高中物理 第3章 磁场 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,(教师参考)一、课程标准1.内容标准(1)列举磁现象在生活、生产中的应用.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响.关注与磁相关的现代技术发展.(2)了解磁场,知道磁感应强度和磁通量.会用磁感线描述磁场.(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向.(4)通过实验,认识安培力.会判断安培力的方向.会计算匀强磁场中安培力的大小.(5)通过实验,认识洛伦兹力.会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用.(6)认识电磁现象的研究在社会发展中的作用.,2.活动建议(1)用电磁继电器安装一个自动控制电路.(2)观察电视显像管偏转线圈的结构,讨论控制电子束偏转的原理.二、高考考纲1.磁场、磁感应强度、磁感线.()2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向.()3.安培力、安培力的方向.()4.匀强磁场中的安培力.()5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向.()6.洛伦兹力公式.()7.带电粒子在匀强磁场中的运动.()8.质谱仪和回旋加速器.()说明:(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况.(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情况.,三、教学建议通过本章的学习要让学生掌握以下几类问题:1.对磁场基本概念的理解:如磁感线、磁感应强度、磁通量等.2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡、运动类问题.3.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题.特别注意“边界问题”以及由周期性引起的“多解问题”.4.带电粒子在复合场中的运动问题,以及分析解决磁电式电表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题.,第1节磁现象和磁场,(教师参考)一、教学目标知识与技能1.通过学生自己总结生活中与磁有关的现象,了解现实生活中的各种磁现象和应用,培养学生的总结、归纳能力2.通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用,掌握电流磁效应现象3.通过直观的多媒体手段了解地磁场及与之有关的自然现象过程与方法1.通过人类对磁现象的认识过程分析,培养学生探索自然规律的素质2.引导学生对物理现象进行分析、比较、归纳,使学生感知物理规律的普遍联系,情感态度与价值观1.对奥斯特的电流磁效应现象的教学中,使学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系,打开了科学中的一扇大门.让学生懂得看似简单的物理现象蕴含着普遍的规律,提高学生探索自然的兴趣2.让学生在实际生活的应用中体会科学知识的价值二、教学重点难点教学重点电流的磁效应、磁场概念教学难点磁场的概念,三、重难点突破方略电流磁效应的突破方略【实验设置】把可以在底座上自由旋转的小磁针放置在桌面上,将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高,水平直导线沿南北方向,靠近放置在小磁针的正上方.【演示与设问1】开关断开,水平直导线中没有电流,此时,小磁针指向什么方向?学生:小磁针指向南北方向.【演示与设问2】将一个条形磁铁靠近小磁针,此时,小磁针还是原来的指向吗?学生:不是,小磁针指向发生了变化.【演示与设问3】将开关闭合,直导线中通有电流,此时,小磁针还是指向南北方向吗?将开关断开,小磁针指向什么方向?学生:将开关闭合,小磁针偏离南北方向;将开关断开,小磁针又指向南北方向.【思考与讨论1】通过以上现象可以得出什么结论呢?学生自由发言,教师突出学生发言中的重要思维:(1)因为磁体对小磁针的作用力使小磁针发生偏转.通电导体也可以使小磁针发生偏转,说明通电导体对周围的小磁针产生了什么影响?(2)磁体能在周围产生磁场,通电导体在周围也能产生磁场吗?,【学生总结讨论要点】(1)通电导体对周围的小磁针产生磁力的作用;(2)通电导线的周围存在着磁场.【教师总结】电流能产生磁场!以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的,此实验又叫做奥斯特实验.奥斯特发现电生磁!,自主学习,课堂探究,达标测评,自主学习课前预习感悟新知,(教师参考)情境链接一我们的祖先在磁现象的发现及应用方面写下了灿烂的一页.早在战国时期就有“慈石召铁”的记载,讲的是天然磁石对铁块的吸引.指南针是我国古代的四大发明之一,对世界文明有重大影响.现在我们生活在磁的海洋中.1.地球有磁场,那么地球磁场N,S极在哪个地理位置?2.指南针为什么能指示方向?3.磁到底是什么?,信息1.地球磁场的N极,在地球的南极附近,地球磁场的S极在地球的北极附近.2.地球有磁场,指南针会受到地磁场的作用,所以能指示方向.但要注意指南针的N极指向地磁场的S极,指南针的S极指向地磁场的N极.3.磁是以能量的形式存在的一种物质.情境链接二地磁场的地磁极和地理的南北极并不完全重合,指南针上指的南北方向与地球南北极的方向有一定的偏差,称为磁偏角.地磁场有时候发生变化,在地球约45亿年的历史中,南北磁极反向达100多次.关于地磁场的来源,至今依然是个谜.