高二物理学案(磁场部分).doc

高二物理校本教材第1节 磁现象和磁场（一）知识与技能1了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。2知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。3知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.知道地球具有磁性。（二）过程与方法利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。（三）情感态度与价值观通过类比的学习方法，培养学生的逻辑思维能力，体现磁现象的广泛性。了解我们中国对磁的研究与辉煌，体验地磁的存在与作用，体验电流的磁效应，感受磁性材料，感悟磁与人类文明。二重点与难点：重点：电流的磁效应和磁场概念的形成难点：磁现象的应用1、天然磁石的主要成分是 ，现使用的磁铁多是用 、 、 等金属或用 制成的。天然磁石和人造磁铁都叫做 ，它们能吸引 的性质叫磁性。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最 的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指 的磁极叫做南极（S极），指 的磁极叫做北极（N极）。2、自然界中的磁体总存在着 个磁极，同名磁极相互 ，异名磁极相互 。3、重做奥斯特实验：该实验说明了 该实验成功的关键 奥斯特的贡献是发现了电流的 。4、磁体与磁体之间的相互作用是通过 发生的。磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用也是通过 发生的。磁体周围、电流周围都存在着磁场、所有磁作用都是通过磁场发生的，磁场和电场一样都是一种客观物质，是客观存在的，虽然看不见摸不着，但是很多磁现象感知了它的存在。在同一空间区域，可以有几个磁场共同占有，实物做不到。结论：磁场的基本性质： 回顾：电场的基本性质： 5、地球是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场，地磁场南极在地理 极附近，地磁北极在地理 极附近。指南针所指的南北（磁场的南北极）与地理上的南北极并不完全一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角。磁偏角最早是由 发现的。一、磁现象1司南与生活中的磁现象 东汉：王充论衡（浙江上虞人）2天然磁体的成分：Fe3O4；现在使用的磁体的构成：铁、钴、镍等金属或用某些氧化物制成的问题1：磁体的基本性质是什么？3磁性：磁体本身之间的相互作用、磁体吸引铁质物体的性质。 问题2：磁体的磁性处处相同吗？4.磁极：北极（N）、南极（S）问题3：N、S是如何确定的？二、电流的磁效应问题1：磁极之间具有：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。谁也具有类似性质？ 问题2：磁现象与电现象的类似，是否电与磁之间存在着某种联系？不可能？可能？ 介绍科学家的坚定的信念与执着。（有依据的猜想）问题3：有磁与电相关的历史事实吗？ 1731年，一位英国商人发现，雷电过后，他的一箱刀叉竞有了磁性1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电使缝衣针磁化问题4：你相信电与磁一定有联系吗？ 电荷可以单独存在，而磁极总是成对出现，当初很多科学也不支持电与磁有联系。直到1820年，丹麦物理学家，奥斯特发现电流的磁效应，才真正揭示电与磁的联系（重温奥斯特实验）问题5：奥斯特如此幸运？ 介绍奥斯特发现电流的磁效应的偶然与必然受“纵向力”的影响，奥斯特总以电流的方向放置小磁针，均以失败告终。1820年4月在一次讲课中，他偶然将导线沿南北放置，结果奇迹发生了。问题6：奥斯特实验说明了什么？ 说明通电导线周围存在磁场，电生磁成为事实。 三、磁场问题1：通电导线与磁体是怎样发生作用的呢？没有直接接触 就能产生力的作用？ 类比电荷间的相互作用通过电场发生，说明其间有看不见的物质磁场问题2：磁场的最基本的特性是什么？ 对放入其中的磁体或电流有力的作用问题3：存在于何处？磁场存在于磁体周围以及电流周围四、磁性的地球问题1：指南针给我们带来了什么启示？ 地球存在磁性，地球是个大磁体。问题2：地磁的南北极与地理的南北极的关系如何？如右图所示：地磁场的北磁极（N极）在地球的南端 地磁场的南磁极（S极）在地球的北端 类似于条形磁铁周围的磁场问题3：地磁的两极与地理的两极完全重合吗？不重合。存在一个磁偏角。地球上不同的地方磁偏角不同，并在缓慢地变化。问题4：其他天体有磁性吗？ 许多天体有磁性：太阳、月亮都有磁性。但火星上没有磁性。关于磁偏角指南针并不指向地球的正南和正北公元11世纪，我国科学家通过长期的观察发现，指南针的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏离一点也就是说地的两极和地磁的两极并不重合，这个偏差，在现代科学技术中可以用磁偏角来描述如图3-1-6所示，地理南北极与地磁南北极并不重合，地磁的北极（N极）在南半球南纬70010/和东经150045/的地方，地磁的南极（S极）在北半球北纬70050/和西经960的地方通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夹的角度叫做磁偏角实际测量的结果指出，地球各处的磁偏角不同【课堂小结】1物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的属性叫做 磁性 ；具有磁性的 物体 叫做磁体；磁体上磁性最强的部分叫做 磁极 ；磁体有两个磁极：南极、北极。同名磁极相互 排斥 ，异名磁极相互 吸引。2丹麦物理学家 奥斯特 首先发现电流周围也存在着磁场。