磁场综合复习课

1、第十五章 磁场在领会知识的次序上，教材把磁排在电之后，但从历史发展的角度看，人们对电和磁可以说是有着同等浓厚的兴趣，在认识它们的规律方面差不多是齐头并进，并没有严格的次序之分（譬如1820年奥斯特发现电流的磁效应、1821年法拉第发现电磁旋转效应，就早于1826年欧姆定律的得出；我国古代的四大发明之一就有指南针）。这也反映出电和磁密切联系，从当今的应用领域来看，完全孤立的电应用或磁应用是很少的，他们已经“绑定”为一个密不可分的整体。因此，我们对独立电和磁的学习事实上是为了后面的电磁感应作知识上的准备。在本章，我们要学习磁现象、磁场的描述、磁场对电流的作用以及对运动电荷的作用，知识主线十分清晰。

2、第一节可以视为第一单元；第二、三节为第二单元；第四到第六节则可视为第三单元。其中第三单元的内容重要一些，是近几年高考的热点（在实行综合考试前，几乎每年都有一个重量级的大题）。§15-1 磁场 磁感线【教学目的】1、复习磁场的概念，知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用2、知道什么叫磁感线、磁感线怎样描述磁场的方向和强弱3、了解典型磁场的磁感线分布情况4、知道安培定则，会用安培定则判定电流方向和磁场方向的关系【教学重点】典型磁场的磁感线分布情况会用安培定则判定电流方向和磁场方向的关系【教学难点】磁感线和电场线的区别与联系、磁体内部存在磁场典型磁场的三维分布、在不同截

3、面上的二维图象对应【教具】小磁针、蹄形磁铁、条形磁铁、干电池以及开关和导线、多匝线圈、铁架台、磁感线演示仪一套【教学过程】引入对于磁现象和磁场，同学们在初中已经有了一定的认识，今天，我们重提这个话题，一是复习一下可能已经遗忘的知识点，二是通过换角度、换高度认识问题，争取将某些细节落实得更到位。一、磁场对于磁现象和磁场，同学们在初中已经有了一定的认识，今天，我们重提这个话题，一是复习一下可能已经遗忘的知识点，二是通过换角度、换高度认识问题，争取将某些细节落实得更到位。一、磁场请大家共同复习1、磁场磁体能够对周围空间的磁体和电流产生力的作用，由于这种作用并不需要通过接触产生，我们就说存在一种媒介，

4、它就是 。演示：磁场对磁体、电流的作用。2、磁场的产生a、磁体演示：磁铁对小磁针的作用演示：奥斯特实验:说明电流也激发了一种物质-磁场,和磁体产生的磁场一样对磁针有力的作用b、电流过渡:那么电流和电流之间会不会也有力的作用?演示：电流之间的相互作用过渡：象电场一样，磁场作为一种媒介，虽然是看不见、“摸不着”（这话说来不准确，因为用磁针、电流检测到），但也是一种实实在在的物质，必然具备相应的特征。在描述磁场的特征时，人们使用了和电场十分相似的手段二、磁场的描述（一）磁场的描述分方向两大块，在大小的描述方面，比电场要复杂一些，因此暂时推后。1、磁场的方向与用检验电荷检验电场存在一样，可以用小磁针来

5、检验磁场的存在。演示：检验磁场。方法：把小磁针放在磁场中被检验点A处，如果看到小磁针摆动后静止，磁针不再指向南北方向，而指向一个别的方向，说明A点有磁场。检验B点磁场会发现同样现象，说明B点也有磁场。同时可以发现A、B两点小磁针静止时的指向也不相同，这说明小磁针在A、B处受磁场力方向不同，显然磁场是有方向的。复习：在电场中，电场方向是人们规定的，同理，人们也规定了磁场的方向。规定：在磁场中的任意一点，小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向。确定磁场方向的方法是：将一不受外力的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N级的指向即为该点的磁场方向。事无巨细地用小磁针去检测磁场

6、中每一点的磁场方向是太麻烦和不可取的，因此，我们希望对一个磁场有一个统筹的、全面的了解，于是，磁感线诞生了演示：条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线2、磁感线 磁感线是一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同。事实上，和电场线一样，磁感线也可以定性地表征磁场的强弱：那就是磁感线密集的地方磁场强，磁感线稀疏地地方磁场弱。思考启发：磁感线和电场线是一个非常类似的描述场工具，它们是不是完全相同呢？学生讨论结论得出：磁感线是封闭曲线，而电场线“有始有终”。3、典型磁场的磁感线既然引入磁感线是为了对磁场有一个统筹的、全面的了解，那么前人已经总结出来的一些典型磁场的特征用磁感线描绘出来

