磁现象与磁场课件 新人教版选修3-1

1、第三章第三章 磁场磁场 1 1 磁现象和磁场磁现象和磁场 地球磁场能抵挡大部分太阳风地球磁场能抵挡大部分太阳风 东汉王充在东汉王充在论衡论衡中写道：中写道：“司南之杓，司南之杓，投之于地，其柢指南投之于地，其柢指南” v情景切入v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 磁现象和电流的磁效应磁现象和电流的磁效应1.1.电现象与磁现象有许多相似的地方，显示了二者之间可能存电现象与磁现象有许多相似的地方，显示了二者之间可能存在某种联系，结合下表对比分析电现象和磁现象。在某种联

2、系，结合下表对比分析电现象和磁现象。提示：提示： 正电荷正电荷排斥排斥吸引吸引负电荷负电荷南极南极北极北极排斥排斥吸引吸引【问题】【问题】 磁体之间是通过什么发生相互作用的呢？磁体之间是通过什么发生相互作用的呢？1.1.磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质磁场：磁体周围空间存在的一种特殊物质. .二、磁场二、磁场类比类比: : 电荷之间的相互作用是通过电场发生的；电荷之间的相互作用是通过电场发生的； 磁体之间的相互作用是通过磁体之间的相互作用是通过磁场磁场发生的，电场和磁场都发生的，电场和磁场都是一种物质是一种物质. .【问题】【问题】是否只有磁铁周围才存在磁场是否只有磁铁周围才存在磁场? ?

3、 磁体磁体磁体磁体磁场磁场奥斯特实验奥斯特实验2.2.探究电流的磁效应探究电流的磁效应丹麦物理学家奥斯特相信电和磁之间应该存在着联系，并多次丹麦物理学家奥斯特相信电和磁之间应该存在着联系，并多次进行实验验证。请观察奥斯特实验，回答以下几个问题：进行实验验证。请观察奥斯特实验，回答以下几个问题：注意事项：导线应沿注意事项：导线应沿南北南北方向方向水平水平放置放置. .实验结论实验结论: :通电导线周围存在磁场通电导线周围存在磁场, ,即电流可以产生磁场即电流可以产生磁场. .磁铁不是磁场的唯一来源磁铁不是磁场的唯一来源.【典例【典例1 1】物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验】

4、物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是的是( )( )A.A.该实验必须在地球赤道上进行该实验必须在地球赤道上进行B.B.通电直导线应该竖直放置通电直导线应该竖直放置C.C.通电直导线应该水平东西方向放置通电直导线应该水平东西方向放置D.D.通电直导线应该水平南北方向放置通电直导线应该水平南北方向放置【思路点拨】【思路点拨】解答本题要把握以下两点：解答本题要把握以下两点：(1)(1)地磁场方向为南北方向。地磁场方向为南北方向。(2)(2)实验中导线要水

5、平南北放置以产生东西方向的磁场，以排实验中导线要水平南北放置以产生东西方向的磁场，以排除地磁场的影响。除地磁场的影响。选选D D【变式训练】【变式训练】实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象的实验表明：磁体能吸引一元硬币，对这种现象的解释正确的是解释正确的是( )( )A.A.硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁硬币一定是铁做的，因为磁体能吸引铁B.B.硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝硬币一定是铝做的，因为磁体能吸引铝C.C.磁体的磁性越强，能够吸引的物质种类越多磁体的磁性越强，能够吸引的物质种类越多D.D.硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引硬币中含有磁性材料，磁化后能被吸引【解析】【解析】

6、选选D D。磁体能吸引一元硬币，说明硬币中含有磁性材。磁体能吸引一元硬币，说明硬币中含有磁性材料，但不一定是用铁做的，料，但不一定是用铁做的，A A错误，错误，D D正确；铝不是磁性材料，正确；铝不是磁性材料，不能被磁铁吸引，不能被磁铁吸引，B B错误；磁体吸引物质的种类与磁性没有关错误；磁体吸引物质的种类与磁性没有关系，系，C C错误。错误。 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 探究磁场及磁场的基本性质探究磁场及磁场的基本性质1.1.演示演示“通电导体与磁体间的相互作用通电导体与磁体间的相互作用”及及“通电导体间的相通电导体间的相互作用互作用”实验，可以观察到什么现象？说明了什么？实验，可以观