3磁场是存在于磁体或 电流 周围空间的一种客观存在的 物质；磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的作用都是通过磁场来传递的。4地球本身在地面附近空间产生的磁场，叫做 地磁场 。地磁场的分布大致就像一个 条形 磁铁外面的磁场。5日常生活中有关磁的现象：磁卡、喇叭、电话、手机、门吸、光盘、螺丝刀磁带、软盘（软磁材料、硬磁材料）1首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家 ( )A安培 B法拉第 C奥斯特 D特斯拉2奥斯特实验说明了( )A磁场的存在 B磁场具有方向性C通电导线周围存在磁场 D磁体间有相互作用3. 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4在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该 ( )A平行南北方向,在小磁针正上方B平行东西方向,在小磁针正上方C东南方向,在小磁针正上方D西南方向,在小磁针正上方5下列说法正确的是 （ ） A地球磁场的北极与地理南极不完全重合 B将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极 C改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调 D磁场是客观存在的一种物质 6下列所述的情况,哪一种可以肯定钢棒没有磁性 （ ）A将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的这端接近磁针的南极,两者互相排斥B将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引;再将钢棒的另一端接近磁针的北极,两者仍互相吸引C将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的另一端接近磁针的南极两者仍互相吸引D将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相排斥7地球具有磁场，宇宙中的许多天体也有磁场，围绕此话题的下列说法中正确的是：（ ）A、 地球上的潮汐现象与地磁场有关 B、 太阳表面的黑子、耀斑和太阳风与太阳磁场有关C、 通过观察月球磁场和月岩磁性推断，月球内部全部是液态物质D、 对火星观察显示，指南针不能在火星上工作【课后巩固题】1、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、磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用2、把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时两者互不吸引，则（）A. 甲有磁性，乙无磁性B. 甲无磁性，乙有磁性C. 甲和乙都有磁性D. 甲和乙都没有磁性3、磁体与磁体间、磁体和电流间、电流和电流间相互作用示意图，以下正确的是（ ）A、磁体 磁场 磁体B、磁体 磁场 电流C、电流 电场 电流D、电流 磁场 电流4、磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后，就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（）A、磁体的吸铁性B、磁极间相互作用的规律C、电荷作用间的相互作用规律D、磁场对电流的作用原理5 、在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是A、沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上 B、沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方 C、电流沿南北方向放置在磁针的正上方 D、电流沿东西方向放置在磁针的正上方 6、关于电场和磁场，以下说法中正确的是( ) A.电流周围存在的是电场 B.磁极周围存在磁场 C.磁体与磁体之间通过磁场而相互作用 D.磁体与电流之间一定没有相互作用甲乙 7、如图所示，甲、乙两个形状，外表颜色都相同的铁棒，一根有磁性，一根没有磁性，下列说法正确的是： （ ） A甲能吸住乙，甲有磁性 B.甲能吸住乙，乙有磁性C.甲吸不住乙，乙有磁性 D甲吸不住乙，甲有磁性8、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正常工作 9、如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘。A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片、质量为m,当电磁铁A通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C的轻绳上拉力的大小为 ( D ) AF=Mg BMgF(M+m)g 解析：铁片被吸引上升的过程中，铁块处于超重。故D正确。 点评：解力电综合题的关健还是受力分析【自我总结】（成功者善于总结）“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”-奥斯特二、磁感应强度（一）知识与技能1理解磁感应强度和磁通量概念。2掌握用磁感线描述磁场的方法。3了解匀强磁场的特点，知道磁通密度即磁感应强度。（二）过程与方法通过观察、类比（与电场强度的定义的类比）使学生理解和掌握磁感应强度的概念，为学生形成物理概念奠定了坚实的基础。（三）情感态度与价值观 培养学生探究物理现象的兴趣，提高综合学习能力。二、重点、难点分析磁感应强度是描述磁场性质的物理量，其概念的基本建立是本章的重点和难点。