你思考过指南针为什么能在地球表面确定地理方位吗?,信息地球本身是一个巨大的磁体,地磁场基本上是稳定的,指南针在地磁场的作用下基本上指向南北两极,从而确定在地球表面的地理方位.,教材梳理,一、磁现象阅读教材第80页“磁现象”部分,知道磁体、磁极间的相互作用.1.磁性:物质具有吸引物体的性质.2.永磁体:天然磁石和人造磁体都叫做.3.磁极:磁体上磁性最强的区域.4.磁极间的相互作用规律:自然界中的磁体总存在着两个磁极,同名磁极相互,异名磁极相互.,铁质,永磁体,排斥,吸引,二、电流的磁效应阅读教材第8081页“电流的磁效应”部分,了解奥斯特实验.1.奥斯特实验:导线沿方向放置在磁针上方,通电时磁针.2.意义:奥斯特实验发现了,即电流可以产生磁场,首先揭示了的联系.想一想听音乐用到的扬声器(如耳机)利用了磁体的磁性.你可以拆开一个废旧耳机研究一下,它是利用什么产生的磁性来工作的?答案:耳机中有一个永磁体,还有一个金属线圈,声音信号电流使金属线圈产生磁性,相互作用时振动发声.,南北,转动,电流的磁效应,电与磁,三、磁场阅读教材第81页“磁场”部分,知道通电导体与磁体间相互作用的实质.1.电流、磁体间的相互作用:磁体与磁体之间,磁体与之间,以及通电导体与之间均会发生相互作用.2.实质:它们间的相互作用是通过发生的.想一想分析教材第81页图3.1-3,通电导体与磁体之间相互作用的实质是怎样的?答案:通电导体在周围产生磁场,磁体在周围也产生磁场,它们通过磁场发生相互作用.,通电导体,通电导体,磁场,四、地球的磁场阅读教材第81页“地球的磁场”部分,知道地磁的两极,了解磁偏角.1.地磁两极:地磁南极在地理附近,地磁北极在地理附近.2.磁偏角:地球的地理两极与地磁两极并不重合,小磁针的指向与正南正北方向间的夹角.想一想分析教材第81页图3.1-4,指南针是靠什么来工作的?答案:指南针是小磁体,地球表面有稳定的磁场,指南针与地球的磁场作用而具备指引方向的作用.,北极,南极,自主检测,1.思考判断(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流.()(2)磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁.()(3)地磁场能使小磁针的两极指向正南正北.()(4)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用.(),答案:(1)(2)(3)(4),2.如图所示,把一条导线平行地放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是()A.奥斯特B.爱因斯坦C.伽利略D.牛顿,解析:当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转,说明电流产生了磁场,这是电流的磁效应,首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特,故选项A正确,B,C,D错误.,A,3.(多选)下列关于磁场的说法正确的是()A.磁场最基本的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,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,但是客观存在的,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.,AC,4.(2016福建泉州市四校期末联考)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.磁场只有在磁体与磁体、磁体和电流发生作用时才产生D.磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用,解析:不管是电磁铁还是永久磁体,或电流的周围都存在着磁场,故选项A错误;磁场是真实存在的一种物质,且具有方向性,故选项B错误;磁场只对放入磁场中的磁体有力的作用,磁体与磁体,磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用,故选项C错误,D正确.,D,课堂探究核心导学要点探究,要点一,对磁场的理解,【问题导引】电荷与电荷之间的相互作用是通过电场发生的,那么磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是如何发生的?,答案:磁体、通电导体在其周围存在磁场,磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间都是通过磁场发生作用的.,【例1】(多选)下列说法中正确的是()A.磁场是客观存在的一种物质B.磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极C.磁体或电流在自己周围的空间会产生磁场D.通电导体与通电导体之间的相互作用是通过电场发生的,思路探究地球与其周围物体之间、电荷与电荷之间、磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用力分别是通过什么产生的?答案:它们之间的相互作用力都是通过“场”产生的.地球与其周围物体之间的相互作用力是通过重力场产生的,电荷与电荷之间的相互作用力是通过电场产生的,磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用力都是通过磁场产生的.解析:磁场是存在于磁体和通电导体周围的一种客观存在的物质,磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的,任何磁体都有两个磁极,且磁极处磁场最强.,ABC,规律方法对“场”的理解(1)自然界中未通过接触面发生力的作用的物体,其作用都是通过“场”实现的.