湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理 3.1 磁现象和磁场 磁感应强度 导学案

湖南省邵阳市隆回县万和实验学校高中物理 3.1 磁现象和磁场 磁感应强度 导学案

‎3.1 磁现象和磁场 磁感应强度 导学案 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质，了解磁现象及电流的磁效应．‎ ‎2．掌握地磁场的产生，理解地磁两极与地理两极的关系．3．理解磁感应强度的概念、大小、方向．‎ ‎【学习重点和难点】‎ ‎1.了解磁现象、磁场及电流的磁效应。2．地磁场中磁感线的分布。3．磁感应强度概念的建立和计算。‎ ‎【自主学习】‎ 一、磁现象 ‎1．磁性：物质具有吸引_ _、___ _、镍等物质的性质．‎ ‎2．磁体：具有___ __的物体、天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体．‎ ‎3．磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性______的区域叫磁极．任何磁体都有两个磁极，即___极和____极．‎ ‎4．磁极间的相互作用：同名磁极相互________，异名磁极相互_________．‎ 二、电流的磁效应 ‎1．奥斯特实验：将导线沿__________方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．‎ ‎2．奥斯特实验的意义：发现了______________，首次揭示了________________的联系．‎ 三、磁场 ‎1．磁场的定义 磁体或电流周围存在的一种能够对放入其中的磁体、电流和运动的电荷有 的作用客观存在的特殊物质．‎ ‎2．磁场的基本性质：对放入其中的磁体或_________产生力的作用．‎ 四、地球的磁场 ‎1．地球本身是一个大磁体，它的 N极位于____________附近，S极位于 ‎______________附近．‎ ‎2．地球的地理两极与地磁两极并不重合，磁针的指向与南北方向有一个夹角，这个夹角称做_________．如图所示．‎ 五、磁感应强度的方向 ‎1．小磁针：为了描述磁场而引入的检验用的小磁体．‎ ‎2．方向规定：小磁针静止时_________所指的方向，也即小磁针在磁场中________的受力方向为磁感应强度的方向．‎ 六、磁感应强度的大小 ‎1．定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的__________，用B表示．‎ ‎2．定义式：B＝__________.‎ ‎3．单位：特斯拉，简称特，符号T.‎ ‎【精讲点拨】‎ 一、对磁场、地磁场的认识 ‎1．磁场 ‎(1)磁场的基本特性：对处在它里面的磁极或电流有力的作用．‎ 磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间，都是通过磁场发生力的相互作用．‎ ‎(2)运动电荷的磁场：电流是由于电荷做定向移动形成的，因此运动电荷周围不但有电场，同时也产生磁场．‎ ‎(3)磁场的客观性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的，虽然我们看不见它，但可以通过很多磁现象感知它的存在，因此它与前面学过的电场一样，也是一种物质．‎ ‎2．地磁场 ‎(1)地磁场特点：地磁场的方向并不是正南正北方向的，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近．地磁场方向与正南正北方向间有一夹角叫磁偏角．‎ ‎(2)虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，一般我们认为：‎ ‎①地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．‎ ‎②在赤道正上方，地磁场方向水平向北．‎ ‎③在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．‎ ‎(3)影响：由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球．因此地磁场对地球生命有保护作用．‎ 二、对磁感应强度公式B=F/IL的理解 ‎1、在定义式中，通电导线必须垂直磁场方向放置。‎ 因为磁场中某点通电导线受力的大小除和磁场强弱有关外还和导线的方向有关。导线放入磁场中的方向不同所受磁场力不同。通电导线受力为零的地方磁感应强度B的大小不一定为零，这可能是电流方向与磁感应强度B的方向平行的原因造成的。‎ ‎2．磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关．‎ ‎3．研究磁感应强度是分步进行的，其方向由磁针受力确定，其大小根据电流元受力来计算．通电导线受力的方向不是磁场磁感应强度的方向．‎ ‎4．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”．‎ ‎5．我们要找的是磁场中某一点磁感应强度的大小，因此要把电流元放入磁场中某一点，这要求电流元要足够的短．‎ 三、磁感应强度B与电场强度E的比较 电场强度E是描述电场的力的性质的物理量，磁感应强度B是描述磁场的力的性质的物理量．现把这两个物理量比较如下：‎ ‎ ‎ 电场强度 磁感应强度 定义的依据 ‎①电场对电荷q有作用力F ‎②对电场中任一点，＝恒量(由电场决定)‎ ‎③对不同点，一般说恒量的值不同 ‎④比值可表示电场的强弱 ‎①磁场对直线电流I有作用力F ‎②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关．在只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，＝恒量(由磁场决定)‎ ‎③对不同点，一般说恒量的值不同 ‎④比值可表示磁场的强弱 定义 E＝ B＝ 物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长‎1 m、通入的电流为‎1 A的导线所受安培力的大小 方向 是一个矢量 某点的电场强度方向就是通过该点的电场线的切线方向，也是放入该点正电荷的受力方向 是一个矢量 某点的磁感应强度方向就是通过该点的磁感线的切线方向，也是放入该点小磁针N极受力方向．(实际上通电导线受力方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直)‎ 大小 可以用电场线形象地表示——切线方向表示E的方向，疏密程度表示E的大小 可以用磁感线形象地表示——切线方向表示B的方向，疏密程度表示B的大小 单位 ‎1 N/C＝1 V/m ‎1 T＝1 N/(A·m)‎ 四．