2020学年高中物理第三章 磁场

2020学年高中物理第三章 磁场

第三章　磁场 ‎ ‎1　磁现象和磁场 教学建议 可以结合生活生产中涉及的磁体实物(磁铁、磁针、喇叭、磁盘、磁带、磁卡、电动机、电流表等)和磁体间相互作用的小实验来形象生动地认识磁现象。教师应该设置一些具体的问题情境引导学生关注生活实际,培养学以致用的意识。例如可以引导学生对生活中的磁现象或磁现象的应用做归类整理,对物质的磁性做小课题研究,应用磁现象做一些小发明、小制作等。可以通过指导学生阅读有关材料,回忆初中所学的人们对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用。‎ 学生在初中学习奥斯特实验时,可能觉得实验现象很简单,奥斯特也只是“碰巧”获得了这个意义重大的发现。教学中要让学生体会到奥斯特发现电流磁效应的历史背景:一方面,随着对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化,自然界各种运动形式之间存在着必然的相互联系的思想在哲学界和科学界逐步形成,寻找电和磁的联系,正是在这种哲学信念的支配下的有意识的探索活动;另一方面,在奥斯特实验前人们见到的力都是“纵向力”,这种思维定式给实验研究带来了很大的障碍,奥斯特的发现是人类遇到的第一个“横向作用”,在当时的历史条件下,给人一种豁然开朗的感觉。‎ 对于学生来说,“场”毕竟是一个抽象的概念,可以引导学生研究两个具体的磁场——地磁场和通电直导线的磁场,来深化学生对磁场的认识。有条件的话,可以让学生分组实验,研究通电直导线的磁场,做实验时可以分为四种情形观察、记录并分析现象:水平通电直导线在小磁针的正上方时,让电流分别由南向北流和由北向南流;水平通电直导线在小磁针的正下方时,让电流分别由南向北和由北向南流。‎ 对于地球的磁场,教学中除指导学生阅读教材了解这些知识外,还应让学生认识并能够清楚地表述地磁场的空间立体分布情况,锻炼学生的空间想象力和空间表述能力。‎ 参考资料 地球磁场的起源及磁极 关于地球磁场的来源,早期历史上曾有来自北极星的传说,但是到公元17世纪初人类就已经认识到地球本身就是一个巨大的磁体,不过当时仍不清楚地球磁场是怎样产生的。随着科学的发展,对于地球磁场的观测和地球结构的研究不断增多和深入,对地球磁场的来源先后提出了10多种学说,在这些学说中,只有发电机学说(又称磁流体发电机学说)在观测、实验和理论研究上得到较多的认证,是目前研究和应用较多的地球磁场学说。但是由于地球内部结构较复杂,影响地球磁场的因素又很多,因此这方面的观测、实验和理论等方面的研究仍在不断地进行。左下图是地球内部构造与地球磁场的示意图,地球从外到内分为地壳层(岩石层)、地幔层、外地核层和内地核层。地壳主要为硅—铝氧化物和硅—镁氧化物等;地幔层主要为铁—镁硅酸盐和铁的氧化物和硫化物;外地核层和内地核层主要为金属铁(约90%)和镍(约10%),外地核层呈液态,内地核层呈固态。从地壳层到内地核层,温度越来越高,压力也越来越大。地球磁场主要产生在液态金属的外地核层。‎ 地球是个大磁体,在地球周围空间存在着磁场,即地磁场。实验证明,地磁极和地理的南北极并不完全重合,而且地磁场磁感线的两个汇集点并不在地面上,而是在地面下。它们间的距离比地球直径短,而且两个磁极的连线不经过地心。由于地球的磁极与地理两极并不完全重合,所以磁针所指的南北方向仅仅是近似的,在地球上磁针北极指向地球地理北极方向(其实所指的是地球磁体的南极)。磁针静止时所指的方向跟实际南北方向之间的夹角叫磁偏角,用φ表示,如上面右图所示。各地的φ值不同。‎