202X学年高中物理第三章磁场第1节磁现象和磁场课件新人教版选修3_1

1、第三章磁场第三章磁场第第1 1节磁现象和磁场节磁现象和磁场【学习目标学习目标】 1. 1.了解生活中与磁有关的现象了解生活中与磁有关的现象, ,知道磁极间的作用规律知道磁极间的作用规律.2.2.知知道电流的磁效应现象及其意义道电流的磁效应现象及其意义.3.3.理解磁场的存在理解磁场的存在, ,知道地球磁场的特点知道地球磁场的特点. .根底知识根底知识核心要点核心要点学习效果学习效果核心素养核心素养根底知识根底知识 探究探究教材探究教材探究知识点一知识点一磁现象磁现象【问题导学问题导学】电荷与电荷之间的相互作用是通过电场发生的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

2、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? ?答案答案: :磁体、通电导体在其周围存在磁场磁体、通电导体在其周围存在磁场, ,磁体与磁体、磁体与通电导体、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相互作用的通电导体与通电导体间都是通过磁场发生相互作用的. .【知识梳理】【知识梳理】1.1.磁性磁性: :物质吸引物质吸引 物体的性质物体的性质. .2.2.永磁体永磁体: :天然磁石和人造磁体都叫做天然磁石和人造磁体都叫做 . .3.3.磁极磁极: :磁体磁性最强的磁体磁性

3、最强的 . .4.4.磁极间的作用磁极间的作用: :自然界中的磁体存在自然界中的磁体存在 磁极磁极, ,同名磁极相互同名磁极相互 , ,异名磁极相互异名磁极相互 . .5.5.奥斯特实验奥斯特实验: :电流能使磁针偏转电流能使磁针偏转. .6.6.奥斯特发现了奥斯特发现了 , ,即电流可以产生磁场即电流可以产生磁场, ,首先提醒了首先提醒了 的联系的联系. .铁质铁质永磁体永磁体区域区域两个两个排斥排斥吸引吸引电流的磁效应电流的磁效应 电与磁电与磁 磁场磁场知识点二知识点二【问题导学问题导学】1.1.分析教材第分析教材第8181页图页图3.1-3,3.1-3,通电导线与磁体之间相互作用的实质是

4、怎通电导线与磁体之间相互作用的实质是怎样的样的? ?答案答案: :通电导线在周围产生磁场通电导线在周围产生磁场, ,磁体在周围也产生磁场磁体在周围也产生磁场, ,它们通过磁场它们通过磁场发生相互作用发生相互作用. .2.2.分析教材第分析教材第8181页图页图3.1-4,3.1-4,指南针是靠什么来工作的指南针是靠什么来工作的? ?答案答案: :指南针是小磁体指南针是小磁体, ,地球外表有稳定的磁场地球外表有稳定的磁场, ,指南针与地球的磁场作指南针与地球的磁场作用而具备指引方向的作用用而具备指引方向的作用. .【知识梳理知识梳理】1.1.磁场磁场磁体与磁体之间磁体与磁体之间, ,磁体与磁体与

5、 之间之间, ,以及通电导体与以及通电导体与 之之间的相互作用间的相互作用, ,是通过是通过 发生的发生的. .2.2.地球的磁场地球的磁场(1)(1)地磁两极地磁两极: :地磁南极在地理地磁南极在地理 附近附近, ,地磁北极在地理地磁北极在地理 附近附近. .(2)(2)磁偏角磁偏角: :小磁针的指向与正南正北方向间的夹角小磁针的指向与正南正北方向间的夹角, ,其数值在地球上不其数值在地球上不同地点是同地点是 的的, ,且在缓慢变化且在缓慢变化. .通电导体通电导体通电导体通电导体 磁场磁场北极北极南极南极不同不同思考判断思考判断1.1.做奥斯特实验时做奥斯特实验时, ,通电导线可以任意放置