7、察到什么现象？说明了什么？磁体磁体电流电流磁场磁场电流的磁效应：电流的磁效应： 电流能在其周围空间产生磁场电流能在其周围空间产生磁场. .问题：问题：电流与电流之间是否有力的作用？电流与电流之间是否有力的作用？结论结论: :同向电流相互吸引同向电流相互吸引. .结论结论: :反向电流相互排斥反向电流相互排斥. .问题：问题：电流和电流之间的相互电流和电流之间的相互作用力是通过什么发生的呢？作用力是通过什么发生的呢？电流电流电流电流磁场磁场【知识点拨】【知识点拨】磁场的三个性质磁场的三个性质(1)(1)磁场的客观性磁场的客观性磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质。磁场是磁体和电流周围存在的一种

8、特殊物质。(2)(2)磁场的基本性质磁场的基本性质对放入其中的磁体或电流有力的作用。对放入其中的磁体或电流有力的作用。(3)(3)磁场物质的特殊性磁场物质的特殊性磁场是一种客观存在的物质，但它没有形状和体积，也不是磁场是一种客观存在的物质，但它没有形状和体积，也不是由分子、原子组成的。由分子、原子组成的。磁场具有可叠加性，即两个或两个以上的磁场可同时占据同磁场具有可叠加性，即两个或两个以上的磁场可同时占据同一个空间。一个空间。 【典例【典例2 2】下列关于磁场的说法中正确的是】下列关于磁场的说法中正确的是( )( )A.A.磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的磁体周围的磁场看不

9、见、摸不着，所以磁场不是客观存在的B.B.将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用力的作用C.C.磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导磁体与磁体之间、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都是通过磁场发生的体之间的相互作用都是通过磁场发生的D.D.当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失BC【变式训练】【变式训练】关于磁场，下列说法中正确的是关于磁场，下列说法中正确的是( ( ) )A.A.磁场和电场一样，都是客观存在的特殊物质磁

10、场和电场一样，都是客观存在的特殊物质B.B.磁场对处在其中的磁体有磁场力的作用磁场对处在其中的磁体有磁场力的作用C.C.磁铁对通电导线不可能有力的作用磁铁对通电导线不可能有力的作用D.D.两根通电导线之间不可能有力的作用两根通电导线之间不可能有力的作用A A、B B 探究地磁场探究地磁场你能否根据小磁针静止时的指向判断地磁场的极性呢？你能否根据小磁针静止时的指向判断地磁场的极性呢？地磁场在空间是如何分布的呢？地磁场在空间是如何分布的呢？提示：提示：地球磁场方向由南指向北，根据异名磁极相吸的特点地球磁场方向由南指向北，根据异名磁极相吸的特点, ,由于小由于小磁针静止时小磁针北极指向北方磁针静止时

11、小磁针北极指向北方, ,小磁针南极指向南方小磁针南极指向南方, ,所以地磁场所以地磁场的北极在地理的南极附近的北极在地理的南极附近, ,地磁场的南极在地理的北极附近。地磁场地磁场的南极在地理的北极附近。地磁场的空间分布情况与条形磁铁的磁场分布情况相似的空间分布情况与条形磁铁的磁场分布情况相似, ,并且地球的磁极在并且地球的磁极在缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。缓慢移动，磁偏角也在缓慢变化。 2、地球的地理两极与地磁两极反向但并不重、地球的地理两极与地磁两极反向但并不重合，其间有一个夹角，叫磁偏角。因此，指南针合，其间有一个夹角，叫磁偏角。因此，指南针所指方向不是正南方，而是和地磁南极有一个夹所指

12、方向不是正南方，而是和地磁南极有一个夹角。角。磁南极磁南极地理地理北极北极地理地理南极南极磁北极磁北极 3、 地球的地理两极与地磁两极反向但并不重地球的地理两极与地磁两极反向但并不重合，其间有一个夹角，叫磁偏角。因此，指南针合，其间有一个夹角，叫磁偏角。因此，指南针所指方向不是正南方，而是和地磁南极有一个夹所指方向不是正南方，而是和地磁南极有一个夹角。角。磁南极磁南极地理地理北极北极地理地理南极南极磁北极磁北极沈括在沈括在梦溪笔谈梦溪笔谈中指出：中指出：“常微偏东，常微偏东，不全南也不全南也”。这是世界上最早的关于磁偏。这是世界上最早的关于磁偏角的记载。角的记载。【知识点拨】【知识点拨】地磁场

13、的三个特点地磁场的三个特点(1)(1)地磁场的地磁场的N N极在地理南极附近，极在地理南极附近，S S极在地理北极附近。极在地理北极附近。 (2)(2)地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地球表面并不平行。表面并不平行。(3)(3)在赤道平面上，到地心等距离的各点，磁场的强弱相等，在赤道平面上，到地心等距离的各点，磁场的强弱相等，且方向水平向北。且方向水平向北。【典例【典例3 3】地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形】地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是磁铁的磁场分布情况相似，以

