5.1、2-磁與人類文明、怎樣描述磁場(chǎng)-課件(滬科版選修3-1)資料

1、第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國(guó)家早在戰(zhàn)國(guó)末年就有我國(guó)是世界上最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國(guó)家早在戰(zhàn)國(guó)末年就有磁鐵的記載我國(guó)古代的四大發(fā)明之一的指南針就是其中之一，磁鐵的記載我國(guó)古代的四大發(fā)明之一的指南針就是其中之一，指南針的發(fā)明為世界的航海業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)在現(xiàn)代生活指南針的發(fā)明為世界的航海業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)在現(xiàn)代生活中，利用磁場(chǎng)的儀器或工具隨處可見，如我們將要學(xué)習(xí)的電流中，利用磁場(chǎng)的儀器或工具隨處可見，如我們將要學(xué)習(xí)的電流表、質(zhì)譜儀、回旋加速器等等本章課程標(biāo)準(zhǔn)要求如下：表、質(zhì)譜儀、回旋加速器等等本章課程標(biāo)準(zhǔn)要求如下：(1)列舉磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用了解我國(guó)

2、古代在磁列舉磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器(2)了解磁場(chǎng)，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量會(huì)用磁感線描述了解磁場(chǎng)，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)本條目的第一點(diǎn)要求是了解磁場(chǎng)也是物質(zhì)存在的形式之磁場(chǎng)本條目的第一點(diǎn)要求是了解磁場(chǎng)也是物質(zhì)存在的形式之一，磁場(chǎng)對(duì)其中的磁體和電流有力的作用，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度與一，磁場(chǎng)對(duì)其中的磁體和電流有力的作用，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量的物理意義和定義式第二點(diǎn)要求是知道磁感線也是形磁通量的物理

3、意義和定義式第二點(diǎn)要求是知道磁感線也是形象地描述磁場(chǎng)的虛擬曲線了解地磁場(chǎng)的分布及其變化情況象地描述磁場(chǎng)的虛擬曲線了解地磁場(chǎng)的分布及其變化情況(3)會(huì)判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向本條目會(huì)判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向本條目要求學(xué)生應(yīng)能較熟練地應(yīng)用安培定則，判斷電流的磁場(chǎng)方向，要求學(xué)生應(yīng)能較熟練地應(yīng)用安培定則，判斷電流的磁場(chǎng)方向，并能用圖表示，讓學(xué)生了解安培分子電流假說，從而解釋一些并能用圖表示，讓學(xué)生了解安培分子電流假說，從而解釋一些磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器51磁與人類文明磁與人類文明5.2怎樣描述磁場(chǎng)怎樣描述磁場(chǎng)第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)

4、與回旋加速器我們學(xué)習(xí)了電場(chǎng)之后，知道了電場(chǎng)我們學(xué)習(xí)了電場(chǎng)之后，知道了電場(chǎng)的產(chǎn)生、電場(chǎng)的物質(zhì)性、電場(chǎng)的基本特的產(chǎn)生、電場(chǎng)的物質(zhì)性、電場(chǎng)的基本特性，并且用電場(chǎng)線形象地描述了電性，并且用電場(chǎng)線形象地描述了電場(chǎng)那么磁場(chǎng)是否僅由磁鐵產(chǎn)生呢？磁場(chǎng)那么磁場(chǎng)是否僅由磁鐵產(chǎn)生呢？磁場(chǎng)又有哪些基本特性？能否用磁感線形場(chǎng)又有哪些基本特性？能否用磁感線形象地描述磁場(chǎng)？這些問題很自然地會(huì)引象地描述磁場(chǎng)？這些問題很自然地會(huì)引發(fā)人們的思考發(fā)人們的思考第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器1.磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象(1)磁性：物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性磁性：物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性(2)磁體：具有磁

5、性的物體叫磁體磁體：具有磁性的物體叫磁體(3)磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極：磁體的各部分磁性強(qiáng)弱不同，磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極磁極任何磁體都有兩個(gè)磁極，一個(gè)叫南極任何磁體都有兩個(gè)磁極，一個(gè)叫南極(又稱又稱S極極)，另一個(gè)叫，另一個(gè)叫北極北極(又稱又稱N極極)第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器 (4)地磁場(chǎng)地磁場(chǎng) 指南針在靜止時(shí)沿地球南北方向取向，這指南針在靜止時(shí)沿地球南北方向取向，這表明地球是一個(gè)大磁體，如右圖所示，地磁極表明地球是一個(gè)大磁體，如右圖所示，地磁極的的N極極(北極北極)位于地理南極附近，地磁極的位于地理南極附近，地磁極的S極極(南極南極)位于地理北極