1在磁场中某处，垂直磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力与其导线长度和电流强度乘积的比值是不变的恒量，即只要在磁场中的位置不变，若是改变垂直磁场方向放置的导线长度，或改变其中的电流强度，则所受的磁场力改变，但磁场力与导线长度和电流强度乘积的比值是不变的，为一特定恒量，说明该恒量反映了磁场与导线长度和电流强度乘积的比值又是一个不同的恒量，该恒量即反映磁场在这一位置场的性质。磁场的这种性质命名为磁感应强度。可与电场类比：放在电场中某点的检验电荷所受到的电场力与其电量的比值是不变的恒量。它反映电场性质，命名为电场强度。2磁通量是指穿过某个“面”的磁感线条数。因此一说磁通量必须指明是穿过哪个面的磁通量，“面”定了则面积大小定了，放在确定的磁场中，如果磁场方向与面的夹角不同，则线条数量多，因此定义：垂直磁场方向放置的面积为S的面，其磁通量=BS。3磁感线的条数不是随意画的，它是由磁感应强度的大小决定的。垂直磁场方向单位面积上的磁通量即单位面积上的磁感线条数，叫磁通密度，B=/S，即磁感应强度。1、磁场不仅具有_，而且也具有_，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量_，该物理量_量。2、本节中用_的方法来研究磁场对通电导线的作用力。3、磁感应强度：将一小段通电直导线垂直磁场放置时，其受到的磁场力F与电流强度I成_、与导线的长度L成_，其中F/IL是与通电导线长度和电流强度都_的物理量，它反映了该处磁场的_，定义F/IL为该处的_.其单位为_，方向为该点的磁感线的_,也是小磁针在该处静止时N极的_。1引入：复习电场提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有电场力的作用。）空间有点电场Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷q1，受电场力F1，如改放电荷q2，受电场力F2，则有何关系，说明什么？（比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度。）磁场的基本特征是什么？（对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。）对磁场的这种特性如何描述呢？2演示实验磁场对通电直导线有力的作用，作定性分析，得出：确定的磁场，对通电直导线的作用力大小与直导线的长度L、通入电流强度I，以及导线上电流方向与磁场方向夹角有关。（1）通电导线在磁场中受到力的作用磁场力F。F的方向与何有关？（磁场方向，电流方向，左手定则。）（2）如果磁场确定，则F的大小与何有关？如使导线与磁场平行放置，F=？垂直放置又如何？如改变导线长度，F如何变化？如果改变导线上的电流强度，F如何变化？总结：精确的的实验表明通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F跟通过的电流强度I和导线长度L成正比，或者说跟IL的乘积成正比。这就是说无论怎样改变电流强度I和导线长度L，乘积IL增大多少倍，则F也增大多少倍。比值F/IL是恒量。如果改变在磁场中的位置，垂直磁场放置的通电导线F/IL比值又会是新的恒量，均反映磁场的性质。正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用物理量磁感应强度来描述。3磁感应强度（B）（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示。（2）公式：B=F/IL（3）矢量：B的方向与磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。（4）单位：特斯拉（T）1T=1N/Am，即垂直磁场方向放置的长1m的导线，通入电流为1A，如果受的磁场力为1N，则该处的磁感应强度B为1T.一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为0.4T-0.7T；电机和变压器铁心中，磁感应强度为0.8T1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.510-4T。对B的定义式的理解：要了解比值F/IL是磁场中各点的位置函数。换句话说，在非匀强磁场中比值F/IL是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变I和L，F都与IL的乘积大小成比例地变化，比值F/IL跟IL的乘积大小无关。因此，比值F/IL的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度，所以人们用它来定义磁场的磁感应强度。还应说明F是指通电导线电流方向跟所在处磁场方向垂直时的磁场力，此时通电导线受到的磁场力最大。 有的学生往往单纯从数学角度出发，曲公式B= F/IL得出磁场中某点的B与F成正比，与IL成反比的错误结论。 应强调说明对于确定的磁场中某一位置来说，B并不因探测电流和线段长短（电流元）的改变而改变，而是由磁场自身决定的；比值F/IL不变这一事实正反映了所量度位置的磁场强弱程度是一定的。4匀强磁场磁感应强度的大小和方向处处相同的区域，叫匀强磁场。其磁感线平行且等距。长的通电螺线管内部的磁场、两个靠得很近的异名磁极间的磁场都是匀强磁场。如用B=F/IL测定非匀强磁场的磁感应强度时，所取导线应足够短，以能反映该位置的磁场为匀强。5磁通量（）讨论穿过某一个面的磁场情况。磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（1）定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用表示。（2）公式：=BS（3）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1Tm2磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。