6、通电导线可以任意放置.(.( ) )2.2.地磁场的北极在地理北极附近地磁场的北极在地理北极附近.(.( ) )3.3.磁场与电场一样都看不见、摸不着磁场与电场一样都看不见、摸不着, ,但都是客观存在的一种特殊的物质但都是客观存在的一种特殊的物质形态形态.(.( ) )4.4.能产生磁场的有磁体、通电导线和静止电荷能产生磁场的有磁体、通电导线和静止电荷.(.( ) )5.5.两通电导线之间的相互作用力是通过电场实现的两通电导线之间的相互作用力是通过电场实现的.(.( ) )6.6.许多留鸟的迁徙都是利用地磁场进展定位的许多留鸟的迁徙都是利用地磁场进展定位的.(.( ) )核心要点核心要点 突破

7、突破要点一要点一电流的磁效应电流的磁效应1.1.实验装置如下图实验装置如下图. .2.2.实验现象实验现象: :当给导线通电时当给导线通电时, ,与导线平行放置的与导线平行放置的 . .3.3.本卷须知本卷须知: :为了排除地磁场的影响为了排除地磁场的影响, ,使实验现象明显使实验现象明显, ,导线应沿导线应沿 . . 在小磁针的正上方在小磁针的正上方. .4.4.实验结论实验结论: :电流具有磁效应电流具有磁效应, ,即电流可以产生磁场即电流可以产生磁场. .5.5.实验意义实验意义: :电流磁效应的发现电流磁效应的发现, ,首次提醒了电与磁之间的联系首次提醒了电与磁之间的联系, ,揭开了人

8、揭开了人类对电磁现象研究的新纪元类对电磁现象研究的新纪元. .小磁针发生转动小磁针发生转动南北方向南北方向水平放置水平放置小磁针只受地磁场作用时小磁针只受地磁场作用时, ,指向南北方向指向南北方向, ,由于电流磁场的作用才使由于电流磁场的作用才使小磁针转动小磁针转动. .小磁针最终的指向小磁针最终的指向, ,应由地磁场和电流磁场的合磁场确定应由地磁场和电流磁场的合磁场确定. .状元心得状元心得【例【例1 1】 (2021 (2021钦州高二月考钦州高二月考) )做奥斯特实验时做奥斯特实验时, ,把小磁针放在水平的通电把小磁针放在水平的通电直导线的下方直导线的下方, ,通电后发现小磁针不动通电后

9、发现小磁针不动, ,用手拨动一下小磁针用手拨动一下小磁针, ,小磁针转动小磁针转动180180后静止不动后静止不动, ,由此可知通电直导线放置情况是由此可知通电直导线放置情况是( () )A.A.东西向东西向 B.B.南北向南北向 C.C.正西南正西南 D.D.正西北正西北解析解析:由于地球磁场的作用由于地球磁场的作用,小磁针静止时小磁针静止时N极指向地球的北极极指向地球的北极,如果通电如果通电导线是南北方向放置的导线是南北方向放置的,那么不管电流方向指向南还是指向北那么不管电流方向指向南还是指向北,小磁针静小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向止时将偏离南北方向而指向东西方向,即磁针转动的

10、角度接近即磁针转动的角度接近90.如果如果通电导线是东西方向放置通电导线是东西方向放置,通以由东向西的电流通以由东向西的电流,那么小磁针北极静止时那么小磁针北极静止时仍然指向地理的北极仍然指向地理的北极;如果通以由西向东的电流如果通以由西向东的电流,那么小磁针静止时北极那么小磁针静止时北极指向地理的南极指向地理的南极.所以通电导线应东西方向放置所以通电导线应东西方向放置,故故A正确正确,B,C,D错误错误.答案答案: :A A要点二要点二 对磁场的理解对磁场的理解电场与磁场的比较电场与磁场的比较比较项目比较项目电场电场磁场磁场不不同同点点产生产生电荷周围电荷周围磁体、电流、运动电荷周围磁体、电

11、流、运动电荷周围基本基本性质性质对放入其中的电荷有对放入其中的电荷有静电力的作用静电力的作用对放入其中的磁极、电流有对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用磁场力的作用作用作用特点特点对放入其中的磁极无对放入其中的磁极无力的作用力的作用对放入其中的静止电荷无力对放入其中的静止电荷无力的作用的作用相同点相同点磁场和电场一样磁场和电场一样, ,都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质, ,都具有能量都具有能量【例【例2 2】 以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( () )A.A.磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生