6、附近，但地磁兩極與地理位于地理北極附近，但地磁兩極與地理兩極并不重合有趣的是，地磁極有圍繞地理極做周期運(yùn)動(dòng)的兩極并不重合有趣的是，地磁極有圍繞地理極做周期運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，其周期大概為數(shù)萬年，在最近的五百萬年間，地磁極均現(xiàn)象，其周期大概為數(shù)萬年，在最近的五百萬年間，地磁極均勻分布在地理極的四周，其平均位置與現(xiàn)代地理極重合研究勻分布在地理極的四周，其平均位置與現(xiàn)代地理極重合研究還發(fā)現(xiàn)，從地球形成迄今的漫長(zhǎng)年代，地磁極曾多次發(fā)生極性還發(fā)現(xiàn)，從地球形成迄今的漫長(zhǎng)年代，地磁極曾多次發(fā)生極性倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器(5)磁化磁化使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化；

7、反過來，使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化；反過來，磁化后的物體失去磁性的過程叫退磁或去磁磁化后的物體失去磁性的過程叫退磁或去磁(6)磁性材料磁性材料磁性材料可分為軟磁性材料和硬磁性材料，磁化后容易磁性材料可分為軟磁性材料和硬磁性材料，磁化后容易去磁的為軟磁性材料，不容易去磁的為硬磁性材料去磁的為軟磁性材料，不容易去磁的為硬磁性材料軟磁性材料可應(yīng)用于需被反復(fù)磁化的場(chǎng)合，例如振片磁軟磁性材料可應(yīng)用于需被反復(fù)磁化的場(chǎng)合，例如振片磁頭、計(jì)算機(jī)記憶元件、電磁鐵等頭、計(jì)算機(jī)記憶元件、電磁鐵等硬磁性材料可應(yīng)用于制作永久磁鐵硬磁性材料可應(yīng)用于制作永久磁鐵第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器2思

8、維拓展思維拓展(1)指南針指南的一端是指南針的指南針指南的一端是指南針的S極，指北的一端是指南針極，指北的一端是指南針的的N極極(2)磁盤保存信息的過程是磁化過程，實(shí)際是磁盤的磁性材磁盤保存信息的過程是磁化過程，實(shí)際是磁盤的磁性材料被磁頭中電流的磁場(chǎng)料被磁頭中電流的磁場(chǎng)(第第3節(jié)學(xué)習(xí)節(jié)學(xué)習(xí))磁化的過程；從磁盤中磁化的過程；從磁盤中“讀讀”出信息的過程，實(shí)際是磁盤中的磁場(chǎng)使磁頭中的線圈發(fā)生電磁出信息的過程，實(shí)際是磁盤中的磁場(chǎng)使磁頭中的線圈發(fā)生電磁感應(yīng)產(chǎn)生感生電流的過程，有關(guān)電磁感應(yīng)我們?cè)诔踔幸殉醪綄W(xué)感應(yīng)產(chǎn)生感生電流的過程，有關(guān)電磁感應(yīng)我們?cè)诔踔幸殉醪綄W(xué)習(xí)過，在物理選修習(xí)過，在物理選修32中，我們

9、還要更深入地學(xué)習(xí)中，我們還要更深入地學(xué)習(xí)第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器1基本定義基本定義在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線，這些曲線上每一點(diǎn)的切線在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線，這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這樣的曲線叫做磁感線方向跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這樣的曲線叫做磁感線2特點(diǎn)特點(diǎn)(1)磁感線上任一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，磁感線上任一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，如右圖所示如右圖所示第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器(2)任何兩條磁感線都不相交，不中斷，不相切任何兩條磁感線都不相交，不中斷，不相切(3)磁感線都是閉合曲線磁感線都是閉合曲線(外部

10、從外部從N極出發(fā)到極出發(fā)到S極，內(nèi)部從極，內(nèi)部從S極極到到N極極)(4)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場(chǎng)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)，越疏的地方磁場(chǎng)越弱越強(qiáng)，越疏的地方磁場(chǎng)越弱第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器3幾種典型的磁感線的分布幾種典型的磁感線的分布(1)條形磁鐵的磁感線：如圖甲所示，在磁鐵外部是兩端條形磁鐵的磁感線：如圖甲所示，在磁鐵外部是兩端(磁磁極極)最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密(2)蹄形磁鐵的磁感線：如圖乙所示，在磁鐵外部是兩端蹄形磁鐵的磁感線：如圖乙所示，在磁鐵外部是兩端(磁磁極極)最密，

11、中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密最密，中間稀疏；在磁鐵內(nèi)部中間最密第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器4磁感線與電場(chǎng)線的比較磁感線與電場(chǎng)線的比較比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目磁感線磁感線電場(chǎng)線電場(chǎng)線相相似似點(diǎn)點(diǎn)意義意義用來形象地描述磁場(chǎng)方向用來形象地描述磁場(chǎng)方向和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線用來形象描述電場(chǎng)方向用來形象描述電場(chǎng)方向和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線和相對(duì)強(qiáng)弱而假想的線方向方向線上一點(diǎn)切線方向?yàn)榇艌?chǎng)線上一點(diǎn)切線方向?yàn)榇艌?chǎng)方向，也是磁針方向，也是磁針N極受力極受力方向方向線上一點(diǎn)切線方向?yàn)殡娋€上一點(diǎn)切線方向?yàn)殡妶?chǎng)方向，也是正電荷受場(chǎng)方向，也是正電荷受電場(chǎng)力的方向電場(chǎng)力的方向疏密疏密 表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱

