2022-2023學(xué)年新教材高中物理第13章電磁感應(yīng)與電磁波初步1磁場(chǎng)磁感線課件新人教版必修第三冊(cè)

1、第十三章電磁感應(yīng)與電磁波初步1磁場(chǎng)磁感線課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1知道丹麥物理學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電與磁的聯(lián)系。2知道磁場(chǎng)的概念，知道一切磁作用力都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。3知道磁感線的定義和特點(diǎn)，了解幾種常見的磁場(chǎng)的磁感線分布。4學(xué)會(huì)用安培定則判斷電流的磁感線方向。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋 1磁極：自然界中的磁體總是存在著兩個(gè)_。2磁極間的相互作用：同名磁極相互_，異名磁極相互_。3電流的磁效應(yīng)：1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特通過通電導(dǎo)線使小磁針_的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的_，揭示了電與磁的聯(lián)系。知識(shí)點(diǎn) 1電和磁的聯(lián)系磁極排斥吸引偏轉(zhuǎn)磁效應(yīng)1磁

2、體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過_發(fā)生的。2基本性質(zhì)：磁場(chǎng)對(duì)磁極或_有力的作用。3通電導(dǎo)線間的相互作用力特點(diǎn)：同向通電導(dǎo)線相互_，異向通電導(dǎo)線相互_。4磁場(chǎng)盡管看不見、摸不著，但它與_類似，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質(zhì)。知識(shí)點(diǎn) 2磁場(chǎng)磁場(chǎng)通電導(dǎo)體吸引排斥電場(chǎng)1磁場(chǎng)方向規(guī)定：物理學(xué)中把小磁針靜止時(shí)_所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。2定義：用來形象地描述磁場(chǎng)的一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的_方向都跟該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向_。3特點(diǎn)(1)磁感線是閉合曲線。(2)磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)_，磁場(chǎng)強(qiáng)的地方磁感線_，磁場(chǎng)弱的地方磁感線_。知識(shí)點(diǎn) 3磁感線N極切線

3、一致強(qiáng)弱較密較疏1通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟_的方向一致，_所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。(如圖所示)知識(shí)點(diǎn) 4安培定則電流彎曲的四指2環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)讓右手彎曲的四指和_的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是_的磁感線的方向。(如圖所示)環(huán)形電流環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上3通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟_的方向一致，大拇指所指的方向就是_的方向。(如圖所示)電流螺線管內(nèi)部磁感線預(yù)習(xí)自測(cè)判一判(1)磁場(chǎng)看不見，摸不著，因此磁場(chǎng)是人們假想的，實(shí)際并不存在。()(2)磁體與磁體之間的作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，通電導(dǎo)線與通電導(dǎo)線之間的作用是通

4、過電場(chǎng)發(fā)生的。()(3)奧斯特實(shí)驗(yàn)說明了電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。()(4)用鐵屑可以演示磁體周圍磁感線的分布，所以磁感線是客觀存在的。()(5)磁感線所指的方向就是磁場(chǎng)的方向。()(6)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是閉合的圓環(huán)。()(7)通電螺線管周圍的磁場(chǎng)類似于條形磁體周圍的磁場(chǎng)。()選一選在下圖中，分別給出了導(dǎo)線中的電流方向或磁場(chǎng)中某處小磁針N極的指向或磁感線方向。請(qǐng)畫出對(duì)應(yīng)的磁感線(標(biāo)上方向)或電流方向。解析：用安培定則來判斷，分別如下圖所示。想一想下圖是醫(yī)生用來取出病人吞下的金屬物品的儀器。當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將手控環(huán)內(nèi)推，再拉出整條塑料管。(1)你能說出這種儀器的原理嗎？(2)如果

5、小孩不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個(gè)回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來？(3)如果把活動(dòng)永磁體換成電磁鐵，你認(rèn)為是不是更實(shí)用呢？解析：(1)當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，將手控環(huán)內(nèi)推，其上的活動(dòng)永磁鐵使固鐵磁化，磁化后吸引鐵磁性金屬物品，然后拉出整條塑料管，即可把這種金屬物品取出。(2)由于磁鐵只能吸引鐵磁性物體，而易拉罐環(huán)是鋁合金材料的，不是鐵磁性物質(zhì)，因此不能取出；而回形針是鐵磁性物體，可以用此儀器取出。(3)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以隨電流的變化而變化，如果是誤吞了比較重的金屬，可通過調(diào)節(jié)電流大小使磁性增強(qiáng)，把它取出來。故使用電磁鐵應(yīng)更實(shí)用一些。課內(nèi)互動(dòng)探究如圖所示，磁體間、通電導(dǎo)線和磁體間都可以在