电场和磁场的比较 电场与磁场都是“场”，通过对比可加深对磁场的理解．二者的异同点列表如下：‎ 对象 内容 电场 磁场 产生 电荷周围存在电场 磁体或电流周围存在磁场 场强 大小 电场强度：E＝，是反映电场性质的物理量，其中q为检验电 磁感应强度：B＝ 荷 ‎，是反映磁场性质的物理量，其中IL为检验电流元，磁场力F的大小与电流I的方向有关，当I垂直于B时，F最大 方向 规定：正电荷在电场中某点的受力方向为该点的电场方向 规定：小磁针静止时N极在磁场中的受力方向为该点的磁场方向 相互作用 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 同名磁极相互排斥 异名磁极相互吸引 ‎【典例剖析】‎ 类型一 对磁现象和磁场的理解 例1、铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B时，下述说法中正确的是(　 　)‎ A．A、B一定相互吸引 B．A、B一定相互排斥 C．A、B间可能无磁场力作用 D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥 ‎【跟踪发散】　1－1：如果你看过中央电视台体育频道的围棋讲座就会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来．原来，棋盘和棋子都是由磁性材料制成的．棋子不会掉落是因为(　　)‎ A．质量小，重力可以忽略不计 B．受到棋盘对它向上的摩擦力 C．棋盘对它的吸引力与重力平衡 D．它一方面受到棋盘的吸引，另一方面还受到空气的浮力 类型二 对奥斯特实验的理解 例2、在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是(　 　)‎ A． 沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上 B．沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方 C．电流沿南北方向放置在磁针的正上方 D．电流沿东西方向放置在磁针的正上方 类型三 对磁感应强度的理解 例3、‎ ‎【跟踪发散】3-1　有关磁感应强度的方向，下列说法正确的是(　　)‎ A．B的方向就是小磁针N极所指的方向 B．B的方向与小磁针在任何情况下N极受力方向一致 C．B的方向就是通电导线的受力方向 D．B的方向就是该处磁场的方向 类型四 磁感应强度和磁场力的计算 例4、在磁场中某一点放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长‎1 cm，电流为‎5 A，所受磁场力为5×10－2 N．求：(1)这点的磁感应强度是多大？若电流增加为‎10 A，所受磁场力为多大？‎ ‎(2)若让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？‎ ‎【跟踪发散】4－1：一根长为‎20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，当导线中的电流为‎0.05 A时，它所受到的磁场力可能为______________ N.‎ ‎【巩固拓展训练】‎ ‎1．奥斯特实验说明了( )‎ A．磁场的存在 　 B．磁场具有方向性 C．通电导线周围存在磁场 D．磁体间有相互作用 ‎2．下列关于磁场的说法中,正确的是( )‎ A．磁场跟电场一样,是一种物质 B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场 C．指南针指南说明地球周围有磁场 D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的 ‎3．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是(　　)‎ A.　　 B. C. D. ‎4．由磁感应强度的定义式B＝可知，下列说法正确的是(　　)‎ A．磁感应强度B与磁场力F成正比，与电流元IL成反比 B．同一段通电导线垂直于磁场放在不同磁场中，所受的磁场力F与磁感应强度B成正比 C．公式B＝只适用于匀强磁场 D．只要满足L很短，I很小的条件，B＝对任何磁场都适用 ‎5．将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各量间关系的是(　　)‎ ‎6．在磁场中某一点，已经测出一段‎0.5 cm长的导线中通入‎0.01 A电流时，受到的安培力为5.0×10－6 N，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该点磁感应强度大小一定是0.1 T B．该点磁感应强度大小一定不小于0.1 T C．该点磁感应强度大小一定不大于0.1 T D．该点磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向 ‎7．在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝‎20 cm，通电电流I＝‎0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上．现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　)‎ A．零 B．10 T，方向竖直向上 C．0.1 T，方向竖直向下 D．10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向 ‎8．一根长为‎0.2 m通电导线，导线中的电流为‎2 A，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是(　　)‎ A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0‎ ‎9．关于磁感应强度为B，电流强度I、导线长L和导线所受磁场力F的关系，下列说法中正确的是（　）‎ A．在B＝0的地方，F一定等于零 B．在F＝0的地方，B一定等于零 C．若B＝1 T，I＝‎1 A，L＝‎1 m，则F一定等于1 N D．若L＝‎1 m，I＝‎1 A，F＝1 N，则B一定等于1 T ‎10、关于电场强度和磁感应强度，下列说法正确的是 （ ）‎ A．由真空中点电荷的场强公式可知，当时其电场强度趋近于无穷大 B．电场强度的定义式适用于任何电场 C．由公式可知，一小段通电导体在某处不受磁场力，说明此处一定无磁场 D．磁感应强度的方向就是置于该处的通电导体的受力方向 ‎11、如果北半球某处地磁场的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各为多大？‎