6磁通密度定义：穿过单位面积的磁通量叫磁通密度，即磁感应强度B=磁通密度大，即穿过单位面积的磁感线条数多，一定是磁感线很密，磁场很强，磁感应强度大。【课堂小结】（1）磁感应强度既反映了磁场的强弱又反映了磁场的方向，它和磁通量都是描述磁场性质的物理量，应注意定义中所规定的条件，对其单位也应加强记忆。（2）磁通量的计算很简单，只要知道匀强磁场的磁感应强度B和所讨论面的面积S，在面与磁场方向垂直的条件下=BS（不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影。）磁通量是表示穿过讨论面的磁感线条数的多少。在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。例：如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过A环、B环的磁通量谁大。解析：此题所给条件是非匀强磁场，不能用=BS计算，只能比较穿过两环的磁感线净条数多少，来判断磁通量的大小。条形磁铁的磁感线是从N极出发，经外空间磁场由S极进入，在磁铁内部的磁感线从S极向N极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多。从下向上穿过A、B环的磁感线条一样多，而从上向下穿过A环的磁感线多于B环，则A环从下向上穿过的净磁感线少于B环，所以B环的磁通量大于A环磁通量。另外一个面积是S的面，垂直匀强磁场B放置，则穿过该面的磁通量=BS。如果该面转动国180则穿过该面的磁通量改变了2BS.（3）磁感应强度概念的建立是通过类比法和用比值法定义的方法。【重点、难点剖析】1、 对磁感应强度的定义式的理解：比值是磁场中各点的位置函数。换句话说，在非匀强磁场中比值是因点而异的，也就是在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变和，都与的乘积大小成比例地变化，比值跟的乘积大小无关。因此，比值的大小反映了各不同位置处磁场的强弱程度，所以人们用它来定义磁场的磁感应强度。还应注意的是是指通电导线电流方向跟所在处磁场方向垂直时的磁场力，此时通电导线所受的磁场力最大，当通电导线电流方向跟所在处磁场方向平行时，通电导线所受磁场力为零。2、 电场和磁场的检验：检验某个区域是否有电场，只要拿一电荷来，看它是否受电场力作用即可判断出该点是否有电场。如果不受电场力作用，则该点一定没有电场。检验某个区域是否有磁场，拿一电流来，如果它没有受到安培力作用，能说该处没有磁场吗？不能！因为此时可能是电流方向恰好与磁场方向平行，而不受安培力作用。这是电场和磁场不相同的地方。所以，电场力为零的地方，电场强度也一定为零。但磁场力（安培力）为零的地方，磁感应强度却不一定为零。要用电流来检验某处是否有磁场，必须改变通电导线的方向，只有它在各个方向上均不受磁场力作用时，该处才没有磁场。1、下列关于磁感应强度的说法，正确的是 A、 把一小段通电导线放在磁场中某处，受到的磁场力与该导线的长度、通过的电流的乘积的比值叫做该处的磁感应强度； B、 通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零； C、 磁场的磁感应强度，取决于磁场本身，与通电导线受的磁场力、导线的长度及电流的大小等均无关； D、 因为，所以磁场中某处磁感应强度的大小与放在该处的导线所受磁场力的大小成正比，与其长度和电流的乘积的大小成反比。解析据磁感应强度的定义，通电导线垂直于磁场放置时，这一比值才是导线所在处的磁场的磁感应强度，A中未指明导线放置位置，所以本选项错误。 通电导线平行于磁场放置时，尽管磁场的磁感应强度不为零，但导线也不受磁场力作用，所以选项B错误。 磁场的磁感应强度由磁场本身决定，通电导线只是测出该比值。但这一比值的大小并不依赖于通电导线而存在。即使拿走通电导线，磁场的磁感应强度仍保持不变，所以C选项正确。 在磁场中某一确定位置处，无论怎样改变和，都与的乘积大小成比例地变化，比值为一定值，反映了该处磁场的强弱，即磁感应强度的大小。所以D选项错误。点评关于磁感应强度是采取比值的方法来定义的。该式是定义式而不是决定式。磁场中各处的值是唯一确定的，与放入的检验电流无关。变式训练题：1、在测定某磁场中一点的磁场时，得到图中的几个关系图象，正确的是（ ） 2、关于磁感应强度，下列说法中正确的是( ) A.由B=可知，B与F成正比，与IL成反比B.由B=可知，一小段通电导线在某处不受磁场力，则说明该处一定无磁场C.通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强D.磁感应强度的方向就是小磁针北极受力的方向【课后巩固题】1关于磁感强度下列说法中正确的是（ ） （A）由B=F/IL知，磁场中某点的磁感强度的大小与IL的乘积成反比，与F成正比（B）无论I的方向如何都可由B=F/IL求磁感强度的大小（C）磁场中某处磁感强度方向与通电导线在该处的安培力的方向相同（D）磁场中某点的磁感强度大小是由磁场本身因素决定的，而与有无检验电流无关2磁感应强度单位是特斯拉，1特斯拉相当于（ ） A、1kg/As2 B、1kgm/As2 C、1kgm2/s2 D、1kgm2/As23、下列说法正确的是（ ）A、磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点，导线受到的磁场力F与该导线的长度L，通过的电流I乘积IL的比值，即为该处磁感应强度的大小。B、通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C、磁感应强度B=F/IL只是定义式，它的大小取决于场源以及磁场中的位置，与I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D、通电导线所受磁场力的大小与磁感应强度的大小无关4、有一小段通电导线，长为1 cm，电流为5 A，把它置入磁场中某点，受到的磁场力为.1 N，则该点的磁感应强度B一定是( )A.B=2 T B.B2 TC.B2 T D.