7、是什么样子，我们当然要有所了解a、条形磁铁b、蹄形磁铁（见图15-6）c、直线电流（见图15-7）d、环形电流（见图15-8）e、通电螺线管（见图15-9）对于典型磁场磁感线的认识，我们不能仅仅停留在教材的几个图象上，还要能够在不同的平面上描绘或认识它们 师生活动1：直线电流的磁场的平面图 师生活动2：环形电流（螺线管）的平面图三、安培定则对于安培定则的印象，我们应该是比较深的了，刚才也已经用到过。安培定则常常被称之为右手定则，它表述的是电流方向和它激发的磁场方向之间的关系。对两个典型的磁场情形，是这样表达的1、通电直导线的：用右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的

8、方向就是磁感线的环绕方向。2、环形电流（通电螺线管）的：用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。四、地磁场1、地磁场的特征类似条形磁铁，极性和地理极性相反。2、地磁场的解释*在地球内部高温状态下，物质中少量原子中的电子可以克服原子核引力的束缚而变成自由电子，同时原子则因失去电子变成带正电的离子。在地核的超高压作用下，克服原子核引力束缚的电子，将在巨大的挤压力作用下，趋于飘浮到地核与地幔的交界处，造成克服原子核引力束缚的自由电子与失去电子的原子长期脱离开来，并在地核与地幔的交界处形成一个具有超导性的电子壳层，这种现象称之为热压电效

9、应。地球磁场的产生与热压电效应在地核与地幔交界处形成的电子壳层有关。五、小结除了地磁场的介绍，本节没有什么新东西，但在认识磁场方面，我想我们引进了一个二维的表达，这点可能是大家感到比较陌生的。在就是我们对磁场的认识要全面，因为磁场不仅仅存在与磁体外部，内部空间不仅存在磁场，而且比外部更强。这一点和磁感线的封闭特征，可以视为磁场和电场的重要区别。六、作业布置阅读教材；教材P173第（1）（2）（3）（4）题，上作业本；【板书设计】注意“教学过程”的带框字符，即是板书计划。【教后感】今天，我们继续磁场描述的话题，并定量介绍关于磁场力的有关法则§15-2 安培力 磁感应强度【教学目的】1、

10、理解磁感应强度B的定义、单位、矢量性2、知道用磁感线的疏密可以形象直观地反映磁感应强度的大小，知道什么是匀强磁场及其磁感线的分布情况3、知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力为零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受安培力的大小F BIL4、会用左手定则熟练地判定安培力的方向【教学重点】理解磁场对电流的作用力大小的决定因素，掌握电流与磁场垂直时，安培力的大小为F BIL理解和掌握左手定则【教学难点】当电流和磁场不垂直时，左手定则如何变通使用【教具】蹄形磁铁三个、导线和开关、电源、铁架台、滑动变阻器【教学过程】复习&引入1、复习：导航P26第2题2、引入：对于磁场强弱

11、的描述，能不能采用类似电场强度的定义方法？学生讨论：有没有“磁荷”存在？怎样量度它？对于“磁荷”事实上是磁单极子是否存在，物理学家们经过了大量的努力去寻找，但事实情况是，到目前为止，还没有确切的信息显示它们是存在的，所以这就给磁场强度的定义带来了一定的困难。于是，我们通过另一种途径去描述磁场的强弱。一、磁感应强度磁场除了对磁体有作用之外，还对什么有作用？学生：电流。启发：单位磁荷受力来定义磁场既然不方便，我们可不可以用“单位电流受磁场力的大小”来定义磁场的强弱呢？既然可以，那么电流的单位化是不是就是简单的1A呢？演示：磁场相同、电流强度相同的情况下，导线长度不同，磁场力不同（见课本图15-15

12、）总结：可见，这里的“单位”，还得加进一个长度的因素。除此之外，物理学家的研究结果还证明，同样长度、同样强度的电流，方向不同时，所受的磁场力也是不同的，但是，当电流垂直磁场时，所受的磁场力最大。于是，磁场的强度可以这样定义1、磁感应强度：在磁场中垂直磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值，叫磁感应强度表达式：B = 单位：特斯拉，1T = 1特斯拉是一个派生单位，在衡量磁场强弱时，它是偏大的：地磁场的感应强度为104T数量级，永磁体附近的感应磁场强度为1031T数量级，变压器铁芯中的磁感应强度为1T的数量级。矢量性：不同场源在同一点激发的磁场叠加遵从平行四边形法则复