6、不接觸的情況下發(fā)生作用。對(duì)磁場(chǎng)的理解情景導(dǎo)入探究 一(1)甲圖中兩磁鐵作用時(shí)，懸掛的磁鐵兩種情況下轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，這說明了磁極間的作用有何特點(diǎn)？(2)乙圖中當(dāng)給導(dǎo)線通電時(shí)，與導(dǎo)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，表明電流和磁場(chǎng)存在什么關(guān)系？提示：(1)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。(2)電流周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。1磁場(chǎng)的性質(zhì)要點(diǎn)提煉基本性質(zhì)對(duì)放入其中的磁體或電流產(chǎn)生磁力作用客觀性質(zhì)磁場(chǎng)雖然不是由分子、原子組成，但是它和常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)特殊性質(zhì)磁場(chǎng)和常見的由分子、原子組成的物質(zhì)不同，不是以微粒形式存在，而是以一種場(chǎng)的形式存在磁場(chǎng)的方向性磁場(chǎng)是具有方向的。所謂磁場(chǎng)的方向就

7、是小磁針在磁場(chǎng)中其北極受力的方向，即小磁針靜止時(shí)其北極所指的方向。2電流的磁效應(yīng)(1)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的聯(lián)系：磁體總存在著兩個(gè)磁極，自然界中存在兩種電荷。同種電荷相互排斥，同名磁極相互排斥；異種電荷相互吸引，異名磁極相互吸引。(2)奧斯特的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：當(dāng)給導(dǎo)線通電時(shí)，與導(dǎo)線平行放置的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。注意事項(xiàng)：為了排除地磁場(chǎng)的影響，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置在小磁針的正上方。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電流具有磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)意義：電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，揭開了人類對(duì)電磁現(xiàn)象研究的新紀(jì)元。自然界有兩種基本的物質(zhì)形態(tài)：實(shí)物和場(chǎng)。(1)實(shí)物即具體

8、的、有形的物質(zhì)形態(tài)，由物質(zhì)粒子組成。(2)場(chǎng)是物質(zhì)的另一種存在形態(tài)，和實(shí)物一樣也是一種客觀存在物，具有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等物質(zhì)的基本屬性。特別提醒下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法正確的是()A磁體周圍的磁場(chǎng)看不見、摸不著，所以磁場(chǎng)不是客觀存在的B將小磁針放在磁體附近，小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)是因?yàn)槭艿酱艌?chǎng)力的作用C把磁體放在真空中，磁場(chǎng)就消失了D當(dāng)磁體周圍撒上細(xì)鐵屑時(shí)才能形成磁場(chǎng)，不撒細(xì)鐵屑磁場(chǎng)就消失典例1典例剖析B思路引導(dǎo)：理解磁場(chǎng)的物質(zhì)性時(shí)應(yīng)與電場(chǎng)類比，磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是場(chǎng)物質(zhì)，磁場(chǎng)看不見、摸不著，但不會(huì)因人的主觀意志而存在或消失。解析：磁場(chǎng)是磁體、電流或運(yùn)動(dòng)電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。說它“特殊”，是因?yàn)樗?/p>

9、我們常見的以分子、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在；說它是“物質(zhì)”，是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷囊恍?shí)物一樣，能對(duì)放在其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用。因此我們說磁場(chǎng)和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)。雖然它看不見、摸不著，但可以通過它的基本性質(zhì)反映出來。故選項(xiàng)B正確。1下列關(guān)于磁場(chǎng)的說法中正確的是()A磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B磁場(chǎng)是為了解釋磁極間的相互作用而人為引入的C磁極與磁極間是直接發(fā)生作用的D磁場(chǎng)只有在磁極與磁極、磁極與電流發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生解析：磁場(chǎng)是客觀存在于磁極或電流周圍的一種物質(zhì)，所以B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁極

