《磁场磁感线》教案物理科课件

高中同步学案优化设计GAOZHONGTONGBUXUEANYOUHAUSHEJI1.磁场磁感线第十三章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.了解磁现象,了解电和磁的联系,了解电流磁效应的发现过程,体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感。(科学态度与责任)2.知道磁场的基本特性,知道磁感线,知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象。(科学思维)3.会应用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场方向。(物理观念)4.了解安培分子电流假说。(科学思维)思维导图课前篇自主预习【必备知识】一、电和磁的联系1.奥斯特实验:把导线放置在小磁针上方,通电时磁针转了。2.意义:奥斯特实验发现了电流的磁效应,即电流可以产生磁场,首先揭示了电与磁的联系。二、磁场想一想我们可以通过感觉器官去感知生活中物质的特性,比如一杯果汁,可以看到它的形状、颜色,可以闻它的气味,也可以品尝它的味道。磁场看不见、摸不着,那它是实际存在的一种物质吗?如果是物质,它的特性又是什么?如何判断空间中是否存在磁场?提示磁场是一种物质,最基本的特性是能对放入其中的磁体、电流或运动电荷产生力的作用。根据这个特性,在空间中放入磁体或电流,看能否产生力的作用就可以判断空间中是否有磁场。1.磁体与磁体之间、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,是通过磁场发生的。2.磁体、通电导体周围都存在着磁场。三、磁感线1.磁感线及其作用在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一个点的切线方向都跟这点磁场的方向一致,这样的曲线叫作磁感线。利用磁感线可以形象地描述磁场。2.实验模拟在玻璃板的下面放上磁铁,上面放细铁屑,轻敲玻璃板,可以模拟出磁感线的形状,原因是细铁屑在磁场中被磁化成了“小磁针”,轻敲玻璃板,细铁屑就会有规则地排列起来,模拟出磁感线的形状。四、安培定则1.判断直线电流产生的磁场方向安培定则:用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。这个规律也叫右手螺旋定则。2.判断环形电流产生的磁场方向安培定则:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。3.判断通电螺线管产生的磁场方向安培定则:让右手弯曲的四指与通电螺线管电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。【自我检测】1.正误判断,判断结果为错误的小题说明原因。(1)磁场看不见,摸不着,因此磁场是人们假想的,实际并不存在。(

)答案×解析磁场和电场一样,是客观存在的一种物质。(2)磁体与磁体之间的作用是通过磁场发生的,通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的。(

)答案×解析磁体与磁体之间的作用是通过磁场发生的,通电导线与通电导线之间的作用也是通过磁场发生的。(3)用铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布,所以磁感线是客观存在的。(

)答案×解析磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想线,实际并不存在。(4)环形电流的磁场相当于小磁针,通电螺线管的磁场相当于条形磁铁。(

)答案√2.图中已标出电流及电流磁场的方向,其中正确的是(

)答案D解析判断电流与电流磁场的方向利用的是安培定则,右手大拇指指向直导线电流方向,四指指向磁感线方向,选项A、B错误;对于螺线管和环形电流,四指弯曲方向为电流方向,大拇指指向为内部磁场方向,故选项C错误,选项D正确。3.为了判断一根钢锯条是否有磁性,某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针,下列给出了几种可能产生的现象及相应的结论,其中正确的是(

)A.若小磁针的一端被推开,则锯条一定有磁性B.若小磁针的一端被吸引过来,则锯条一定有磁性C.若小磁针的一端被吸引过来,则锯条一定没有磁性D.若小磁针的一端被推开,不能确定锯条是否有磁性答案A解析若小磁针的一端被推开,根据同名磁极相互排斥,则锯条一定有磁性,故A正确,D错误;若小磁针的一端被吸引,则锯条可能没有磁性,也可能是异名磁极间的相互吸引,故不能确定锯条有没有磁性,故B、C错误。课堂篇探究学习探究一对磁场的理解【情境导引】观察下面图片,请思考:图甲中的小磁针为什么会发生偏转?图乙中的通电导线为什么会运动?图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的?要点提示小磁针发生偏转、通电导线运动、通电导线之间吸引或者排斥一定都是受到了力的作用;磁体对磁体有力的作用、电流对磁体有力的作用、磁体对电流也有力的作用、电流对电流也有力的作用,这些作用是通过磁场发生的。【知识归纳】磁场的特点产生磁体的周围和电流的周围都存在磁场基本性质对放入其中的磁体或电流产生力的作用物质性磁场虽然不是由分子、原子组成的,但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样,是一种客观存在的物质特殊性磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同,它是以一种场的形式存在的方向性自由小磁针静止时,N极的指向即该处的磁场方向,或小磁针N极的受力方向即该处的磁场方向要点笔记实物和场是自然界中两种基本的物质形态。(1)实物即具体的、有形的物质形态,由物质粒子组成。(2)场是物质的另一种存在形态,和实物一样,也是一种客观存在物,具有能量等物质的基本属性。【典例示范】例1以下说法正确的是(

