第1節(jié)　磁場　磁感線 教學(xué)設(shè)計(jì)

第1節(jié)磁場磁感線[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解磁現(xiàn)象，知道磁場的性質(zhì)。2．了解電流的磁效應(yīng)，體會奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的重要意義。3．知道磁感線的概念，并能記住幾種常見磁場的磁感線分布特點(diǎn)。4．會用安培定則判斷電流周圍的磁場方向。5．知道安培分子電流假說的內(nèi)容，并能解釋簡單的磁現(xiàn)象。知識點(diǎn)1電和磁的聯(lián)系1．奧斯特實(shí)驗(yàn)：把導(dǎo)線沿南北方向放置在指向南北的磁針上方，通電時磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。2．實(shí)驗(yàn)意義：奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，即電流可以產(chǎn)生磁場，首先揭示了電與磁的聯(lián)系。知識點(diǎn)2磁場磁體與磁體之間、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，是通過磁場發(fā)生的。[判一判]1．(1)首先發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的是丹麥物理學(xué)家奧斯特。()(2)電流和電流之間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的。()提示：(1)√(2)×知識點(diǎn)3磁感線1．定義：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)磁場的方向一致。2．特點(diǎn)(1)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱。磁場強(qiáng)的地方，磁感線較密；磁場弱的地方，磁感線較疏。(2)磁感線某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。知識點(diǎn)4安培定則電流的磁場方向可以用安培定則(右手螺旋定則)判斷。(1)直線電流的磁場方向的判斷：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。(2)環(huán)形(螺線管)電流的磁場方向的判斷：讓右手彎曲的四指與環(huán)形(或螺線管)電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線(或螺線管)軸線上磁場的方向。[判一判]2．(1)通電直導(dǎo)線周圍磁場的磁感線是以導(dǎo)線為圓心的圓。()(2)通電螺線管周圍的磁場類似于條形磁鐵周圍的磁場。()提示：(1)√(2)√知識點(diǎn)5安培分子電流假說1．安培認(rèn)為，在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流，即分子電流。分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個磁極。2．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時，鐵棒對外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無章時，鐵棒對外不顯磁性。1．(電流的磁效應(yīng))如圖所示，在長直導(dǎo)線A通電后，小磁針靜止在圖示位置，則直導(dǎo)線中的電流方向和P點(diǎn)的磁場方向分別為()A．垂直于紙面向里，向上 B．垂直于紙面向里，向下C．垂直于紙面向外，向上 D．垂直于紙面向外，向下解析：選B。由題意可知，小磁針N極指向即為磁場方向，根據(jù)右手螺旋定則可知，通電導(dǎo)線電流方向垂直于紙面向里，那么通電直導(dǎo)線右側(cè)的P點(diǎn)的磁場方向向下，故A、C、D錯誤，B正確。2．(對磁感線的理解)下列關(guān)于磁感線的說法不正確的是()A．磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向B．磁場中兩條磁感線一定不相交C．地球的地理北極的磁感線由地面指向空中D．磁感線分布較密的地方，磁場較強(qiáng)解析：選C。磁感線上某點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向，A正確；兩條磁感線若相交，在交點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度就有兩個方向，所以磁場中兩條磁感線一定不相交，B正確；地球的地理北極在地磁場S極附近，所以磁感線由空中指向地面，C錯誤；磁感線分布較密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，D正確。3．(對磁感線的理解)某磁場的磁感線如圖所示，則下列說法中正確的是()A．M點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的磁場方向垂直B．M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場弱C．M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場強(qiáng)D．M點(diǎn)的磁場方向和N點(diǎn)的磁場方向相同解析：選C。