13、习：磁感应强度与磁感线疏密的对应2、匀强磁场：在某一个区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同。两种匀强磁场的场源：a、平行相对的异性磁极之间；b、通电螺线管内部。过渡：到此为止，对磁场的描述就比较完整了。下面，我们将对磁场力的定量研究下一番的工夫二、安培力前面已经谈过，磁场对磁体的作用是不便量化的，因此，这里仅就磁场对电流的作用的规律做一番介绍。磁场对电流的作用力也叫安培力，是为了纪念法国物理学家安培而命名的。1、安培力的大小启发：当电流和磁场垂直时，安培力的大小规律，同学们是不是可以从前面的介绍中找到一些信息？学生：针对磁感应强度的定义式变换得到安培力的表达式当电流和磁场垂直时，F = BI

14、L演示：安培力大小的和电流强度、磁感应强度、导线长度的定性关系2、安培力的方向 演示：安培力方向和电流强度、磁感应强度的方向关系左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向（见图2）。师生活动：几个反馈练习值得注意的是，左手定则仅仅展示一种电流方向和磁场方向垂直的特殊情形下安培力方向法则，而在实际情形中，电流方向和磁场方向显然不一定是垂直的，在这种一般的情况下，怎样理解“左手定则”呢？*一般情形的安培力方向法则介绍结论：电流和磁场可以不垂直，但安培

15、力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？学生：为零。三、小结本节课我们学习了磁场对电流的作用安培力，通过研究安培力的大小，我们定义了反映磁场强弱的物理量磁感应强度，同时，我们可以据此求解安培力的大小，安培力的方向用左手定则来确定如果磁场方向不与电流方向垂直，安培力的大小怎么求，只要我略作了解就行，方向法则的变通倒是一个难点，我们会在后面的应用逐步巩固它。四、作业布置阅读教材；教材P176第（1）（3）

16、（5）（6）题，上作业本；【板书设计】注意“教学过程”的带框字符，即是板书计划。【教后感】安培力在实际领域的应用，最典型的就是电流表，今天，我们学习§15-3 电流表的工作原理【教学目的】1、知道电流表的基本构造2、知道电流表测电流大小和方向的基本原理3、了解电流表的基本特点【教学重点】电流表的工作原理【教学难点】安培力的力矩与弹簧的扭转力矩平衡，指针偏角和电流的正比关系得出（正比关系的局限性）【教具】电流表、教学挂图、电源、开关、导线、滑动变用器【教学过程】复习&引入1、复习提问a ：当电流和磁场垂直时，安培力的大小怎样求？复习提问b ：辐向磁场有什么特点，一般怎样形成？2

17、、引入：上一章，我们学习了电流表和电压表，大家能领会到，我们要随心所欲地对电表进行改装，离不开一个重要的、根本的东西表头（或电流计）。今天，我们就来深入研究表头的工作原理。一、电流表的构造展示：电流表的内部构造、部件介绍学生：观察，对照教材介绍教师提示注意点：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是为了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察铁芯转动时螺旋弹簧会形变。辅助展示：挂图（见图1）过渡：了解了电流表的内部构造，下面从安培力的角度分析电流表怎样工作。二、电流表的工作原理将线圈在磁场中的三维情形转化为图2所示的平面图，标示磁场、电流方向启发：当电流作用在一根导体上时，会形成安培

18、力，作用在一个有固定转轴的线圈上时，会不会形成力矩？1、安培力矩在任意位置，推导安培力矩结论展示：提问：这个结论会不会因为线圈转动的角度改变而改变？学生：不会。启发：线圈受到一个恒定的安培力矩作用，会不会停留在某一个固定的角度？2、弹簧扭力矩 胡克定律 : 平衡方程结论展示：其中对同一个电流来说，k、n、B、L、d是一定的，因此I 。所以通过偏角的值可以反映电流I值的大小，且电流刻度是均匀的。当取最大值时，通过电流表的电流最大，称为满偏电流Ig ，所以使用电流表时应注意不要超过满偏电流Ig 。三、电流表的特点通过对电流表工作原理的学习，我们还可以对电流表的特点进行一些总结1、刻度均匀2、存在满

19、偏电流、固定的内电阻过渡：请大家对辐向磁场进行一个细致的了解，它的边界部分还真正是辐向的吗？学生讨论3、示数太大或太小时，读数不是很准确四、小结本节课我们学习了电流表的构造、工作原理以及电流表的特点。对于原理的定量分析，教材没有展示，这意味着这部分内容的要求并不是很高，大家能够有一个印象、记住角度与电流的正比关系就行了。五、作业布置阅读教材；教材P173第（7）题、P188A组第（2）题、B组第（1）题，上作业本；【板书设计】注意“教学过程”的带框字符，即是板书计划。【教后感】磁场单元复习教案德清县高级中学 施剑儒课型：复习课一、 教学目标：1. 以磁场为主线开展复习，使学生深刻理解磁场力、安