12、的B.B.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C.C.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D.D.磁场和电场是同一种物质磁场和电场是同一种物质解析解析: :电流能产生磁场电流能产生磁场, ,在电流的周围就有磁场存在在电流的周围就有磁场存在, ,不管是磁极和磁极之间还是不管是磁极和磁极之间还是电流与电流之间、磁极与电流之间电流与电流之间、磁极与电流之间, ,都有相互作用的磁场力都有相互作用的磁场力. .磁场是磁现象中的磁场是磁现象中的一种特殊物质一种特殊物质, ,它的根本性质是对放入磁场中的磁

13、体、电流有磁场力的作用它的根本性质是对放入磁场中的磁体、电流有磁场力的作用; ;而而电场是电荷周围存在的一种特殊物质电场是电荷周围存在的一种特殊物质, ,其最根本的性质是对放入电场中的电荷有其最根本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用静电力的作用, ,它不会对放入电场中的磁体产生力的作用它不会对放入电场中的磁体产生力的作用. .因此因此, ,磁场和电场是两磁场和电场是两种不同的物质种不同的物质, ,各自具有其本身的特点各自具有其本身的特点. .答案答案: :A A与磁力有关现象的本质与磁力有关现象的本质知识归纳知识归纳小磁针发生偏转、通电导线的运动、通电导线间的吸引或排斥小磁针发生偏转、通

14、电导线的运动、通电导线间的吸引或排斥, ,都是受都是受到了力的作用到了力的作用; ;磁体对磁体有力的作用、电流与磁体间有力的作用、电磁体对磁体有力的作用、电流与磁体间有力的作用、电流与电流间有力的作用流与电流间有力的作用, ,这些作用都是通过磁场发生的这些作用都是通过磁场发生的. .一切磁现象都一切磁现象都是通过磁场产生的是通过磁场产生的, ,由于电流周围存在磁场由于电流周围存在磁场, ,所以电流与电流之间、电所以电流与电流之间、电流与磁体之间的作用也是磁现象流与磁体之间的作用也是磁现象. .【针对训练【针对训练1 1】 ( (多项选择多项选择) )关于磁铁、电流间的相互作用关于磁铁、电流间的

15、相互作用, ,以下说法正确的以下说法正确的选项是选项是( ( ) )BCBCA.(A.(甲甲) )图中图中, ,电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场发生的电流对小磁针的作用力是通过小磁针的磁场发生的B.(B.(乙乙) )图中图中, ,磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的C.(C.(丙丙) )图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的D.(D.(丙丙) )图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的解析解析: :( (甲甲) )图中图中, ,电流对小磁针的作用力是通过电

16、流的磁场发生的电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场发生的;(;(乙乙) )图图中中, ,磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场发生的磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场发生的;(;(丙丙) )图中图中, ,电流对电流对另一电流的作用力是通过该电流的磁场发生的另一电流的作用力是通过该电流的磁场发生的. .选项选项B,CB,C正确正确. .要点三要点三 地磁场地磁场地磁场与条形磁体的磁场相似地磁场与条形磁体的磁场相似, ,主要有三个特点主要有三个特点: :(1)(1)地球本身就是一个大磁体地球本身就是一个大磁体, ,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, ,地磁场的地磁场的S

17、S极在极在地理北极附近地理北极附近. .(2)(2)在赤道平面上在赤道平面上, ,距离地球外表等高的各点距离地球外表等高的各点, ,地磁场强弱程度一样地磁场强弱程度一样, ,且方向且方向水平向北水平向北. .(3)(3)在北半球在北半球, ,地磁场的方向斜向下指向地面地磁场的方向斜向下指向地面; ;在南半球在南半球, ,地磁场的方向斜向地磁场的方向斜向上背离地面上背离地面. .地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极, ,而竖直分量那么而竖直分量那么南北相反南北相反, ,在南半球竖直向上在南半球竖直向上, ,在北半球竖直向下在北半球竖直向下. .【例【例3