以上情况都有可能5. 一根导线长02m，通以3A的电流，在磁场中某处受到的最大的磁场力是6102N，则该处的磁感应强度B的大小是_T如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的B的大小是_T。6、磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为B2/2，式中B是磁感应强度，是磁导率，在空气中为一已知常量.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离l，并测出拉力F，如图3-2-1所示.因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=_. 7磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流是2.5A，导线长1cm,它受的磁场力为510-2 N ，则这个位置的磁感应强度多大？8、如图所示，ab、cd为两根相距2 m的平行金属导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中，通以5 A的电流时，质量为3.6 kg的金属棒MN沿导轨做匀速运动；当棒中电流增大到8 A时，棒能获得2 m/s2的加速度.求匀强磁场的磁感应强度的大小. 【自我总结】（成功者善于总结）尼古拉特斯拉（塞尔维亚文： ；1856年7月10日1943年1月7日）是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚（后并入奥地利帝国）。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁的贡献也是知名的。特斯拉的专利和理论工作形成了现代的交流电电力系统,其中包括交流电动机，他以此帮助推动了第二次工业革命。第3节 几种常见的磁场（一）知识与技能 1知道什么叫磁感线。2知道几种常见的磁场（条形、蹄形，直线电流、环形电流、通电螺线管）及磁感线分布的情况3会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。4知道安培分子电流假说，并能解释有关现象5理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场6理解磁通量的概念并能进行有关计算（二）过程与方法通过实验和学生动手（运用安培定则）、类比的方法加深对本节基础知识的认识。（三）情感态度与价值观1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.2.培养学生的空间想象能力.二、重点与难点：1会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.2正确理解磁通量的概念并能进行有关计算1、描述电场用电场线，描述磁场用磁感线。对磁感线的认识：（1）假想的，不存在的（2）方向（3）强弱（4）闭合，磁体外由NS；磁体内SN（5）空间任意点不相交。画出条形磁铁周围的磁感线形状2、安培定则：3、几种常见的磁场的磁感线分布图直线电流的磁场：通电直导线在周围产生的磁场是不均匀分布的，垂直于直导线方向，离直导线越远，磁场 ；反之越强环形电流的磁场运动电荷的磁场：电流是由电荷的定向移动形成的，电流的磁场实质是运动电荷产生的地球磁场（试画）（不计磁偏角时）。一对条形磁铁组成的磁场分布（如图）匀强磁场4、安培的分子电流假说揭示了磁现象的_.假说认为:在分子、原子的内部存在着一种_电流，它的两侧相当于两个_，磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由_而产生的.根据现代物理学的知识，安培所说的分子电流就是原子内部_的运动而形成的.5、磁通量：在匀强磁场中，如果有一个与磁感应强度垂直的平面，其面积为，定义_为穿过这个平面的磁通量，单位是 ，简称 ，符号为 。如果平面与磁感应强度方向不垂直，如何计算穿过它的磁通量呢？也可以用磁感线条数的多少表示磁通量大小。1磁感线（1）磁感线的定义在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致，这样的曲线叫做磁感线。（2）特点： A、磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极.B、每条磁感线都是闭合曲线，任意两条磁感线不相交。C、磁感线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向。D、磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小【演示】用铁屑模拟磁感线的形状，加深对磁感线的认识。同时与电场线加以类比。 在磁场中放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动。现象铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。如图所示【注意】磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题的方便而假想的。区别电场线和磁感线的不同之处：电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。2几种常见的磁场条形磁铁（图1）、蹄形磁铁（图2）、通电直导线（图3）、通电环形电流（图4）、通电螺线管以及地磁场(简化为一个大的条形磁铁) （图5）、辐向磁场（图6）、还有二同名磁极和二异名磁极的磁场。（1）条形、蹄形磁铁，同名、异名磁极的磁场周围磁感线的分布情况（图1、图2）（2）电流的磁场与安培定则直线电流周围的磁场直线电流周围的磁感线：是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上.