10、之間、磁極與電流之間、電流與電流之間、運(yùn)動(dòng)電荷之間的作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，不是直接發(fā)生的，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練A圖甲表示條形磁鐵的磁感線的分布情況，圖乙表示通電螺線管的磁感線的分布情況，觀察兩幅圖，請(qǐng)思考：磁感線的特點(diǎn)及安培定則的應(yīng)用情景導(dǎo)入探究 二從圖中可以看出，通電螺線管的磁感線是閉合的，而條形磁鐵的磁感線不閉合，這種判斷對(duì)嗎？提示：不對(duì)，不管是磁鐵的磁場(chǎng)，還是電流的磁場(chǎng)，磁感線都是閉合的。1磁感線的特點(diǎn)(1)為形象描述磁場(chǎng)而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線在某點(diǎn)的切線方向表示磁場(chǎng)的方向。(3)磁感線的方向在磁體外部從N極指向S極，磁體內(nèi)部從S極指

11、向N極。即磁感線是閉合的曲線，它不相交，不相切，也不中斷。要點(diǎn)提煉2常見永磁體的磁場(chǎng)(如圖)3安培定則(三種常見的電流的磁場(chǎng))4磁感線與電場(chǎng)線的比較兩種線比較內(nèi)容磁感線電場(chǎng)線不同點(diǎn)閉合曲線不閉合，起始于正電荷或無限遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn)相似點(diǎn)引入目的為形象描述場(chǎng)而引入的假想線，實(shí)際不存在疏密場(chǎng)的強(qiáng)弱切線方向場(chǎng)的方向是否相交不能相交(電場(chǎng)中無電荷空間不相交)(1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場(chǎng)存在。(2)若多個(gè)磁體或電流的磁場(chǎng)在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場(chǎng)的磁感線分布情況，不能認(rèn)為該區(qū)域有多條磁感線相交。特別提醒(多選)關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說法中正確的是()A磁極與

12、磁極之間、磁極與電流之間都可以通過磁場(chǎng)發(fā)生相互作用B磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，其上每一點(diǎn)的切線方向都和小磁針放在該點(diǎn)靜止時(shí)北極所指的方向一致C磁感線總是從磁鐵的N極出發(fā)，到S極終止D磁感線可以用細(xì)鐵屑來顯示，因而是真實(shí)存在的典例 2典例剖析AB思路引導(dǎo)：用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，它是一種理想化模型，并不是真實(shí)存在的。由于磁體的N極和S極是密不可分的，所以磁感線總是閉合的曲線。解析：磁場(chǎng)是一種特殊物質(zhì)，磁極、電流間發(fā)生的作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的，選項(xiàng)A正確；磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的線，不是真實(shí)存在的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)的方向，磁感線的疏密表示磁

13、場(chǎng)的強(qiáng)弱，選項(xiàng)B正確；磁感線是閉合曲線，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。2一小磁針放置在某磁場(chǎng)(未標(biāo)出方向)中，靜止時(shí)的指向如圖所示，下列分析正確的是()AN極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向BS極指向該點(diǎn)磁場(chǎng)方向C該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)Da點(diǎn)的磁場(chǎng)方向水平向右解析：小磁針靜止時(shí)的N極指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向，也為磁感線上某點(diǎn)的切線方向，故A正確，B、D錯(cuò)誤；勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁感線為等間距的平行線，故C錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練A(多選)(2021江蘇揚(yáng)州中學(xué)高二上期中)下列所示各圖中，小磁針的指向正確的是()思路引導(dǎo)：應(yīng)用安培定則判斷直線電流的磁場(chǎng)時(shí)，四指指的是磁場(chǎng)的方向；判斷環(huán)形電流和通電螺線管的磁

14、場(chǎng)時(shí)，拇指指的是軸線上磁場(chǎng)的方向。如果已知小磁針的指向，那么小磁針N極所指的方向就是磁場(chǎng)的方向。典例 3ABD解析：由安培定則可知，螺線管右側(cè)為S極，左側(cè)為N極，則處在螺線管內(nèi)部小磁針的N極應(yīng)向左，故A正確；地磁場(chǎng)在外部的方向從地球的南極附近指向北極附近，結(jié)合小磁針靜止時(shí)N極指向?yàn)榇艌?chǎng)的方向，因此赤道處小磁針N極指向地球的北極，故B正確；根據(jù)安培定則，垂直紙面向里的直線電流產(chǎn)生的磁感線是順時(shí)針方向，所以圖中小磁針的N極應(yīng)該指向下方，故C錯(cuò)誤；U形磁鐵，小磁針處的磁場(chǎng)從N極指向S極，則小磁針N極向右，故D正確。3如圖所示，一離子束沿水平方向平行于NS連線飛過小磁針上方時(shí)，小磁針的N極向紙里偏轉(zhuǎn)，