12、表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱表示電場(chǎng)強(qiáng)弱特點(diǎn)特點(diǎn) 在空間不相交在空間不相交除電荷處外，在空間不除電荷處外，在空間不相交相交不同點(diǎn)不同點(diǎn)是閉合曲線是閉合曲線始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處，始于正電荷或無窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)處，不閉合不閉合第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器1基本定義基本定義(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感線的間距相等，相互平行且指向相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感線的間距相等，相互平行且指向相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)(2)磁通量：在磁場(chǎng)中有一個(gè)平面，若穿過該平面的磁感線磁通量：在磁場(chǎng)中有一個(gè)平面，若穿過該平面的磁感線有有條，我們就稱穿過這個(gè)平面的磁通量為條，我們就稱穿

13、過這個(gè)平面的磁通量為.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度：垂直穿過某單位面積的磁通量叫做磁感應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度：垂直穿過某單位面積的磁通量叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器3要點(diǎn)理解要點(diǎn)理解(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)：勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些間隔相同的平行直線勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些間隔相同的平行直線長(zhǎng)的通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)、兩個(gè)靠得很近的異名磁極長(zhǎng)的通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)間的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)(2)磁通量的計(jì)算磁通量的計(jì)算公式：公式：BS.此式的適用條件是：此式的適用條件是：a.勻強(qiáng)磁場(chǎng)；勻強(qiáng)磁場(chǎng)；

14、b.磁感線與平面垂直如右圖所示磁感線與平面垂直如右圖所示第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器在勻強(qiáng)磁場(chǎng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，若磁感線與平面不垂直，公式中，若磁感線與平面不垂直，公式BS中中的的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積如下圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如下圖所示，在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，平面平面abcd與垂直于磁感線方向的與垂直于磁感線方向的平面的夾角為平面的夾角為，則穿過面積則穿過面積abcd的磁通量應(yīng)為：的磁通量應(yīng)為：BScos .Scos 即為面積即為面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為在垂直于磁感線方向的投影，我們稱之為“有

15、效面積有效面積”第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁感線條數(shù)為1，反向磁感線條數(shù)為，反向磁感線條數(shù)為2，則磁通量等于穿過平面的磁感線的，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)凈條數(shù)(磁通量的代數(shù)和磁通量的代數(shù)和)，即，即12.磁通量的變化量磁通量的變化量21，其數(shù)值等于初、末態(tài)穿過，其數(shù)值等于初、末態(tài)穿過某個(gè)平面磁通量的差值某個(gè)平面磁通量的差值(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向就是該點(diǎn)磁感線的方向，也磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向就是該點(diǎn)磁感線的方向，也就是放在該點(diǎn)小磁針就是放在該點(diǎn)小磁針N極所受磁力的方向極

16、所受磁力的方向第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器4思維拓展思維拓展(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與磁感線磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與磁感線為了從磁感線不但可以了解磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，還可以了為了從磁感線不但可以了解磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，還可以了解磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，我們規(guī)定穿過與磁場(chǎng)方向垂直的平面的解磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，我們規(guī)定穿過與磁場(chǎng)方向垂直的平面的單位面積磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比這樣，在磁感應(yīng)單位面積磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比這樣，在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方，磁感線密，磁感應(yīng)強(qiáng)度小的地方，磁感線強(qiáng)度大的地方，磁感線密，磁感應(yīng)強(qiáng)度小的地方，磁感線疏磁感線的疏密反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小疏磁感線的疏密反映了磁

17、感應(yīng)強(qiáng)度的大小(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處磁感應(yīng)強(qiáng)度與勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)磁場(chǎng)相同的磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)磁場(chǎng)第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器(2)磁通量的磁通量的“正、負(fù)正、負(fù)”號(hào)號(hào)磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù)，它是標(biāo)量但是磁通量是通過閉合線圈的磁感線的條數(shù)，它是標(biāo)量但是磁通量也有磁通量也有“正、負(fù)正、負(fù)”，磁通量的正、負(fù)號(hào)并不表示磁通量的，磁通量的正、負(fù)號(hào)并不表示磁通量的方向，它的符號(hào)僅表示磁感線的穿過方向一般來說，如果磁方向，它的符號(hào)僅表示磁感線的穿過方向一般來說，如果磁感線從線圈的正面穿過，線圈的磁通量就為感線從線圈的正面穿過，線圈的磁通量就為“”；而磁感線；而磁感線從線圈的反面穿過，線圈的磁通量就為從線圈的反面穿過，線圈的磁通量就為“”第第5章章 磁場(chǎng)與回旋加速器磁場(chǎng)與回旋加速器一、對(duì)地磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)一、對(duì)地磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探究典例精析典例精析自我檢測(cè)自我檢測(cè)課堂小結(jié)課堂小結(jié)知識(shí)儲(chǔ)備知識(shí)儲(chǔ)備D