18、3】 地球是一个大磁体地球是一个大磁体, ,在地面上放置一个小磁针在地面上放置一个小磁针, ,小磁针的南极指小磁针的南极指向地磁场的南极向地磁场的南极; ;地磁场的北极在地理南极附近地磁场的北极在地理南极附近; ;赤道附近地磁场的方赤道附近地磁场的方向和地面平行向和地面平行; ;北半球地磁场方向相对地面是斜向上的北半球地磁场方向相对地面是斜向上的; ;地球上任何地地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的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选项是以上关于地磁场的描述正确的选项是( () )A.A. B.B. C.C. D. D.解析解析: :地面上的小磁针静止时地面上

19、的小磁针静止时, ,磁针南极应指向地磁场的北极磁针南极应指向地磁场的北极. .地磁场的地磁场的南极在地理北极附近南极在地理北极附近, ,地磁场的北极在地理南极附近地磁场的北极在地理南极附近, ,因此地磁场的方向因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行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北半球地磁场方向相对地面是斜向下的, ,南半球南半球斜向上方斜向上方. .答案答案: :D D误区警示误区警示对地磁场理解的三大误区对地磁场理解的三大误区(1)(1)将地理南、北极与地磁场的南、北极混淆将地理南、北极与地磁场的南、北极混淆, ,误将地理南极误将地理南极( (或北极或北极) )当

20、作地磁场的南极当作地磁场的南极( (或北极或北极).).(2)(2)误认为地理两极与地磁场的两极重合误认为地理两极与地磁场的两极重合. .事实上事实上, ,两者并不重合两者并不重合, ,地磁地磁场的两极在地理两极的附近场的两极在地理两极的附近. .(3)(3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行, ,实际上实际上, ,除赤道外除赤道外, ,南北半球的磁场与地面均不平行南北半球的磁场与地面均不平行. .【针对训练【针对训练2 2】 关于地磁场关于地磁场, ,以下表达正确的选项是以下表达正确的选项是( ( ) )A.A.地球的地磁两极和地理两极重合地球的

21、地磁两极和地理两极重合B.B.我们用指南针确定方向我们用指南针确定方向, ,指南的一极是指南针的北极指南的一极是指南针的北极C.C.地磁的北极与地理的南极重合地磁的北极与地理的南极重合D.D.地磁的北极在地理的南极附近地磁的北极在地理的南极附近解析解析: :地球是一个大磁体地球是一个大磁体, ,地球的地磁南地球的地磁南( (北北) )极与地理北极与地理北( (南南) )极并不重合极并不重合, ,因此因此A,CA,C错误错误. .因为地磁北极在地理南极附近因为地磁北极在地理南极附近, ,故指南针指南的一极应是故指南针指南的一极应是指南针的南极指南针的南极, ,故故B B错误错误,D,D正确正确.

22、 .D D学习效果学习效果 检测检测1.1.磁场的根本性质是指磁场的根本性质是指( ( ) )A.A.能够使小磁针发生偏转能够使小磁针发生偏转B.B.能够吸引铁、钴、镍等物体的性质能够吸引铁、钴、镍等物体的性质C.C.能够使通电导线发生偏转能够使通电导线发生偏转D.D.能对放入其中的磁体或电流产生力的作用能对放入其中的磁体或电流产生力的作用D D解析解析: :磁场的根本性质是能对放入磁场的磁体或电流产生力的作用磁场的根本性质是能对放入磁场的磁体或电流产生力的作用.A,B.A,B和和C C三个选项中的问题都与磁场的作用有关三个选项中的问题都与磁场的作用有关, ,但它们均不是磁场的根本性但它们均不

23、是磁场的根本性质质. .故答案为故答案为D.D.2.2.如下图如下图, ,把一条导线平行地放在磁针的上方附近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当导线中有电流通过时, ,磁针会发生偏转磁针会发生偏转. .发现这个实验现象的物理学家是发现这个实验现象的物理学家是( ( ) )解析解析: :牛顿是经典力学的奠基人牛顿是经典力学的奠基人, ,爱因斯坦创立了狭义和广义相对论爱因斯坦创立了狭义和广义相对论, ,居居里夫人在天然放射性的研究领域有出色的奉献里夫人在天然放射性的研究领域有出色的奉献, ,奥斯特首先发现了电流奥斯特首先发现了电流的磁效应的磁效应, ,正确答案为正确答案为