)A.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的B.通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的C.磁体与通电导体间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D.磁场和电场是同一种物质答案A解析在通电导体的周围有磁场存在,无论是磁体与磁体间还是通电导体与通电导体间、磁体与通电导体间,都有相互作用的磁场力。磁场是磁现象中的一种特殊物质,它的基本特点是对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用;而电场是电荷周围存在的一种特殊物质,其最基本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用,因此,磁场和电场是两种不同的物质,各自具有其自身的特点。所以只有选项A正确。规律方法本题考查磁场与电场的有关理解,在处理这类题目时要注意理解概念。(1)注意磁场与电场的区别;(2)理解磁体与磁体、通电导体与通电导体、磁体与通电导体之间的作用都是通过磁场产生的。不要将通电导体与通电导体之间的相互作用理解成是通过电场产生的。变式训练1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,是不存在的C.磁极与磁极之间的相互作用是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生答案A解析磁场是客观存在于磁极或电流周围的一种物质,是不以人的意志为转移的,所以A正确,B、D错误;磁极与磁极之间、磁极与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过它们的磁场发生的,所以C错误。探究二对磁感线的进一步认识【情境导引】图甲表示条形磁铁的磁感线的分布情况,图乙表示通电螺线管的磁感线的分布情况,观察两幅图,请思考:从图中可以看出,通电螺线管的磁感线是闭合的,而条形磁铁的磁感线不闭合,这种判断对吗?要点提示不对。不管是磁铁的磁场,还是电流的磁场,磁感线都是闭合的。

【知识归纳】1.磁感线的特点(1)磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向,即小磁针N极受力的方向。(2)磁铁外部的磁感线从N极指向S极,内部从S极指向N极,磁感线是闭合曲线。(3)磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线密集处磁场强,磁感线稀疏处磁场弱。(4)磁感线在空间不相交。2.磁感线和电场线的比较

比较对象磁感线静电场的电场线相同点方向线上各点的切线方向就是该点的磁场方向线上各点的切线方向就是该点的电场方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不相切、不中断除电荷处外,在空间不相交、不相切、不中断不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处,止于负电荷或无穷远处,不闭合的曲线要点笔记电场线有始点和终点,而磁感线是闭合曲线,没有始点和终点。

【典例示范】例2(多选)关于磁感线的概念和性质,下列说法正确的是(

)A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁场方向B.铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线C.磁感线总是从磁体的N极指向S极D.磁场中任意两条磁感线均不相交答案AD解析磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同,A对;磁感线是假想曲线,B错;磁感线为闭合曲线,在磁体的内部磁感线则由S极指向N极,C错;两条磁感线不能相交,D对。规律方法要正确地理解磁感线,并且可以和电场线作类比:比如都是人为引入的带有方向的曲线,可以通过疏密程度反映场的强弱,不能相交等,也有不同点,比如磁感线是闭合的曲线而电场线不闭合。变式训练2关于磁感线与电场线的描述,正确的是(

)A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极B.电场线一定是不闭合的,磁感线一定是闭合的C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹D.电场线和磁感线实际上均存在,只是肉眼看不到答案B解析磁感线没有起点也没有终点,是闭合的曲线,电场线不是闭合曲线,起始于正电荷(或无穷远处),止于无穷远处(或负电荷),故A错误,B正确;磁感线是描述磁场强弱和方向的形象曲线,当磁感线是曲线时,小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不一定与其重合,故选项C错误;电场线和磁感线都是为了描述抽象的场而人为引入的曲线,实际上并不存在,选项D错误。探究三安培定则【情境导引】根据安培假说的物理思想:磁场来源于运动电荷。如果用这种思想解释地球磁场的形成,根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实,认为地磁场是由于地球的自转所形成。那么由此推断,地球总体应该是带正电还是带负电?要点提示因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球的南极,根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西,而地球是从西向东自转,所以只有地球带负电荷才能形成上述电流。综上所述,地球总体应该带负电。【知识归纳】1.常见永磁体的磁场2.三种常见的电流的磁场

【典例示范】例3如图所示,分别给出了导线中的电流方向或磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向。请画出对应的磁感线(标上方向)或电流方向。答案用安培定则来判断,分别如下列各图所示。

解析如果已知电流的方向,可用右手螺旋定则判断磁感线的方向。如果已知小磁针静止时N极指向,那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向。规律方法判断磁场方向的四种方法1.磁感线上某点的切线方向即该点的磁场方向。2.小磁针静止时N极的指向即该点的磁场方向。3.根据安培定则判断电流的磁场方向。4.磁体外部的磁场方向由N极指向S极,磁体内部的磁场方向由S极指向N极。变式训练3如图所示,a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是(

)A.a、b、c均向左

B.a、b、c均向右C.a向左,b向右,c向右

D.a向右,b向左,c向右答案C解析小磁针静止时N极的指向与该点磁感线的方向相同,如果a、b、c三处磁感线的方向确定,那么三枚小磁针静止时N极的指向也就确定。所以,只要画出通电螺线管的磁感线(如图所示),即可知a磁针的N极指向左边,b磁针的N极指向右边,c磁针的N极指向右边。

随堂训练1.就磁铁吸引小铁钉与摩擦过的塑料尺吸引毛发、碎纸屑两种现象比较,下列说法正确的是(

)A.两者都是电现象B.两者都是磁现象C.前者是电现象,后者是磁现象D.前者是磁现象,后者是电现象答案D解析磁铁是靠其周围的磁场作用于小铁钉,是磁现象;摩擦过的塑料尺带上电荷,靠其周围的电场作用于毛发、碎纸屑等物体,是电现象,选项D正确。2.下列关于磁场的相关判断和描述正确的是(

)A.甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的示意图符合物理事实B.乙图中表示条形磁铁的磁感线从N极出发,到S极终止C.丙图中导线通电后,其正下方小磁针的N极向纸面内转动D.丁图中环形导线通电后,其轴心位置小磁针的N极向纸面内转动答案C解析同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,故A错误;磁感线是闭合曲线,在磁体内部从S极指向N极,故B错误;根据安培定则,题图丙直导线下方有垂直纸面向里的磁场,N极向纸面内转动,故C正确;根据安培定则,题图丁环形导线内部有垂