20、培力、洛仑兹力、磁感强度、磁通量、磁通密度等概念；熟练掌握判断磁场本身力的性质和能的性质、磁感强度的大小和方向、磁通量大小的规律；并会运用这些概念和规律解决物理问题。2. 培养学生整理和应用知识的能力。在深化知识的同时，引导学生注重归纳科学研究的思想方法，培养学生的思辨能力和创新能力。二、 教学重点和难点。磁感强度、安培力、洛仑兹力的概念、大小和方向。三、 教学方法：比较法、讨论、分析与综合法。四、 教学准备1. 投影仪、投影薄膜片2. 多媒体教室、软盘。五、 教学过程1. 整理知识。(板书)(操作电脑，显示知识体系表)(10分钟)磁场磁场的产生磁 体运动电荷电 流电 本 质安培定则磁场的方向

21、小磁针静止时N极的指向磁感线上某点的切线方向磁场的描述磁感线的分布磁感强度B=F/IL磁通量，磁通密度/S质 谱 仪安 培 力通电导线在磁场中运动通电线圈在磁场中偏转通电线圈在磁场中偏转洛仑兹力左手定则磁场力磁场的基本性质应用磁电式仪仪回旋加速器2. 疑难解析。（板书）(10分钟)学习本章应与静电场联系对照、进行比较，才能弄清一系列基本概念。场的产生（板书）。 电荷（不论其运动状态如何）周围存在着静电场； 运动电荷周围存在着磁场。场的描述（板书）。静电场中，电场线是由正电荷出发到负电荷终止的不闭合的曲线，用电场强度E来描述静电场率身力的性质，E的方向和正电荷的受力方向一致。磁场中，磁感线是没出

22、发点和终止点的闭合曲线，用磁感强度B来描述静电场本身力的性质，注意B和F的方向互相垂直，F、I、B三者的方向关系由左手定则确定。电荷在场中的受力和运动情况（板书）。电场力总和电场线方向在同一直线上，F=qE，其大小与电荷运动状态无关。电场力既能改变电荷运动速度的大小，也能改变电荷运动的方向。电荷在匀强电场中运动，只受电场力时的速度大小为Eq/m。洛仑兹力的方向总与磁感线方向和电荷运动方向垂直，洛仑兹力只能改变运动电荷的方向，不能改变速度的大小。如运动电荷垂直磁感线进入匀强磁场，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，向心加速度的大小为。电荷在场中只受场力时的功和能问题（板书）。电场力对电荷做功与路径无

23、关，电场力做正功等于电势能的减少，用电势来描述静电场本身能的性质，只有电场力做功时，电势能和动能相互转换，但能量总量保持不变。磁场中，静止电荷不受洛仑兹力，即使电荷运动，若运动方向和B平行，也不受洛仑兹力。洛仑兹力作用于运动电荷时也恒不做功，无势能可言，也没有功和能的转换。3. 典型例题分析（板书）（操作电脑，显示例题，让学生解答在投影薄膜上，抽查点评）（15分钟）如图两条直导线互相垂直，但相隔一很小距离，其中AB是固定的，CD能自由转动。当直导线通入图示方向电流时，CD将如何运动？解析：通电直导线CD所受磁场力是由导线AB产生的磁场对它的作用，对CD来说，这个磁场的方向左右两段是不同的，所以

24、本题必须把CD分成左右两段来考虑安培力的方向，见左图，由左手定则判定CD将作逆时针转动，另外，根据两平行的通同向电流的直导线会互相吸引，故可判定CD既作逆时针转动，同时又靠近AB。如图，两水平放置的平行金属导轨MN与PQ相距h=0.1m，导轨电阻忽略不计。在两导轨电阻忽略不计。在两导轨的端点NQ之间连接一电动势E=3V的电源，在导轨上跨放着一根长L=0.2m，每米长电阻为2.0的金属棒ab，金属棒与导轨正交放置。现有一有限边界d=0.05m的匀强磁场竖直向下穿过导轨所在平面，磁感强度B=0.5T。若金属棒总质量为100g，电源内阻不计，求通电开始时，金属棒获得的加速度。解析：本题正确选用长度很

25、重要。通过电流的金属棒电阻：R=h×2.0=0.1×2.0=0.2()而通电金属棒只有处于磁场中的部分才会受到安培力。因此，F=Bid=0.5×15×0.05=0.375(N)可见，加速度方向水平向左。在垂直于磁感强度B的匀强磁场中，取一平面直角坐标系xoy，有一荷质比为8/m的带负电的微粒，从坐标原点O在坐标平面内以和x轴成30°角的方向的速度V射出。画出圆轨道的示意图，并求圆的坐标。解析：洛仑兹力作为圆周运动的向心力，注意使用左手定则判定时，电流方向与v反向，在图上画出洛仑兹力f的方向，先计算运动轨道半径。 圆心坐标： 六、 教学信息反馈与矫正（7分钟）操作电脑