高中必修第三册《1 磁场 磁感线》优质课教案教学设计.docx

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高中必修第三册《1磁场磁感线》优质课教案教学设计

1　磁场　磁感线

[学习目标]　1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质.2.了解磁现象及电流的磁效应．（重点）3.利用类比的方法，通过电场的客观存在性去理解磁场的客观存在性．（难点）4.知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．（重点）5.会用安培定则判断电流的磁场方向．（难点）

一、磁现象

1．磁性：

磁体吸引铁质物体的性质．

2．磁极：

磁体上磁性最强的区域．

（1）北极：

自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极．

（2）南极：

自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极．

（3）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．

二、电流的磁效应

1．奥斯特实验

将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．

2．奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．

三、磁场

1．定义：

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，都是通过磁场发生的．

2．基本性质：

对放入其中的磁体或电流有力的作用．

四、地磁场

1．地磁场：

地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．（如图所示）

2．磁偏角：

地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确的指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角．磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的．

五、磁感线

1．定义：

用来形象描述磁场的假想曲线．

2．特点

（1）磁感线的疏密程度表示磁场的强弱．

（2）磁感线上某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．

六、安培定则

1．直线电流的磁场：

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，如图甲所示．

2．环形电流的磁场：

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感线的方向，如图乙所示．

3．通电螺线管的磁场：

右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，或拇指指向螺线管的N极，如图丙所示．

1．思考判断（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体．（√）

（2）磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在．（×）

（3）电荷周围既能产生电场，又能产生磁场．（×）

（4）地磁场的N极在地理北极，S极在地理南极．（×）

（5）磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的．（×）

2．下列说法中，正确的是（　　）

A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的

B．电流与电流的相互作用是通过电场产生的

C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的

D．磁场和电场完全相同

A　[电流能产生磁场，在电流的周围有磁场存在，不论是磁极与磁极间，还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力．磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的特点是对放入电场中的电荷有电场力的作用，而不会对放入静电场中的磁极产生力的作用．因此，磁场和电场是不同的，各具有自己的特点．正确答案是A.]

3．下列情况中，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铁产生的磁场强

C．磁感线在空间某处中断

D．某区域各处的磁感线疏密一样

C　[环形电流环内的磁感线与环外的磁感线构成完整的闭合曲线，因此数目相等；电流磁场和磁铁磁场有强有弱；匀强磁场的磁感线疏密一样．所以选项A、B、D是可能的；磁感线在空间不相交、不相切、不中断，故选项C是不可能的．]

对磁场的理解

1.磁场的存在：

磁体的周围、电流的周围都存在磁场．

2．磁场的客观性：

磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的．场和实物是物质存在的两种形式．

3．磁场的基本性质：

对放入其中的磁体或电流有力的作用．磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的．

4．磁场的方向性：

有方向，处在磁场中能够自由转动的磁针，静止时N极的指向即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向．

（1）磁体和电流周围的磁场是同一种性质的场，具有相同的特点和基本性质．

（2）场是物质的另一种存在形式，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量等物质的基本属性．

【例1】　（多选）关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（　　）

甲　　　　乙　　　　　　丙

A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的

B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的

C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的

D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

思路点拨：

（1）磁体和电流的周围都存在磁场．

（2）磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用．

BC　[甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的．综上所述，选项B、C正确．]

自然界有两种基本的物质形态：

实物和场

（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，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量、动量等物质的基本属性．

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

C．磁体与磁体之间是直接发生作用的

D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场

A　[磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错．]

对地磁场的理解

1.地磁场的特点

地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．地磁场方向与正南正北方向间有一夹角，叫磁偏角．

2．地磁场问题的处理要点

（1）地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．

（2）在赤道正上方，地磁场方向水平向北．

（3）在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．

3．地磁场的作用

由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球．因此地磁场对地球上的生命有保护作用（第5节学习）．

【例2】　一科考船进行环球科考活动从北极附近出发，一路向南直到南极附近，沿途不断测量地磁场的大小和方向，他的测量结果可能是（　　）

A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向

B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向

C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角

D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角

思路点拨：

弄清楚以下两个问题是解题的关键：

（1）磁体周围什么位置磁场最强？

（2）地磁两极与地理两极有什么关系？

D　[由于地磁两极与地理两极不重合，所以磁场的方向不沿正南、正北方向；由于地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面不同位置的磁场强弱不同．综上所述，选项D正确．]

对地磁场理解的三大误区

（1）将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极（或北极）当做地磁场的南极（或北极）．

（2）误认为地理两极与地磁场的两极重合．事实上，两者并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近．

（3）误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的．事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量．

2．地球是一个大磁体：

①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；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地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是（　　）

A．①②④　　B．②③④　　C．①⑤D．②③

D　[地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其特点主要有：

（1）地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近．

（2）地磁场的水平分量总是从地理南极指向北极，而竖直分量则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．

（3）在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．故正确答案为D.]

对磁感线的理解和应用

1.磁感线的特点

（1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．

（2）磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．

（3）磁感线的方向：

磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．

（4）磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．

（5）磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．

2．磁感线与电场线的比较

【例3】　如图所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是（　　）

A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb

B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba

C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极

D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零

B　[由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba

（1）在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在．

（2）若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的合磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交．

3．磁场中某区域的磁感线如图所示，则（　　）

A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba>Bb

B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba

C．a、b两处磁场方向一定相同

D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零

B　[由图可知，b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以Ba

常见磁场及安培定则的应用

1.常见永磁体的磁场

条形磁铁　　　蹄形磁铁　异名磁极同名磁极

2．三种常见的电流的磁场

安培定则

立体图

横截面图

纵截面图

直线电流

以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱

环形电流

内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏

通电螺线管

内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极

（1）磁场是分布在立体空间的．

（2）利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向．

（3）应用安培定则判定直线电流时，四指所指的是导线之外磁场的方向；判定环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向．

（4）环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁铁，应用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极．

【例4】　（多选）如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则（　　）

A．放在a处的小磁针的N极向左

B．放在b处的小磁针的N极向右

C．放在c处的小磁针的S极向右

D．放在a处的小磁针的N极向右

思路点拨：

（1）通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似．

（2）小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向．

BD　[由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁铁在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误．

]

4．（多选）如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况，下列说法中正确的是（　　）

A．带同种电荷　　B．带异种电荷

C．B带正电D．A带正电

BD　[由于小磁针N极转向纸里，可知该点磁场方向向里，又根据安培定则，A、B间存在由A向B的电流，由此可知A带正电，B带负电，选项B、D正确．]

课堂小结

知识脉络

1.对磁场的理解，磁场的基本性质．

2．对地磁场的认识及理解．

3．对磁感线的理解及与电场线的对比．

4．常见几种磁场及安培定则的应用.

1．奥斯特实验说明了（　　）

A．磁场的存在　　　　　B．磁场的方向性

C．电流可以产生磁场D．磁体间有相互作用

C　[本题考查了电流的磁效应及奥斯特实验．奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场．故正确答案为C.]

2．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是（　　）

A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向

B．磁感线是磁场中客观存在的线

C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极

D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线

A　[磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极．故只有A正确．]

3．如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方，那么小磁针的N极将（　　）

A．指北B．指南

C．竖直向上D．竖直向下

D　[地球北极附近的磁极是地磁的S极，其上方磁场方向竖直向下，故小磁针的N极将竖直向下，选项D正确．]