學(xué)案磁現(xiàn)象與磁場

8/8磁現(xiàn)象與磁場【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（1）了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。（2）知道磁場的概念，知道磁場是客觀存在的物質(zhì)。（3）了解地磁場的分布、變化以及對人類生活的影響。（4）了解安培分子電流假說?！緦W(xué)習(xí)重點】知道磁感線的定義，記住幾種特殊磁場的磁感線分布。【學(xué)習(xí)難點】學(xué)會用安培定則判斷電流的磁場方向?！緦W(xué)習(xí)過程】自主預(yù)習(xí)探新知知識梳理一、磁場1．磁相互作用：磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間，都存在著相互作用，統(tǒng)稱為磁相互作用。2．磁相互作用是通過另一種媒介磁場發(fā)生的，磁場是客觀存在的物質(zhì)，磁體和電流周圍都存在磁場，磁場對置于其中的磁體或電流施加作用力。二、磁感線1．定義：在磁場中畫出一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向都與該點的磁場方向一致。2．特點：磁感線的疏密程度表示磁場強弱，磁場強的地方磁感線密，磁場弱的地方磁感線疏。在磁體或通電螺線管的外部，磁感線從北極（N極）出發(fā)回到南極（S極），在內(nèi)部的磁感線由S極指向N極，形成閉合的曲線。磁感線不是真實存在的，是假想的一種曲線。三、安培分子電流假說1．分子電流假說：在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部都存在一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)分子都成為一個微小的磁體。2．安培的假說能很好的解釋磁化和退磁。四、地磁場1．地磁場：地球由于本身具有磁性而在周圍形成的磁場叫做地磁場。地球磁體的N極位于地理南極附近，地球磁體的S極位于地理北極附近。2．磁偏角：地磁極與地理極并不重合，它們之間的夾角被稱為磁偏角。基礎(chǔ)自測1．正誤判斷（正確的打“√”，錯誤的打“×”）（1）地球的地磁兩極和地理兩極重合。 （×）（2）磁感線是為描述磁場而虛擬的，實際不存在。 （√）（3）磁感線不同于電場線，磁感線可以相交。 （×）（4）靜止的電荷周圍既存在電場，又存在磁場。 （×）2．下列關(guān)于地磁場的說法中正確的是（）A．地理位置的南、北極即為地磁場的南、北極B．在赤道上的小磁針的N極在靜止時指向地理南極C．在赤道上的小磁針的N極在靜止時指向地理北極D．地磁場在地表附近某處有兩個分量，水平分量指向地理的北極附近，豎直分量一定豎直向下C[根據(jù)地磁場的特點可知：地理北極附近為地磁場南極即S極，在磁體外部磁場由N極指向S極。在南半球地磁場的豎直分量向上，在北半球豎直分量向下。故C正確。]3．如圖所示，水平直導(dǎo)線ab通有向右的電流I后，置于導(dǎo)線正下方原來靜止的小磁針的S極將（）A．向紙外偏轉(zhuǎn)B．向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)C．在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過90°D．不動A[根據(jù)安培定則可以確定，通電直導(dǎo)線在其下方產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場，在磁場力的作用下，小磁針N極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)、S極向紙外偏轉(zhuǎn)，A項正確。]合作探究攻重難考點1對磁感線及電流的磁場的理解情境引入助學(xué)助教如圖所示，螺線管內(nèi)部小磁針靜止時N極指向右方，螺線管內(nèi)部磁場沿什么方向？螺線管c、d端，哪端為N極？小磁針放在螺線管上方e處，靜止時N極指向什么方向？電源的a、b端，哪端為正極？提示：由c指向dd端為N極向左a端1．