5.1、2-磁与人类文明、怎样描述磁场-课件(沪科版选修3-1)资料

1、第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器我国是世界上最早发现磁现象的国家早在战国末年就有我国是世界上最早发现磁现象的国家早在战国末年就有磁铁的记载我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，磁铁的记载我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献在现代生活指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献在现代生活中，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流中，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等等本章课程标准要求如下：表、质谱仪、回旋加速器等等本章课程标准要求如下：(1)列举磁现象在生活和生产中的应用了解我国

2、古代在磁列举磁现象在生活和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现代技术发展第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器(2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量会用磁感线描述了解磁场，知道磁感应强度和磁通量会用磁感线描述磁场本条目的第一点要求是了解磁场也是物质存在的形式之磁场本条目的第一点要求是了解磁场也是物质存在的形式之一，磁场对其中的磁体和电流有力的作用，知道磁感应强度与一，磁场对其中的磁体和电流有力的作用，知道磁感应强度与磁通量的物理意义和定义式第二点要求是知道磁感线也是形磁通量的物理

3、意义和定义式第二点要求是知道磁感线也是形象地描述磁场的虚拟曲线了解地磁场的分布及其变化情况象地描述磁场的虚拟曲线了解地磁场的分布及其变化情况(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向本条目会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向本条目要求学生应能较熟练地应用安培定则，判断电流的磁场方向，要求学生应能较熟练地应用安培定则，判断电流的磁场方向，并能用图表示，让学生了解安培分子电流假说，从而解释一些并能用图表示，让学生了解安培分子电流假说，从而解释一些磁现象磁现象第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器51磁与人类文明磁与人类文明5.2怎样描述磁场怎样描述磁场第第5章章 磁场与回旋加速器磁场

4、与回旋加速器我们学习了电场之后，知道了电场我们学习了电场之后，知道了电场的产生、电场的物质性、电场的基本特的产生、电场的物质性、电场的基本特性，并且用电场线形象地描述了电性，并且用电场线形象地描述了电场那么磁场是否仅由磁铁产生呢？磁场那么磁场是否仅由磁铁产生呢？磁场又有哪些基本特性？能否用磁感线形场又有哪些基本特性？能否用磁感线形象地描述磁场？这些问题很自然地会引象地描述磁场？这些问题很自然地会引发人们的思考发人们的思考第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器1.磁现象磁现象(1)磁性：物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性磁性：物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性(2)磁体：具有磁

5、性的物体叫磁体磁体：具有磁性的物体叫磁体(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极磁极任何磁体都有两个磁极，一个叫南极任何磁体都有两个磁极，一个叫南极(又称又称S极极)，另一个叫，另一个叫北极北极(又称又称N极极)第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器 (4)地磁场地磁场 指南针在静止时沿地球南北方向取向，这指南针在静止时沿地球南北方向取向，这表明地球是一个大磁体，如右图所示，地磁极表明地球是一个大磁体，如右图所示，地磁极的的N极极(北极北极)位于地理南极附近，地磁极的位于地理南极附近，地磁极的S极极(南极南极)位于地理北极

6、附近，但地磁两极与地理位于地理北极附近，但地磁两极与地理两极并不重合有趣的是，地磁极有围绕地理极做周期运动的两极并不重合有趣的是，地磁极有围绕地理极做周期运动的现象，其周期大概为数万年，在最近的五百万年间，地磁极均现象，其周期大概为数万年，在最近的五百万年间，地磁极均匀分布在地理极的四周，其平均位置与现代地理极重合研究匀分布在地理极的四周，其平均位置与现代地理极重合研究还发现，从地球形成迄今的漫长年代，地磁极曾多次发生极性还发现，从地球形成迄今的漫长年代，地磁极曾多次发生极性倒转的现象倒转的现象第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器(5)磁化磁化使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化；