(2)“场”是客观存在的物质,不依人的意志而转移.(3)不同的“场”性质不同.如“引力场”使有质量的物体间产生引力,“电场”使电荷间产生力,“磁场”使磁体、电流产生力的作用.,(教师备用)例1-1:以下说法正确的是()A.磁体与磁体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.磁体与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的D.磁场和电场是同一种物质,解析:电流能产生磁场,在电流的周围就有磁场存在,不论是磁体与磁体间,还是电流与电流间、磁体与电流间,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体、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静电力的作用,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.,A,针对训练1:(多选)下列可能发生相互作用的是()A.静止电荷对固定通电直导线B.固定磁铁对静止电荷C.磁铁对运动电荷D.磁铁对电流,解析:两个物体通过“场”发生作用时,两者均在其周围存在“场”,磁体周围、电流(运动电荷)周围存在磁场,静止电荷周围无磁场,由此可知,选项C,D正确.,CD,要点二,地磁场,【问题导引】指南针是我国古代四大发明之一,它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响,但在古代指南针为什么指南曾是一个不解之谜,你知道指南针为什么指南吗?,答案:指南针实际是一个小磁针,由于地球周围存在地磁场,地磁场的北极在地理南极附近,地磁场的南极在地理北极附近,指南针会受到地磁场的作用而使其S极指向地理南极.,【例2】(多选)关于地球的磁场,下列说法正确的是()A.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B.地磁场的南极在地理北极附近C.地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的D.地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的,思路探究(1)地理两极与地磁两极是否重合?答案:不重合.地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近.(2)在地球的哪些位置地磁场与地面平行?答案:赤道附近.,BD,解析:小磁针S极指南是因为地磁场的N极在地理的南极附近,故选项A错误.地磁场的两极和地理两极是相反的,故选项B正确.依据地磁场的空间分布,只有赤道上的磁场方向和地面平行,故选项C错误.地球的磁偏角在地球上的不同地点是不同的,地球两磁极的位置也是变化的,故选项D正确.,规律方法对地磁场的理解(1)地球本身就是一个大磁体,地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近.(2)在赤道平面上,距离地球表面等高的各点,地磁场强弱程度相同,且方向水平向北.(3)在北半球,地磁场的方向斜向下指向地面,在北极则指向竖直向下的方向;在南半球,地磁场的方向斜向上背离地面,在南极则指向竖直向上的方向.地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极,而竖直分量则南北相反,在南半球竖直向上,在北半球竖直向下.,(教师备用)例2-1: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:地面上的小磁针静止时,磁针南极应指向地磁场的北极.地磁场的南极在地理北极附近,地磁场的北极在地理南极附近,因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行,北半球地磁场方向相对地面是斜向下的,南半球斜向上方.,D,针对训练2:(多选)关于宇宙中的天体的磁场,下列说法正确的是()A.宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场B.宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场C.指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作D.指南针只有在磁场类似于地球的天体上能正常工作,解析:地球具有全球性的磁场,宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场,但有的天体(如火星)不具有全球性的磁场,指南针不能在这样的天体上正常工作.,AD,(教师参考)【教材探究】在教材P81图3.1-4中,地球磁场的分布情况可用类似于电场线的曲线表示.由此能否大体说明地球磁场的方向特点?,答案:类比于电场线,在地球南、北极磁场方向竖直向上、竖直向下;在赤道上磁场方向水平向北;在北半球(或南半球)方向为斜向下(斜向上).,达标测评随堂演练检测效果,1.下列说法中与实际情况相符的是()A.地球的磁偏角是一个定值B.地磁场的北极在地理北极附近C.除了地球外,到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D.郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早,解析:磁偏角随地理位置变化而变化,由于地球磁极的缓慢移动,磁偏角也在缓慢变化,选项A错误;地磁场的北极在地理南极附近,选项B错误;其他星球上有的也有磁场存在,选项C错误