（图3）直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.环形电流的磁场环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直（图4）。环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向.通电螺线管的磁场.通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线（图5）通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：磁场的有无可由通断电来控制；磁场的极性可以由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。【说明】由于后面的安培力、洛伦兹力、电磁感应与磁感应强度密切相关，几种常见磁场的磁感线的分布是一个非常基本的内容，不掌握好，对后面的学习有很大影响。3安培分子电流假说（1）安培分子电流假说对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，以便学生更容易理解“它的两侧相当于两个磁极”，这句话；并应强调“这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在一起”，以便使他们了解磁极为什么不能以单独的N极或S极存在的道理。（2）安培假说能够解释的一些问题 可以用回形针、酒精灯、条形磁铁、充磁机做好磁化和退磁的演示实验，加深学生的印象。举生活中的例子说明，比如磁卡不能与磁铁放在一起等等。【说明】“假说”，是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。在物理定律和理论的建立过程中，“假说”，常常起着很重要的作用，它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。安培分子电流的假说就是在奥斯特的实验的启发下，经过思维发展而产生出来的。（3）磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的 4匀强磁场 （1）匀强磁场：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线。 （2）两种情形的匀强磁场：即距离很近的两个异名磁极之间除边缘部分以外的磁场；相隔一定距离的两个平行线圈(亥姆霍兹线圈)通电时，其中间区域的磁场P92图3.3-7，图3.3-8。 5.磁通量（1）定义： 磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫穿过这个面的磁通量（是重要的基本概念）。（2）表达式：=BS （3）物理含义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。注意：当平面跟磁场方向不垂直时，穿过该平面的磁通量等于B与它在磁场垂直方向上的投影面积的乘积即=BScos，（为平面投影之间的夹角）【注意】对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。磁通量是标量，但有正、负之分，可举特例说明。（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1Tm2（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =/S上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/Am【重点、难点剖析】1、磁场的基本特性：磁场对处于其中的磁极、电流和运动电荷有力的作用；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的(对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用)。磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的相互作用都是通过磁场来传递的。两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥。2、磁场的方向：磁感线在该点的切线方向;规定在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向（小磁针静止时N极的指向）为该点处磁场方向。对磁体：外部(NS)，内部(SN)组成闭合曲线；这点与静电场电场线(不成闭合曲线)不同。用安培左手定则判断3、磁现象的电本质：奥斯特发现电流磁效应（电生磁）后，安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说）：认为在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极；从而揭示了磁铁磁性的起源：磁铁的磁场和电流的磁场一样都是由电荷运动产生的；根据分子电流假说可以解释磁化、去磁等有关磁现象。（不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的。）分子电流假说：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，这就是分子电流假说。安培提出了著名的分子电流假说。如图所示。不具有磁性的物体内大量分子电流排列杂乱无章，磁场互相低消，而不显磁性（如图甲）。具有磁性的物体内大量分子电流取向基本一致，呈现出磁性特征（如图乙）。