第1節(jié)　磁場(chǎng)　磁感線 教學(xué)設(shè)計(jì)

第1節(jié)磁場(chǎng)磁感線[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解磁現(xiàn)象，知道磁場(chǎng)的性質(zhì)。2．了解電流的磁效應(yīng)，體會(huì)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(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)。4．會(huì)用安培定則判斷電流周圍的磁場(chǎng)方向。5．知道安培分子電流假說(shuō)的內(nèi)容，并能解釋簡(jiǎn)單的磁現(xiàn)象。知識(shí)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(shí)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(chǎng)，首先揭示了電與磁的聯(lián)系。知識(shí)點(diǎn)2磁場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)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?jiàn)W斯特。()(2)電流和電流之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的。()提示：(1)√(2)×知識(shí)點(diǎn)3磁感線1．定義：在磁場(chǎng)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(chǎng)的方向一致。2．特點(diǎn)(1)磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁場(chǎng)強(qiáng)的地方，磁感線較密；磁場(chǎng)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(shí)點(diǎn)4安培定則電流的磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的方向。[判一判]2．(1)通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)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(chǎng)類似于條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)。()提示：(1)√(2)√知識(shí)點(diǎn)5安培分子電流假說(shuō)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(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。2．當(dāng)鐵棒中分子電流的取向大致相同時(shí)，鐵棒對(duì)外顯磁性；當(dāng)鐵棒中分子電流的取向變得雜亂無(wú)章時(shí)，鐵棒對(duì)外不顯磁性。1．(電流的磁效應(yīng))如圖所示，在長(zhǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向向下，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。2．(對(duì)磁感線的理解)下列關(guān)于磁感線的說(shuō)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(chǎng)方向B．磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(gè)方向，所以磁場(chǎng)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(chǎng)S極附近，所以磁感線由空中指向地面，C錯(cuò)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(duì)磁感線的理解)某磁場(chǎng)的磁感線如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是()A．M點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向垂直B．M點(diǎn)的磁場(chǎng)比N點(diǎn)的磁場(chǎng)弱C．M點(diǎn)的磁場(chǎng)比N點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)D．M點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和N點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同解析：選C。M點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，A錯(cuò)誤；磁感線越密集的地方磁場(chǎng)越強(qiáng)，則M點(diǎn)的磁場(chǎng)比N點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)，B錯(cuò)誤，C正確；磁感線的切線方向是磁場(chǎng)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(chǎng)方向和N點(diǎn)的磁場(chǎng)方向不相同，D錯(cuò)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(shí)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?chǎng)方向垂直于紙面向里，所以小磁針靜止時(shí)北極背離讀者，A錯(cuò)誤；通電直導(dǎo)線電流豎直向上，根據(jù)右手螺旋定則，磁場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針(從上向下看)，因此小磁針靜止時(shí)北極背離讀者，B錯(cuò)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?chǎng)方向垂直于紙面向外，所以小磁針靜止時(shí)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(chǎng)方向由右向左，則小磁針靜止時(shí)北極指向左，D錯(cuò)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?jiàn)W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(shí)，為排除地磁場(chǎng)的影響，導(dǎo)線應(yīng)南北放置。因?yàn)榈卮艌?chǎng)使小磁針靜止時(shí)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(kāi)了人類對(duì)電磁現(xiàn)象研究的新紀(jì)元?！纠?】(多選)關(guān)于磁鐵、電流間的相互作用，下列說(shuō)法正確的是()A．甲圖中，電流不產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)小磁針的磁場(chǎng)發(fā)生的B．乙圖中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的C．丙圖中，電流間的相互作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的D．丙圖中，電流間的相互作用是通過(guò)電荷的電場(chǎng)發(fā)生的[解析]題圖甲中，電流對(duì)小磁針力的作用是通過(guò)電流的磁場(chǎng)發(fā)生的；題圖乙中，磁體對(duì)通電導(dǎo)線力的作用是通過(guò)磁體的磁場(chǎng)發(fā)生的；題圖丙中，電流對(duì)另一個(gè)電流力的作用是通過(guò)該電流的磁場(chǎng)發(fā)生的，B、C正確。[答案]BC[針對(duì)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(dòng)D．