M點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的磁場方向相同，A錯誤；磁感線越密集的地方磁場越強(qiáng)，則M點(diǎn)的磁場比N點(diǎn)的磁場強(qiáng)，B錯誤，C正確；磁感線的切線方向是磁場的方向，因M點(diǎn)切線方向與N點(diǎn)的切線方向不同，則M點(diǎn)的磁場方向和N點(diǎn)的磁場方向不相同，D錯誤。4．(安培定則的應(yīng)用)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()解析：選C。通電直導(dǎo)線電流從左向右，根據(jù)右手螺旋定則，小磁針?biāo)幍奈恢么艌龇较虼怪庇诩埫嫦蚶?，所以小磁針靜止時北極背離讀者，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?yàn)槟鏁r針(從上向下看)，因此小磁針靜止時北極背離讀者，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庇诩埫嫦蛲?，所以小磁針靜止時北極指向讀者，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，D錯誤。探究一電流的磁效應(yīng)1．奧斯特實(shí)驗(yàn)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)，沿南北方向放置的導(dǎo)線通電后，其下方的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，如圖所示。2．實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)在做奧斯特實(shí)驗(yàn)時，為排除地磁場的影響，導(dǎo)線應(yīng)南北放置。因?yàn)榈卮艌鍪剐〈裴橃o止時指向南北方向，若導(dǎo)線東西放置，小磁針有可能不偏轉(zhuǎn)。3．電流的磁效應(yīng)的意義電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，揭開了人類對電磁現(xiàn)象研究的新紀(jì)元。【例1】(多選)關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說法正確的是()A．甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場，電流對小磁針力的作用是通過小磁針的磁場發(fā)生的B．乙圖中，磁體對通電導(dǎo)線力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的C．丙圖中，電流間的相互作用是通過電流的磁場發(fā)生的D．丙圖中，電流間的相互作用是通過電荷的電場發(fā)生的[解析]題圖甲中，電流對小磁針力的作用是通過電流的磁場發(fā)生的；題圖乙中，磁體對通電導(dǎo)線力的作用是通過磁體的磁場發(fā)生的；題圖丙中，電流對另一個電流力的作用是通過該電流的磁場發(fā)生的，B、C正確。[答案]BC[針對訓(xùn)練1]如圖所示的裝置中，當(dāng)接通電源后，小磁針A的指向如圖所示，則()A．小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn)B．小磁針B的N極向紙里轉(zhuǎn)C．小磁針B不轉(zhuǎn)動D．因電流未標(biāo)出，所以無法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動解析：選A。由題圖可知，根據(jù)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，所以通電螺線管的左端是S極，右端是N極；根據(jù)安培定則可以判斷電流從螺線管的左端進(jìn)電流，從右端出電流，所以電源的左端是正極，右端是負(fù)極。而小磁針B在電流產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)安培定則可知，N極的指向垂直于紙面向外，故A正確，B、C、D錯誤。探究二對磁感線的理解1．磁感線的特點(diǎn)(1)為形象描述磁場而引入的假想曲線，實(shí)際并不存在。(2)磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，磁感線在某點(diǎn)的切線方向表示磁場的方向。(3)磁感線在磁體外部從N極出發(fā)回到S極，在磁體內(nèi)部從S極指向N極，即磁感線是閉合的曲線，它不相交。2．磁感線與電場線的比較磁感線電場線不同點(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)相同點(diǎn)引入目的為形象描述場而引入的假想線，實(shí)際不存在疏密場的強(qiáng)弱切線方向場的方向是否相交不相交特別提醒：(1)在沒畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場存在。(2)若多個磁體或電流的磁場在空間某區(qū)域疊加，磁感線描述的是疊加后的磁場的磁感線分布情況，不能認(rèn)為該區(qū)域有多條磁感線相交?！纠?】(多選)下列關(guān)于電場線和磁感線的說法中，正確的是()A．電場線和磁感線都是電場或磁場中實(shí)際存在的線B．磁場中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)雜電場中的電場線是可以相交的C．電場線是一條不閉合曲線，而磁感線是一條閉合曲線D．