4、磁感线的性质：（1）磁感线上任意一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同（该点处磁场方向、磁感应强度方向、磁感线的切线方向、小磁针北极受力方向、小磁针静止时N极指向都是同一个方向）；（2）任何两条磁感线不相交、不相切；（3）任何一根磁感线都不中断，是闭合曲线；磁感线在磁体的外部是N极指向S极，在内部是S极指向N极；（4）磁感线的稀密表示磁场的强弱，磁感线越密处磁场越强，反之越弱；（5）磁感线并不真实存在，但其形状可以用实验模拟；没有画出磁感线的地方，并不等于没有磁场。5、地磁场：要明白三个问题：(磁极位置? 赤道处磁场特点?南北半球磁场方向?)（1）地球是一个巨大的磁体、地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近；（2）地磁场的分布和条形磁体磁场分布近似；（3）在地球赤道平面上，地磁场方向都是由北向南且方向水平（平行于地面）；（4）近代物理研究表明地磁场相对于地球是在缓慢的运动和变化的；地磁场对于地球上的生命活动有着重要意义。6、电流的磁场和安培定则1、直线电流的磁场。磁感线是以导线为圆心的同心圆，其方向用安培定则判定：右手握住导线，让伸直的大姆指指向电流方向，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。直线电流周围空间的磁场是非匀强磁场，距导线近，磁场强；距导线远，磁场弱。2、环形电流的磁场。右手握住环形导线，弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的大姆指所指方向就是环形电流中心轴线上磁感线的方向。3、通电螺线管的磁场。右手握住螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，伸直的大姆指的指向为螺线管内部磁感线方向；长通电螺线管内部的磁感线是平行均匀分布的直线，其磁场可看成是匀强磁场，管外空间磁场与条形磁体外部空间磁场类似。1、关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是_A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是客观存在的特殊物质B.磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C.磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D.磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的2.某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，当通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180后静止不动，由此可知通电直导线的电流方向是_A.自东向西 B.自南向北 C.自西向东 D.自北向南3、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是_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4、如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y轴正向运动，则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是_A.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴负方向B.A点磁场沿x轴负方向，B点磁场沿z轴正方向C.A点磁场沿z轴正方向，B点磁场沿x轴负方向D.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴正方向5、如图所示，弹簧秤下挂一条形磁棒，其中条形磁棒N极的一部分位于未通电的螺线管内，下列说法正确的是_A.若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将减小B.若将a接电源正极，b接负极，弹簧秤的示数将增大C.若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将增大D.若将b接电源正极，a接负极，弹簧秤的示数将减小【课后巩固题】1、如右图所示，一个电子沿逆时针方向做匀速圆周运动，则此电子的运动_A.不产生磁场B.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向里C.产生磁场，圆心处的磁场方向垂直纸面向外D.只在圆心的内侧产生磁场2、在磁感应强度为B0，竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直纸面向里，如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中()Ac、d两点的磁感应强度大小相等Ba、b两点的磁感应强度大小相等Cc点的磁感应强度的值最小Db点的磁感应强度的值最大3、如图所示，两个完全相同的通电圆环A、B圆心O重合、圆面相互垂直的放置，通电电流相同，电流方向如图所示，设每个圆环在其圆心O处独立产生的磁感应强度都为B0，则O处的磁感应强度大小为()A0 B2B0C.B0 D无法确定4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：A、吸引 B、排斥 C、保持静止 D、边吸引边转动5、矩形线框ABCD中通入的电流的方向如下图所示，那么小磁针和将如何转动？6、如图所示,两个同心放置的同平面金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直,则比较通过两圆环的磁通量a,b( )A.abB.abC.a=bD.不能比较7、(2010年广东高三调研)如图所示，两个面积相同的闭合金属线圈A和B，与一根通电直导线放置在同一平面内，已知线圈A中的磁通量为A，线圈B中的磁通量为B，则两个线圈中磁通量的大小关系是()A.ABBABCAB D条件不足，无法