15、則該離子束()A一定是向左飛行的正離子束B一定是向右飛行的負(fù)離子束C可能是向左飛行的正離子束D可能是向左飛行的負(fù)離子束對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練D解析：向左飛行的正離子束形成的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知，離子束在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，則N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙里，A錯(cuò)誤；向右飛行的負(fù)離子束形成的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知，離子束在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，則N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙里，B錯(cuò)誤；向左飛行的正離子束形成的電流方向向左，根據(jù)安培定則可知，離子束在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向外，則N極轉(zhuǎn)向紙外，S極轉(zhuǎn)向紙里，C錯(cuò)誤；向左飛行的負(fù)離子束形成的電流方向向右，根據(jù)安培定則可知，離子束在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向向里，

16、則N極轉(zhuǎn)向紙里，S極轉(zhuǎn)向紙外，D正確。核心素養(yǎng)提升(1)分清“因”和“果”：在判定直線電流的磁場(chǎng)的方向時(shí)，拇指指“原因”電流方向；四指指“結(jié)果”磁感線繞向。在判定環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向時(shí)，四指指“原因”電流繞向；拇指指“結(jié)果”環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向，即指N極。(2)優(yōu)先采用整體法：一個(gè)任意形狀的電流(如三角形、矩形等)的磁場(chǎng)，從整體效果上可等效為環(huán)形電流的磁場(chǎng)，再根據(jù)安培定則確定磁場(chǎng)的方向，即磁感線的方向。安培定則的應(yīng)用技巧(3)若研究磁體與環(huán)形電流、通電螺線管的相互作用力，可根據(jù)安培定則將環(huán)形電流或通電螺線管等效成小磁針或條形磁鐵，如圖所示，然后根據(jù)磁極之間的相互作用規(guī)律進(jìn)行分析。接通電源后

17、，小磁針A按圖所示方向運(yùn)動(dòng)，則電源的_ (填“左”或“右”)側(cè)為電源正極，小磁針B的N極指向_方向。解析：小磁針A的N極向右運(yùn)動(dòng)，故說明螺線管左側(cè)為S極，右側(cè)為N極，電流從左側(cè)流入，則電源的左側(cè)為電源的正極；將整個(gè)線路等效為一個(gè)環(huán)形電流，其電流方向沿順時(shí)針，由安培定則判斷出下方小磁針B處的磁場(chǎng)方向向外，小磁針B的N極指向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?。案例左垂直紙面向外課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1(2021黑龍江省綏化市安達(dá)七中高二下學(xué)期期中)丹麥物理學(xué)家奧斯特用實(shí)驗(yàn)證明了 ()A電荷周圍存在磁場(chǎng)B電流周圍存在磁場(chǎng)C電流在磁場(chǎng)中受到力的作用D運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)中受到力的作用解析：丹麥物理學(xué)家奧斯特用實(shí)驗(yàn)證明了電流周圍存在磁場(chǎng)，B對(duì)。B2(2021河南豫西名校高二上學(xué)期期中)磁性水雷是用一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針來控制起爆電路的，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，就會(huì)引起水雷的爆炸，如圖所示，其依據(jù)是()A磁體的吸鐵性B磁極間的相互作用規(guī)律C電荷間的相互作用規(guī)律D磁場(chǎng)對(duì)電流的作用原理B解析：磁性水雷中的小磁針靜止時(shí)，一端指南，一端指北，水雷不會(huì)爆炸，軍艦被地磁場(chǎng)磁化后就變成了一個(gè)浮動(dòng)的磁體，當(dāng)軍艦接近磁性水雷時(shí)，由磁極間的相互作用：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引知，就會(huì)使水雷中的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而觸發(fā)水雷發(fā)生爆炸。故B正確，AC