7、反过来，使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化；反过来，磁化后的物体失去磁性的过程叫退磁或去磁磁化后的物体失去磁性的过程叫退磁或去磁(6)磁性材料磁性材料磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料，磁化后容易磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料，磁化后容易去磁的为软磁性材料，不容易去磁的为硬磁性材料去磁的为软磁性材料，不容易去磁的为硬磁性材料软磁性材料可应用于需被反复磁化的场合，例如振片磁软磁性材料可应用于需被反复磁化的场合，例如振片磁头、计算机记忆元件、电磁铁等头、计算机记忆元件、电磁铁等硬磁性材料可应用于制作永久磁铁硬磁性材料可应用于制作永久磁铁第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器2思

8、维拓展思维拓展(1)指南针指南的一端是指南针的指南针指南的一端是指南针的S极，指北的一端是指南针极，指北的一端是指南针的的N极极(2)磁盘保存信息的过程是磁化过程，实际是磁盘的磁性材磁盘保存信息的过程是磁化过程，实际是磁盘的磁性材料被磁头中电流的磁场料被磁头中电流的磁场(第第3节学习节学习)磁化的过程；从磁盘中磁化的过程；从磁盘中“读读”出信息的过程，实际是磁盘中的磁场使磁头中的线圈发生电磁出信息的过程，实际是磁盘中的磁场使磁头中的线圈发生电磁感应产生感生电流的过程，有关电磁感应我们在初中已初步学感应产生感生电流的过程，有关电磁感应我们在初中已初步学习过，在物理选修习过，在物理选修32中，我们

9、还要更深入地学习中，我们还要更深入地学习第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器1基本定义基本定义在磁场中画一些有方向的曲线，这些曲线上每一点的切线在磁场中画一些有方向的曲线，这些曲线上每一点的切线方向跟该点的磁场方向相同，这样的曲线叫做磁感线方向跟该点的磁场方向相同，这样的曲线叫做磁感线2特点特点(1)磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，磁感线上任一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，如右图所示如右图所示第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器(2)任何两条磁感线都不相交，不中断，不相切任何两条磁感线都不相交，不中断，不相切(3)磁感线都是闭合曲线磁感线都是闭合曲线(外部

10、从外部从N极出发到极出发到S极，内部从极，内部从S极极到到N极极)(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方磁场越弱越强，越疏的地方磁场越弱第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器3几种典型的磁感线的分布几种典型的磁感线的分布(1)条形磁铁的磁感线：如图甲所示，在磁铁外部是两端条形磁铁的磁感线：如图甲所示，在磁铁外部是两端(磁磁极极)最密，中间稀疏；在磁铁内部中间最密最密，中间稀疏；在磁铁内部中间最密(2)蹄形磁铁的磁感线：如图乙所示，在磁铁外部是两端蹄形磁铁的磁感线：如图乙所示，在磁铁外部是两端(磁磁极极)最密，

11、中间稀疏；在磁铁内部中间最密最密，中间稀疏；在磁铁内部中间最密第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器4磁感线与电场线的比较磁感线与电场线的比较比较项目比较项目磁感线磁感线电场线电场线相相似似点点意义意义用来形象地描述磁场方向用来形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线和相对强弱而假想的线用来形象描述电场方向用来形象描述电场方向和相对强弱而假想的线和相对强弱而假想的线方向方向线上一点切线方向为磁场线上一点切线方向为磁场方向，也是磁针方向，也是磁针N极受力极受力方向方向线上一点切线方向为电线上一点切线方向为电场方向，也是正电荷受场方向，也是正电荷受电场力的方向电场力的方向疏密疏密 表示磁场强弱