因電流未標(biāo)出，所以無(wú)法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動(dòng)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(chǎng)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(cuò)誤。探究二對(duì)磁感線的理解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(chǎng)線的比較磁感線電場(chǎng)線不同點(diǎn)閉合曲線不閉合，起始于正電荷或無(wú)限遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷或無(wú)限遠(yuǎn)相同點(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)的方向是否相交不相交特別提醒：(1)在沒(méi)畫磁感線的地方，并不表示沒(méi)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?！纠?】(多選)下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法中，正確的是()A．電場(chǎng)線和磁感線都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線B．磁場(chǎng)中兩條磁感線一定不相交，但在復(fù)雜電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是可以相交的C．電場(chǎng)線是一條不閉合曲線，而磁感線是一條閉合曲線D．電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場(chǎng)也越強(qiáng)[解析]電場(chǎng)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(cuò)誤；電場(chǎng)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(gè)方向，故B錯(cuò)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(chǎng)線從正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)出發(fā)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷，不相交不閉合，故C正確；電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越密的地方，磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)越弱環(huán)形電流內(nèi)部磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向由左向右，因此左端是S極，右端是N極，故B錯(cuò)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(chǎng)方向從右向左，故C錯(cuò)誤；因電流豎直向下，依據(jù)安培定則可知，磁場(chǎng)方向應(yīng)該是順時(shí)針?lè)较?從上往下看)，故D錯(cuò)誤。[答案]A[針對(duì)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(kāi)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(shí)針?lè)较?，根?jù)安培定則a、cN極向外，bN極向里，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。(限時(shí)：15分鐘)1．關(guān)于分子電流，下面說(shuō)法中正確的是()A．分子電流假說(shuō)最初是由法國(guó)學(xué)者法拉第提出的B．分子電流假說(shuō)揭示了磁鐵的磁場(chǎng)與電流的磁場(chǎng)具有共同的本質(zhì)，即磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)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(shuō)無(wú)法解釋加熱“去磁”現(xiàn)象解析：選B。分子電流假說(shuō)最初是由安培提出來(lái)的，A錯(cuò)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(shuō)揭示了磁鐵的磁場(chǎng)與電流的磁場(chǎng)具有共同的本質(zhì)，即磁場(chǎng)都是由電荷的運(yùn)動(dòng)形成的，C錯(cuò)誤，B正確；加熱“去磁”現(xiàn)象可以根據(jù)分子電流假說(shuō)解釋，磁體受到高溫時(shí)會(huì)失去磁性，是因?yàn)榧ち业臒徇\(yùn)動(dòng)使分子電流的取向又變得雜亂無(wú)章，D錯(cuò)誤。2．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．磁場(chǎng)并不存在，它是人們?yōu)榱搜芯繂?wèn)題方便而假想出來(lái)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(chǎng)D．若小磁針始終指向南北方向，則小磁針的附近一定沒(méi)有磁鐵解析：選BC。磁場(chǎng)是一種“場(chǎng)”物質(zhì)，它和我們常見(jiàn)的分子、原子組成的物質(zhì)不同，它是以一種“場(chǎng)”的形式存在的，A錯(cuò)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(cuò)誤。3．下列關(guān)于電場(chǎng)線和磁感線的說(shuō)法正確的是()A．任意兩條磁感線不相交，兩條電場(chǎng)線也不相交B．電場(chǎng)線和磁感線都是閉合曲線C．電場(chǎng)線和磁感線都是電場(chǎng)或磁場(chǎng)中實(shí)際存在的線D．電場(chǎng)線越密的地方，同一試探電荷所受的電場(chǎng)力越大；磁感線分布較密的地方，同一試探電荷所受的磁場(chǎng)力也越大解析：選A。任意兩條磁感線一定不相交，電場(chǎng)線也不相交，否則交點(diǎn)處有兩個(gè)方向，違反唯一性的特點(diǎn)，A正確；電場(chǎng)線是不閉合曲線，而磁感線是閉合的曲線，B錯(cuò)誤；電場(chǎng)線和磁感線都是假想的曲線，并不存在，C錯(cuò)誤；電場(chǎng)線越密的地方，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，由公式F＝qE知同一試探電荷所受的電場(chǎng)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(chǎng)力不一定越大，還與電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角有關(guān)，D錯(cuò)誤。4．(2022·貴州貴陽(yáng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)力一定比在b處的大D．乙圖中，a處的磁場(chǎng)比b處的磁場(chǎng)強(qiáng)，因?yàn)閎處無(wú)磁場(chǎng)解析：選C。題圖甲中的電場(chǎng)線和題圖乙中的磁感線都是不存在的曲線，A錯(cuò)誤；題圖乙中的磁感線是閉合曲線，B錯(cuò)誤；題圖甲中，a點(diǎn)的電場(chǎng)線比b點(diǎn)密，電場(chǎng)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(chǎng)力一定比在b處的大，C正確；磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，在沒(méi)有畫磁感線的地方，并不表示沒(méi)有磁場(chǎng)，D錯(cuò)誤。5．(2022·陜西咸陽(yáng)期末)安培曾經(jīng)提出分子環(huán)形電流的假說(shuō)來(lái)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(huì)形成磁場(chǎng)，使分子相當(dāng)于一個(gè)小磁體(如圖甲所示)。以下說(shuō)法正確的