行放置。(2)实验现象说明了通电导线周围存在磁场,磁场对小磁针有作用力。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.奥斯特实验的科学价值和历史意义奥斯特的发现具有重要的科学价值和历史意义,它不仅揭示了电与磁的内在联系,而且为电与磁的新应用拉开了序幕。法国物理学家安培了解到奥斯特的发现后受到很大启发,由此提出了安培定则。奥斯特电生磁的发现还影响法拉第等科学家去探索磁生电。安培、法拉第的研究致使电动机、发电机问世,预示了人类电气时代的到来。正如法拉第所说,奥斯特的发现“打开了黑暗领域的大门”。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】如图所示,把一条通电导线平行地放在小磁针的上方,我们发现小磁针发生偏转。(1)当改用两节或者更多的电池时,小磁针偏转的快慢有什么变化?(2)把小磁针放在距离导线稍远的地方进行实验,小磁针偏转的快慢又有什么变化?(3)如果把导线放在与小磁针垂直的上方进行实验,小磁针的偏转又如何?动脑想一想:小磁针的偏转意味着什么?小磁针静止时的指向意味着什么?小磁针偏转的快慢不同又意味着什么?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:(1)变快。原因是电流变强,通电导线周围磁场变强。(2)变慢。原因是离导线越远,磁场越弱。(3)偏转。偏转意味着所在处的磁场发生了变化,即电流产生了磁场;小磁针静止时的指向与所在处磁场的方向有关,也即磁场是有方向的;小磁针偏转的快慢不同意味着所在处的磁场的强弱不同,也即磁场是有强弱之分的。答案:见解析归纳总结电流产生的磁场的强弱与电流强度、离导线的距离有关。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练3奥斯特实验说明了()A.磁场的存在B.磁场的方向性C.电流可以产生磁场D.磁场间有相互作用解析:本题考查的内容是对奥斯特实验的价值及意义的认识。奥斯特实验中,电流能使静止的小磁针发生偏转,说明电流周围能产生磁场。故C正确。答案:C,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究三安培定则下列各图中,已标出电流I和该电流产生的磁感线的方向,其中符合安培定则的是()要点提示根据安培定则可判断电流和磁感线方向间的关系,C项符合。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.三种常见的电流磁场方向的判定安培定则(1)直线电流的磁场直线电流的磁场方向可以用安培定则来判断:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向,这个规律也叫右手螺旋定则。(2)环形电流的磁场环形电流的磁场可用另一种形式的安培定则判断:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,(3)通电螺线管的磁场右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致,拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向或拇指指向螺线管的N极。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.三种常见的电流磁场的画法比较,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】(多选)一束离子沿水平方向飞行,平行地飞过小磁针上方,如图所示,发现图中小磁针的N极向纸外偏转,这个离子束可能是()A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:由小磁针的旋转方向判定小磁针N极受力方向,再由安培定则判定产生磁场的电流方向,最后判定离子的电性及运动方向。由题目知,小磁针N极向纸外偏转,则小磁针所在处的磁场方向垂直于纸面向外,由安培定则可判定产生磁场的电流方向水平向左,如果离子带正电,则离子向左飞行,如果离子带负电,则离子应向右飞行。答案:BC归纳总结灵活运用安培定则是解决本题的关键。由安培定则可知,对于电流的方向和磁场的方向,我们只要知道其中的一个,就能求出另一个。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练4导学号66824027在如图所示的各图中,画出导线中通电电流方向或通电导线周围磁感线的方向或通电螺线管的绕线方向。其中a、b为平面图,c、d为立体图。,解析:应用安培定则判断结果如下图所示。,答案:见解析,12345,1.(磁场的理解)下列关于磁场的说法中正确的是()A.磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C.磁极与磁极之间是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生解析:磁场和电场都是实实在在存在的一种物质,选项A正确,选项B错误;磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场发生的,选项C错误;磁场是一种客观存在的物质,不会只在发生相互作用时才存在,选项D错误。答案:A,12345,2.(地磁场)关于地磁场的下列说法中,正确的是()A.地球的地磁两极与地理两极重合B.地球的地磁北极与地理北极重合C.地球的地磁北极与地理南极重合D.地球的地磁北极在地理南极附近解析:因为指南针N极指向北方,由异名磁极相互吸引,可判断地理上