三種電流的磁場對比安培定則立體圖橫截面圖縱截面圖直線電流以導(dǎo)線上任意點為圓心的多組同心圓，越向外越稀疏，磁場越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場比環(huán)外強，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強磁場且比外部強，方向由S極指向N極；外部類似條形磁鐵，由N極出發(fā)回到S極2．磁感線與電場線的比較比較項目磁感線電場線相似點意義為了形象地描述磁場的方向和強弱而假想的線為了形象地描述電場的方向和強弱而假想的線方向線上各點的切線方向就是該點的磁場方向線上各點的切線方向就是該點的電場方向疏密表示磁場強弱表示電場強弱特點在空間不相交、不相切、不中斷除電荷處外，在空間不相交、不相切、不中斷不同點閉合曲線始于正電荷或無窮遠處，止于負電荷或無窮遠處。不閉合的曲線【例1】當(dāng)導(dǎo)線中分別通以圖示方向的電流，小磁針靜止時北極指向讀者的是（）C[通電直導(dǎo)線電流從左向右，根據(jù)右手螺旋定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌龇较虼怪奔埫嫦蚶铮孕〈裴橃o止時北極背離讀者，故A錯誤；通電直導(dǎo)線電流豎直向上，根據(jù)右手螺旋定則，磁場的方向為逆時針（從上向下看），因此小磁針靜止時北極背離讀者，故B錯誤；環(huán)形導(dǎo)線的電流方向如題圖C所示，根據(jù)右手螺旋定則，則有小磁針?biāo)幍奈恢么艌龇较虼怪奔埫嫦蛲?，所以小磁針靜止時北極指向讀者，故C正確；根據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合電流的方向，則通電螺線管的內(nèi)部磁場方向由右向左，則小磁針靜止時北極指向左，故D錯誤。]規(guī)律方法環(huán)形電流的等效磁場（1）環(huán)形電流的磁場與小磁針的相同，應(yīng)用安培定則時，拇指所指的方向應(yīng)該是環(huán)內(nèi)磁場的方向，也是等效小磁針N極的方向。（2）通電螺線管的磁場相當(dāng)于條形磁鐵，其外部的磁感線是由N極指向S極；內(nèi)部是由S極指向N極。eq\o([跟進訓(xùn)練])1．如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線周圍有三只小磁針a、b、c，閉合開關(guān)S后，三只小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是（）A．全向里B．全向外C．a(chǎn)向里，b、c向外D．a(chǎn)、c向外，b向里D[開關(guān)閉合后，環(huán)形電流中存在順時針方向的電流，根據(jù)安培定則可判知：環(huán)內(nèi)磁場方向垂直于紙面向里，環(huán)外磁場方向垂直于紙面向外。磁場的方向就是小磁針靜止時N極的指向，所以小磁針b向里偏轉(zhuǎn)，小磁針a、c向外偏轉(zhuǎn)。]考點2對磁場及地磁場的理解情境引入助學(xué)助教指南針是我國古代四大發(fā)明之一，它對促進人類航海事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，但在古代指南針為什么指南曾是一個不解之謎，你知道指南針為什么指南嗎？提示：因為地球是個大磁體，它對指南針有力的作用。1．磁場的性質(zhì)（1）客觀存在性：與電場一樣，也是一種物質(zhì)，是一種看不見而又客觀存在的特殊物質(zhì)。存在于磁體、通電導(dǎo)線、運動電荷、變化電場、地球的周圍。（2）方向性：人們規(guī)定，磁場中任一點小磁針北極（N極）的受力方向（或小磁針靜止時N極的指向）為該處的磁場方向。（3）基本性質(zhì)：對放入其中的磁極、電流、運動的電荷有力的作用，而且磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流間的相互作用都是通過磁場發(fā)生的。2．地磁場的特征（1）地磁場的方向：①地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下。②在赤道正上方，距離地球表面高度相等的點，磁場的強弱相同，且方向水平向北。③在南半球，地磁場方向向北偏向上方；在北半球，地磁場方向向北偏向下方。