14、下说法正确的是( )( )A.A.地磁场的方向是沿地球上的经线方向的地磁场的方向是沿地球上的经线方向的B.B.地磁场的方向是与地面平行的地磁场的方向是与地面平行的C.C.地磁场的方向是从北指向南的地磁场的方向是从北指向南的D.D.在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的【思路点拨】【思路点拨】解答本题时应注意以下三个方面：解答本题时应注意以下三个方面：(1)(1)地理南北极与地磁南北极的方位关系。地理南北极与地磁南北极的方位关系。(2)(2)地面上南北方向的确定。地面上南北方向的确定。(3)(3)磁场方向与地面上南北方向的关系。磁场方向与地面上南北方向的

15、关系。选选D D【变式训练】【变式训练】如图所示是最早的磁性指向器如图所示是最早的磁性指向器司南，司南能司南，司南能指南北的原因是指南北的原因是( )( )A.A.太阳周围有磁场太阳周围有磁场 B.B.月球周围有磁场月球周围有磁场 C.C.地球周围有磁场地球周围有磁场 D.D.地球内部有根条形磁铁地球内部有根条形磁铁 【解析】【解析】选选C C。司南能指南北的原因是地球周围有磁场，所以。司南能指南北的原因是地球周围有磁场，所以C C正确。正确。太阳耀斑太阳耀斑太太阳阳风风太阳黑子太阳黑子地球磁场能抵挡大部分太阳风 大统一场理论 又叫做“万物之理”，或TOE。 长期以来，世界物理学界期望可以建立

16、起一个“大统一场理论”，这一设想最早由爱因斯坦提出。该理论一旦建立，就可以从本质上解释自然界内所有的现象，即把自然界所有的现象（力、热、声、光、电）进行统一。 70年代，温伯格等物理学家通过计算发现弱相互作用其实是电磁相互作用的一个特例，这一理论已经通过实验得到证明。 19世纪，麦克斯韦用四个简单的公式，将电学与磁学统一到一起，被称为“电磁学”，完成了“大统一场理论”的第一步。五、磁性材料五、磁性材料1.1.磁化磁化使不具有磁性的物质具有磁性的过程叫磁化使不具有磁性的物质具有磁性的过程叫磁化. . 任何物质在外磁场中都能或多或少地被磁化任何物质在外磁场中都能或多或少地被磁化. .2.2.磁性材

17、料磁性材料磁化后磁性很强的物质叫磁性材料，又称为磁性物质磁化后磁性很强的物质叫磁性材料，又称为磁性物质. .3.3.磁性材料的分类磁性材料的分类 软磁性物质：磁化后容易去磁的物质称为软磁性物质软磁性物质：磁化后容易去磁的物质称为软磁性物质. . 软磁性物质剩磁较弱软磁性物质剩磁较弱. . 硬磁性物质：磁化后不易去磁的物质称为硬磁性物质硬磁性物质：磁化后不易去磁的物质称为硬磁性物质. . 硬磁性物质剩磁较强硬磁性物质剩磁较强. .4.4.磁性材料的应用磁性材料的应用软磁性材料的剩磁弱，容易去磁，适用于需要反复磁软磁性材料的剩磁弱，容易去磁，适用于需要反复磁化的场合化的场合. .硬磁性材料的剩磁强

18、，不易去磁，适用于制成永磁体硬磁性材料的剩磁强，不易去磁，适用于制成永磁体. .1.1.首先发现电流可以产生磁场的科学家是首先发现电流可以产生磁场的科学家是( )( )A A富兰克林富兰克林 B B法拉第法拉第C C安培安培 D D奥斯特奥斯特D Dv2.以下说法中正确的是()vA磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的vB电流与电流间的相互作用是通过电场产生的vC磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场 而共同产生的vD磁场和电场是同一种物质A3.下列关于磁场的说法中正确的是()vA磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质vB磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为引入的vC磁极与磁极间是直接发生作用的

19、vD磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生A4.下列说法正确的是()vA地球是一个巨大的磁体，其N极在地球南极附近，S极在地球北极附近vB地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下vC地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个交角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的vD在地球表面各点磁场强弱相同v AB 点评：磁偏角是指地磁子午线与地理子午线之间的交角，即小磁针静止时所指方向与地理南北方向间的交角，该交角在地球表面不同位置是不同的 5 5. .磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆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，其依体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是（据是（ ）A.A.磁体的吸铁性磁体的吸铁性B.B.磁极间相互作用的规律磁极间相互作用的规律C.C.电荷间的相互作用规律电荷间的相互作用规律D.D.磁场对电流的作用原理磁场对电流的作用原理