12、表示磁场强弱表示电场强弱表示电场强弱特点特点 在空间不相交在空间不相交除电荷处外，在空间不除电荷处外，在空间不相交相交不同点不同点是闭合曲线是闭合曲线始于正电荷或无穷远处，始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，不闭合不闭合第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器1基本定义基本定义(1)匀强磁场：磁感线的间距相等，相互平行且指向相同的匀强磁场：磁感线的间距相等，相互平行且指向相同的磁场叫做匀强磁场磁场叫做匀强磁场(2)磁通量：在磁场中有一个平面，若穿过该平面的磁感线磁通量：在磁场中有一个平面，若穿过该平面的磁感线有有条，我们就称穿过这个平面的磁通量为条，我们就称穿

13、过这个平面的磁通量为.(3)磁感应强度：垂直穿过某单位面积的磁通量叫做磁感应磁感应强度：垂直穿过某单位面积的磁通量叫做磁感应强度强度第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器3要点理解要点理解(1)匀强磁场的特点：匀强磁场的特点：匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线匀强磁场的磁感线是一些间隔相同的平行直线长的通电螺线管内部的磁场、两个靠得很近的异名磁极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间的磁场都是匀强磁场(2)磁通量的计算磁通量的计算公式：公式：BS.此式的适用条件是：此式的适用条件是：a.匀强磁场；匀强磁场；

14、b.磁感线与平面垂直如右图所示磁感线与平面垂直如右图所示第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式中，若磁感线与平面不垂直，公式BS中中的的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积如下图所示，在水平方向的匀强磁场中，如下图所示，在水平方向的匀强磁场中，平面平面abcd与垂直于磁感线方向的与垂直于磁感线方向的平面的夹角为平面的夹角为，则穿过面积则穿过面积abcd的磁通量应为：的磁通量应为：BScos .Scos 即为面积即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有

15、效面积有效面积”第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为1，反向磁感线条数为，反向磁感线条数为2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数净条数(磁通量的代数和磁通量的代数和)，即，即12.磁通量的变化量磁通量的变化量21，其数值等于初、末态穿过，其数值等于初、末态穿过某个平面磁通量的差值某个平面磁通量的差值(3)磁感应强度是矢量，其方向就是该点磁感线的方向，也磁感应强度是矢量，其方向就是该点磁感线的方向，也就是放在该点小磁针就是放在该点小磁针N极所受磁力的方向极

16、所受磁力的方向第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器4思维拓展思维拓展(1)磁感应强度的大小与磁感线磁感应强度的大小与磁感线为了从磁感线不但可以了解磁感应强度的方向，还可以了为了从磁感线不但可以了解磁感应强度的方向，还可以了解磁感应强度的大小，我们规定穿过与磁场方向垂直的平面的解磁感应强度的大小，我们规定穿过与磁场方向垂直的平面的单位面积磁感线的条数跟磁感应强度成正比这样，在磁感应单位面积磁感线的条数跟磁感应强度成正比这样，在磁感应强度大的地方，磁感线密，磁感应强度小的地方，磁感线强度大的地方，磁感线密，磁感应强度小的地方，磁感线疏磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小疏磁感线的疏密反映了磁

17、感应强度的大小(2)磁感应强度与匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处磁感应强度与匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处相同的磁场区域为匀强磁场相同的磁场区域为匀强磁场第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器(2)磁通量的磁通量的“正、负正、负”号号磁通量是通过闭合线圈的磁感线的条数，它是标量但是磁通量是通过闭合线圈的磁感线的条数，它是标量但是磁通量也有磁通量也有“正、负正、负”，磁通量的正、负号并不表示磁通量的，磁通量的正、负号并不表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的穿过方向一般来说，如果磁方向，它的符号仅表示磁感线的穿过方向一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿过，线圈的磁通量就为感线从线圈的正面穿过，线圈的磁通量就为“”；而磁感线；而磁感线从线圈的反面穿过，线圈的磁通量就为从线圈的反面穿过，线圈的磁通量就为“”第第5章章 磁场与回旋加速器磁场与回旋加速器一、对地磁场的认识一、对地磁场的认识学习目标学习目标学习探究学习探究典例精析典例精析自我检测自我检测课堂小结课堂小结知识储备知识储备D