（2）磁偏角的形成：磁偏角是小磁針的指向與正南、正北方向間的夾角。磁偏角的存在是因為地球的地理兩極與地磁兩極并不重合，小磁針靜止時，它的兩極分別指向地磁兩極而不是地理兩極，所以產(chǎn)生了磁偏角。【例2】中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意圖如圖所示。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是（）A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近C．地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用C[地理南、北極與地磁場存在一個夾角，稱為磁偏角，故地理南、北極與地磁場的南、北極不重合，A正確；地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，B正確；由于地磁場中某點的磁場方向沿該點的磁感線切線方向，故只有赤道處磁場方向與地面平行，C錯誤；在赤道處磁場方向水平，而射線是帶電的粒子，運動方向垂直磁場方向，根據(jù)左手定則可得射向赤道的帶電宇宙射線粒子受到洛倫茲力的作用，D正確。]規(guī)律方法地球上位置不同地磁場也不同（1）地球上不同的地點地磁場的方向不同，水平分量由南指向北，豎直分量在南半球豎直向上，在北半球豎直向下。因此當(dāng)涉及地磁場的問題時，要注意明確在地球上的位置。（2）在兩極附近磁場最強，赤道附近磁場最弱。eq\o([跟進訓(xùn)練])2．地球是一個大磁體：①在地面上放置一個小磁針，小磁針的南極指向地磁場的南極；②地磁場的北極在地理南極附近；③赤道附近地磁場的方向和地面平行；④北半球地磁場方向相對地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的。以上關(guān)于地磁場的描述正確的是（）A．①②④ B．②③④C．①⑤ D．②③D[地球的磁場與條形磁鐵的磁場相似，其特點主要有：（1）地磁場的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。（2）地磁場的水平分量總是從地理南極指向北極，而豎直分量則南北相反，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，距離地球表面相等的各點，磁場的強弱相同，且方向水平向北。故正確答案為D．]當(dāng)堂達標(biāo)固雙基1．（多選）關(guān)于磁體與磁體間、磁體與電流間、電流與電流間相互作用的示意圖，以下正確的是（）A．磁體?磁場?磁體 B．磁體?磁場?電流C．電流?電場?電流 D．電流?磁場?電流ABD[磁體與磁體間、電流與磁體間、電流與電流間的相互作用都是通過磁場來傳遞的。選項A、B、D正確。]2．如圖是鐵棒甲與鐵棒乙內(nèi)部各分子電流取向的示意圖，甲棒內(nèi)部各分子電流取向是雜亂無章的，乙棒內(nèi)部各分子電流取向大致相同，則下列說法中正確的是（）甲乙A．兩棒均顯磁性B．兩棒均不顯磁性C．甲棒不顯磁性，乙棒顯磁性D．甲棒顯磁性，乙棒不顯磁性C[甲棒內(nèi)部分子電流的取向雜亂無章，分子電流產(chǎn)生的磁場相互抵消，故對外不顯磁性；乙棒內(nèi)部分子電流的取向大致相同，對外顯示磁性。故C正確。]3．關(guān)于磁感線和電場線，下列說法中正確的是（）A．磁感線是閉合曲線，而電場線不是閉合曲線B．磁感線和電場線都是一些互相平行的曲線C．磁感線起始于N極，終止于S極；電場線起始于正電荷，終止于負電荷D．磁感線和電場線都只能分別表示磁場和電場的方向A[電場線起始于正電荷（或無窮遠），終止于無窮遠（或負電荷），即電場線不是閉合曲線。而磁感線在磁體外部從N極指向S極，內(nèi)部從S極指向N極，內(nèi)外構(gòu)成閉合曲線，A對，C錯；無論是磁感線還是電場線，都是既有直線，也有曲線，B錯；磁感線和電場線都能表示場的大小和方向，D錯。]4．下列各選項中是直線電流、環(huán)形電流磁場的磁感線分布圖，其中電流方向與磁感線方向的關(guān)系正確的是（）A[電流方向向上，由右手螺旋定則可得磁場方向為逆時針方向（從上向下看），故A正確；電流方向向下，由右手螺旋定則可得磁場方