電場線越密的地方，電場越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場也越強(qiáng)[解析]電場線和磁感線都是假想的，在空間不是實(shí)際存在的線，故A錯誤；電場線和磁感線均不能相交，若相交則在同一位置出現(xiàn)了兩個方向，故B錯誤；磁感線在磁體的周圍是從磁體的N極出發(fā)回到S極，在磁體的內(nèi)部，磁感線是從磁體的S極出發(fā)，回到N極，所以磁感線是閉合的，而電場線從正電荷或無窮遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷，不相交不閉合，故C正確；電場線越密的地方，電場越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場也越強(qiáng)，故D正確。[答案]CD探究三應(yīng)用安培定則分析電流的磁場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(diǎn)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(qiáng)，磁感線越向外越稀疏通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場且比外部強(qiáng)，方向由S極指向N極，外部類似條形磁鐵，由N極指向S極【例3】電流的磁效應(yīng)揭示了電與磁的關(guān)系。下面四幅圖中描述磁場方向與電流方向之間的關(guān)系，其中磁感線分布正確的是()[解析]根據(jù)安培定則可知，因電流方向向上，導(dǎo)線右側(cè)磁場方向垂直向里，而左側(cè)則是垂直向外，故A正確；同理，根據(jù)安培定則可知，因電流方向從右旋轉(zhuǎn)到左，則螺線管內(nèi)部磁場方向由左向右，因此左端是S極，右端是N極，故B錯誤；同理，根據(jù)安培定則可知，因環(huán)形電流向里，則環(huán)形導(dǎo)線內(nèi)部磁場方向從右向左，故C錯誤；因電流豎直向下，依據(jù)安培定則可知，磁場方向應(yīng)該是順時針方向(從上往下看)，故D錯誤。[答案]A[針對訓(xùn)練2]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向里解析：選D。線圈中的電流方向?yàn)轫槙r針方向，根據(jù)安培定則a、cN極向外，bN極向里，故D正確，A、B、C錯誤。(限時：15分鐘)1．關(guān)于分子電流，下面說法中正確的是()A．分子電流假說最初是由法國學(xué)者法拉第提出的B．分子電流假說揭示了磁鐵的磁場與電流的磁場具有共同的本質(zhì)，即磁場都是由電荷的運(yùn)動形成的C．分子電流是專指分子內(nèi)部存在的環(huán)形電流D．分子電流假說無法解釋加熱“去磁”現(xiàn)象解析：選B。分子電流假說最初是由安培提出來的，A錯誤；分子電流并不是專指分子內(nèi)部存在的環(huán)形電流，分子電流假說揭示了磁鐵的磁場與電流的磁場具有共同的本質(zhì)，即磁場都是由電荷的運(yùn)動形成的，C錯誤，B正確；加熱“去磁”現(xiàn)象可以根據(jù)分子電流假說解釋，磁體受到高溫時會失去磁性，是因?yàn)榧ち业臒徇\(yùn)動使分子電流的取向又變得雜亂無章，D錯誤。2．(多選)下列說法中正確的是()A．磁場并不存在，它是人們?yōu)榱搜芯繂栴}方便而假想出來的B．同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引C．磁體和通電導(dǎo)體都能產(chǎn)生磁場D．若小磁針始終指向南北方向，則小磁針的附近一定沒有磁鐵解析：選BC。磁場是一種“場”物質(zhì)，它和我們常見的分子、原子組成的物質(zhì)不同，它是以一種“場”的形式存在的，A錯誤；由磁極間相互作用的基本規(guī)律及電流的磁效應(yīng)可知，B、C正確；若磁鐵放在小磁針的南方或北方，小磁針仍可能始終指向南北方向，故D錯誤。3．下列關(guān)于電場線和磁感線的說法正確的是()A．任意兩條磁感線不相交，兩條電場線也不相交B．電場線和磁感線都是閉合曲線C．電場線和磁感線都是電場或磁場中實(shí)際存在的線D．電場線越密的地方，同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布較密的地方，同一試探電荷所受的磁場力也越大解析：選A。任意兩條磁感線一定不相交，電場線也不相交，否則交點(diǎn)處有兩個方向，違反唯一性的特點(diǎn)，A正確；電場線是不閉合曲線，而磁感線是閉合的曲線，B錯誤；電場線和磁感線都是假想的曲線，并不存在，C錯誤；電場線越密的地方，電場強(qiáng)度越大，由公式F＝qE知同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，同一試探電荷所受的磁場力不一定越大，還與電荷的運(yùn)動方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角有關(guān)，D錯誤。4．(2022·貴州貴陽期末)下列關(guān)于甲、乙兩圖的描述或判斷正確的是()A．甲圖中的電場線和乙圖中的磁感線都是實(shí)際存在的曲線B．甲圖中的電場線和乙圖中的磁感線都既不閉合也不相交C．同一試探電荷在甲圖中a處受到的電場力一定比在b處的大D．乙圖中，a處的磁場比b處的磁場強(qiáng)，因?yàn)閎處無磁場解析：選C。題圖甲中的電場線和題圖乙中的磁感線都是不存在的曲線，A錯誤；題圖乙中的磁感線是閉合曲線，B錯誤；題圖甲中，a點(diǎn)的電場線比b點(diǎn)密，電場強(qiáng)度比b點(diǎn)大，同一試探電荷在題圖甲中a處受到的電場力一定比在b處的大，C正確；磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，在沒有畫磁感線的地方，并不表示沒有磁場，D錯誤。5．(2022·陜西咸陽期末)安培曾經(jīng)提出分子環(huán)形電流的假說來解釋為什么磁體具有磁性，他認(rèn)為在物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形的分子電流，分子電流會形成磁場，使分子相當(dāng)于一個小磁體(如圖甲所示)。以下說法正確的