物理选修3选修3-1第三章 磁场1 磁现象和磁场学案

1　磁现象和磁场

[学习目标]　1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质。2.了解磁现象及电流的磁效应。(重点)3.利用类比的方法，通过电场的客观存在性去理解磁场的客观存在性。(难点)4.通过类比的学习方法，体会磁现象的广泛存在性、应用性。(难点)

一、磁现象

1．磁性：磁体吸引铁质物体的性质。

2．磁极：磁体上磁性最强的区域。

(1)北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极。

(2)南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极。

(3)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

二、电流的磁效应

1．奥斯特实验

将导线沿南北方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动。

2．奥斯特实验发现了电流的磁效应，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系。

三、磁场

1．定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过磁场发生的。

2．基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。

四、地磁场

1．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。(如图所示)

2．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确的指向南北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。 (√)

(2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。 (×)

(3)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场。 (×)

(4)地磁场的N极在地理北极，S极在地理南极。 (×)

2．下列说法中，正确的是(　　)

A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的

B．电流与电流的相互作用是通过电场产生的

C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的

D．磁场和电场完全相同

A　[电流能产生磁场，在电流的周围有磁场存在，不论是磁极与磁极间，还是电流与电流间、磁极与电流间，都有相互作用的磁场力。磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的特点是对放入电场中的电荷有电场力的作用，而不会对放入静电场中的磁极产生力的作用。因此，磁场和电场是不同的，各具有自己的特点。正确答案是A。]

1.磁场的存在：磁体的周围、电流的周围都存在磁场。

2．磁场的客观性：磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的。场和实物是物质存在的两种形式。

3．磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。

4．磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的磁针，静止时N极的指向即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向。

(1)磁体和电流周围的磁场是同一种性质的场，具有相同的特点和基本性质。

(2)场是物质的另一种存在形式，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量等物质的基本属性。

【例1】　(多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　乙　　　　　　丙

A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的

B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的

C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的

D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

思路点拨：(1)磁体和电流的周围都存在磁场。

(2)磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。

BC　[甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的。综上所述，选项B、C正确。]

自然界有两种基本的物质形态：实物和场

(1)实物即具体的、有形的物质形态，由物质粒子组成。

(2)场是物质的另一种存在形态，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量、动量等物质的基本属性。

1．下列关于磁场的说法中，正确的是(　　)

A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质

B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的

C．磁体与磁体之间是直接发生作用的

D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场

A　[磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错。]

1.地磁场的特点

地磁场的方向并不是正南正北方向，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．地磁场问题的处理要点

(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．地磁场的作用

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。因此地磁场对地球上的生命有保护作用(第5节学习)。

【例2】　一科考船进行环球科考活动从北极附近出发，一路向南直到南极附近，沿途不断测量地磁场的大小和方向，他的测量结果可能是(　　)

A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向

B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向

C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角

D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角

思路点拨：弄清楚以下两个问题是解题的关键：

(1)磁体周围什么位置磁场最强？

(2)地磁两极与地理两极有什么关系？

D　[由于地磁两极与地理两极不重合，所以磁场的方向不沿正南、正北方向；由于地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面不同位置的磁场强弱不同。综上所述，选项D正确。]

对地磁场理解的三大误区

(1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当做地磁场的南极(或北极)。

(2)误认为地理两极与地磁场的两极重合。事实上，两者并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近。

(3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的。事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量。

2．地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的。以上关于地磁场的描述正确的是(　　)

A．①②④ B．②③④　　

C．①⑤　　 D．②③

D　[地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其特点主要有：

(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近。

(2)地磁场的水平分量总是从地理南极指向北极，而竖直分量则南北相反，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，距离地球表面相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北。故正确答案为D。]

1．奥斯特实验说明了(　　)

A．磁场的存在　　　 B．磁场的方向性

C．电流可以产生磁场  D．磁体间有相互作用

C　[本题考查了电流的磁效应及奥斯特实验。奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故正确答案为C。]

2．下列说法正确的是(　　)

A．只有磁铁周围才有磁场

B．电荷的周围除有电场之外还有磁场

C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的

D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场

C　[磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。]

3．如图所示，假如将一个小磁针放在地球的北极附近的磁极上方，那么小磁针的N极将(　　)

A．指北  B．指南

C．竖直向上  D．竖直向下

D　[地球北极附近的磁极是地磁的S极，其上方磁场方向竖直向下，故小磁针的N极将竖直向下，选项D正确。]