24、C.C.C C3.(3.(多项选择多项选择) )关于地球的磁场关于地球的磁场, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) )A.A.在地面上放置一个小磁针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小磁针的南极指向地磁场的南极B.B.地磁场的南极在地理北极附近地磁场的南极在地理北极附近C.C.在地球北极悬挂的小磁针静止后与地面平行在地球北极悬挂的小磁针静止后与地面平行D.D.地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的BDBD解析解析: :小磁针小磁针S S极指南是因为地磁场的极指南是因为地磁场的N N极在地理的南极附近极在地理的南极

25、附近, ,应选项应选项A A错误错误. .地磁场的南极在地理北极附近地磁场的南极在地理北极附近, ,应选项应选项B B正确正确. .由磁极间的作用关系可知由磁极间的作用关系可知, ,小小磁针的磁针的S S极指向地面极指向地面, ,应选项应选项C C错误错误. .地球的磁偏角在地球上的不同地点是不地球的磁偏角在地球上的不同地点是不同的同的, ,应选项应选项D D正确正确. .4.4.在做在做“奥斯特实验时奥斯特实验时, ,以下操作中现象最明显的是以下操作中现象最明显的是( ( ) )A.A.沿电流方向放置磁针沿电流方向放置磁针, ,使磁针在导线的延长线上使磁针在导线的延长线上B.B.沿电流方向放

26、置磁针沿电流方向放置磁针, ,使磁针在导线的正下方使磁针在导线的正下方C.C.导线沿南北方向放置在磁针的正上方导线沿南北方向放置在磁针的正上方D.D.导线沿东西方向放置在磁针的正上方导线沿东西方向放置在磁针的正上方C C解析解析:在做奥斯特实验时在做奥斯特实验时,为减弱地球磁场的影响为减弱地球磁场的影响,导线应南北放置在小磁导线应南北放置在小磁针的正上方或正下方针的正上方或正下方,这样电流产生的磁场为东西方向这样电流产生的磁场为东西方向,会使小磁针有明会使小磁针有明显的偏转显的偏转.假设导线东西放置假设导线东西放置,电流所产生的磁场为南北方向电流所产生的磁场为南北方向,小磁针有可小磁针有可能不

27、发生偏转能不发生偏转,故故A,B,D错错,C正确正确.核心素养核心素养 提升提升( (教师备用教师备用) )学长经历分享学长经历分享【方法拓展方法拓展】判断磁性有无的方法判断磁性有无的方法磁性最强的区域是磁极磁性最强的区域是磁极, ,中间几乎没有磁性中间几乎没有磁性. .同名磁极相互排斥同名磁极相互排斥, ,异名磁极异名磁极相互吸引相互吸引, ,排斥的两者必然都是磁体排斥的两者必然都是磁体, ,吸引时至少有一个是磁体吸引时至少有一个是磁体. .【例如【例如1 1】 现有甲、乙两根钢棒现有甲、乙两根钢棒, ,当把甲的一端靠近乙的中部时当把甲的一端靠近乙的中部时, ,没有力的没有力的作用作用, ,而把乙的一端靠近甲的中部时而把乙的一端靠近甲的中部时, ,二者相互吸引二者相互吸引, ,那么那么( ( ) )A.A.甲有磁性甲有磁性, ,乙无磁性乙无磁性 B. B.甲无磁性甲无磁性, ,乙有磁性乙有磁性C.C.甲、乙均无磁性甲、乙均无磁性 D. D.甲、乙均有磁性甲、乙均有磁性解析解析:对于磁铁对于磁铁,磁性最强的区域是磁极磁性最强的区域是磁极,假设钢棒有磁性假设钢棒有磁性,其磁性最强的其磁性最强的区域是两端区域是两端,中间几乎没有磁性中间几乎没有磁