13.1 磁场 磁感线（教案）-2022-2023学年高二物理上学期（人教版2019必修第三册）（含答案）

电磁感应与电磁波初步1、磁场磁感线教学设计问题与目标1.通过对物理学史的了解，理解电和磁之间的联系。2.通过实验认识磁场，知道通电导线周围存在着磁场。3.认识磁感性，理解磁场的分布与描述。4.理解并会应用安培定则（右手螺旋定则）确定电流和磁场方向。重点难点重点磁场的概念、电流的磁效应及电流周围的磁场分布难点磁感线的定义以及如何用磁感线来描述磁场。应用安培定则利用电流方向判断磁场方向；利用磁场方向判断电流方向。教学准备条形磁体、蹄形磁体、电源、导线若干、螺线管、小磁针若干。教学过程新课导入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体的记载。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。你是否感受到凡是用到电的地方，几乎都伴随着磁现象？那么电和磁之间有怎样的联系呢？新课教学（一）电和磁的联系【教师】我们都知道自然界中存在的磁体具有两个磁极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。这个性质与我们之前学习的哪个知识相似？【学生】自然界中存在着两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。【教师】既然他们的性质相似，那他们之间存在着某种联系吗？【教师活动】演示奥斯特实验【教师】把一条导线平行放置在磁针上方，给导线通电，观察磁针的变化，说明了什么？【学生】磁针发生偏转说明周围存在磁场，磁针是因为通电后的导线产生了偏转现象，说明通电的导线产生了使磁针发生偏转的磁场。【教师活动】当我们把导线平行放置磁针下方，再给导线通电，观察磁针的变化，说明了什么？【学生】磁针同样发生了偏转，但是偏转的方向与导线在磁针上方时的偏转方向相反。说明导线产生磁场具有方向性。（二）磁场【教师活动】演示磁场对电流的作用【教师】按照图片组装好装置。然后在导线中通电流，观察导线的变化，说明了什么道理？【学生】导线产生运动，说明磁场对通电导线会产生力的作用。【教师】看似是磁场对通电导线产生力，其实是导线产生磁场后，磁体磁场与导线磁场之间力的作用。那么电流与电流之间能否发生力的作用呢？【教师活动】演示电流之间通过磁场发生相互作用。【教师】如图所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流，观察到什么现象？说明什么道理？若通以相反方向电流时，观察到什么现象？说明什么？【学生】当通以相同方向的电流时，它们相互吸引；当通以相反方向的电流时，它们相互排斥。说明电流之间有力的作用。【教师】磁体与电流、电流与电流间有相互作用，那他们是通过什么发生作用的呢？【学生】磁场【教师】这样我们就对磁体间、磁体与电流、电流与电流间获得了统一认识。所有这些相互作用都是通过磁场来发生的。（三）磁感线【教师】小磁针有两个磁极，他在磁场中静止后就会显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极作用力的方向。物理学规定小磁针静止时N极所指的方向就是改点的磁场方向。磁场和电场一样，都是看不见，摸不着的，它是客观存在的，是物质存在的一种特殊形式。电场用电场线表示，磁场我们也用磁感线来表示。那什么是磁感线呢？【学生】磁感线是在磁场中画出的具有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。【教师活动】演示条形磁体的磁感线在条形磁体上方防止一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”。轻敲玻璃板使铁屑能在磁场的作用下转动。当铁屑不再转动时，就有规则的排列起来，显示出了磁感线的形状。（四）安培定则【教师】观察通电直导线周围产生的磁场与电流方向有何关系？（B表示磁感线）【学生】磁感线是在导线周围的同心圆，通电导线垂直磁感线所在平面。【教师】我们来用安培定则判断磁感线与电流之间的方向关系。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。【教师】初中我们用通电导线缠绕小铁钉时，导线形成螺线管的形状。当判断螺线管的磁场方向时，我们要用到另一种形式的安培定则：让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。三、课堂小结本节课主要学习了以下几个问题：电流的磁效应。磁场的物质性以及磁体与磁体、磁体与通电导线、通电导线与通电导线之间都是通过磁场发生相互作用的。磁感线的特点直线电流、通电螺线管的环形电流的电流方向和磁感线的环绕方向之间的关系可用安培定则来判断。课堂练习1.下列关于磁场的说法中正确的是()A.只有磁铁周围才存在磁场B.磁场是假想的，不是客观存在的C.磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D.磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间均是通过磁场发生相互作用的2.下列所说的情况中，不可能的是()A.一环形电流产生的磁场，环内的磁感线与环外的磁感线数目相等B.电流产生的磁场比磁极产生的磁场强C.磁感线在空间某处中断D.某两处的磁感线疏密一样3.磁场中某区域的磁感线如图所示，则()A.两处的磁感应强度的大小不等，B.两处的磁感应强度的大小不等，C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小4.如图所示，是一条磁感线上的两点，下列关于这两点磁场强弱的判断正确的是()A.A点磁场比B点磁场强 B.B点磁场比A点磁场强C.因为磁感线为直线，两点磁场一样强 D.条件不足，无法判断5.下列对磁感线的描述正确的是()A.由于可以用铁屑模拟磁场中的磁感线，因此磁感线是真实存在的B.两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交C.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向D.磁感线分布越密的地方，同一通电直导线所受的磁场力也越大6.一小磁针放置在某磁场（未标出方向）中，静止时的指向如图所示，下列分析正确的是()A.N极指向该点磁场方向 B.S极指向该点磁场方向C.该磁场是匀强磁场 D.a点的磁场方向水平向右答案以及解析1.答案：D解析：磁铁周围存在磁场，通电电流周围也存在磁场，故A错误；磁场是客观存在的，磁感线是假想的，故B错误；磁场随时存在于磁体与通电电流周围，故C错误；磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用的，故D正确。2.答案：C解析：由于磁感线是闭合的，所以环形电流的环内与环外的磁感线数目应该是相等的；电流产生的磁场和磁极产生的磁场强弱没有必然联系，电流产生的磁场有可能比磁极产生的磁场强；磁感线是闭合的，它不可能在空间某处中断；某两处的磁感线疏密程度相同说明磁感应强度大小相等，这也是有可能的。故选C。3.答案：A解析：由磁感线的疏密可知，故A正确，B错误；通电导线所受磁场力与通电导线的放置方向有关，通电导线放在a处与放在b处受力大小无法确定，故CD错误。4.答案：D解析：磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线分布越密的地方，磁场越强，磁感线分布越疏的地方，磁场越弱，根据一条磁感线无法看出疏密，因此无法判断磁场的强弱，选项D正确。5.答案：C解析：磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而画出的一簇曲线，不是真实存在的，而铁屑的分布曲线只能证明用磁感线描述磁场的方法是正确的，铁屑的分布曲线不是磁感线，A错误；两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即有两个磁感应强度方向，这是不可能的，磁场中某点的磁感应强度是唯一确定的，磁感应强度的方向也只有一个，因此两条磁感线不能相交，B错误；磁感应强度的方向就是磁场的方向，即磁感线的切线方向就是磁场方向，C正确；磁感线越密，表示该处磁场越强，但通电直导线受到的磁场力大小还与通电直导线放置方向有关，故通电直导线受到的磁场力不一定大，D错误。6.答案：A解析：小磁针静止时的N极指向为该点的磁场方向，也为磁感线上某点的切线方向，故A正确，B、D错误；