课题

3.1《磁现象和磁场》

学习目标

（一）知识与技能

1、列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。

2、知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用.

3、知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

（二）过程与方法

利用电场和磁场的类比，培养比较推理能力。

（三）情感、态度与价值观

在教学中渗透物质的客观性原理。

学习重、难点

磁场的物质性和基本特性

学法指导

本节学习电流的磁场这一重要的物理现象及通电螺线管和电磁铁这些重要的电磁学器材，应掌握的知识较多。可及时总结、巩固，本节知识的学习过程，主要运用实验探究的方法。

课

前

预

习

1．物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的属性叫做        ；具有磁性的       叫做磁体；磁体上磁性最强的部分叫做        ；磁体有两个磁极：南极、北极。同名磁极相互     ，异名磁极相互      。

2．丹麦物理学家        首先发现电流周围也存在着磁场。

3．磁场是存在于     或电流周围空间的一种客观存在的      ；磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的作用都是通过         来传递的。

4．规定在磁场中的任意一点小磁针    受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．

5．地球本身在地面附近空间产生的磁场，叫做             。地磁场的分布大致就像一个      磁铁外面的磁场。

预

习

评

价

1、天然磁石的主要成分是          ，现使用的磁铁多是用          、         、         等金属或用             制成的。天然磁石和人造磁铁都叫做            ，它们能吸引             的性质叫磁性。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最         的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指       的磁极叫做南极（S极），指       的磁极叫做北极（N极）。

2、自然界中的磁体总存在着       个磁极，同名磁极相互        ，异名磁极相互         。

★3、重做奥斯特实验：

该实验说明了                                                    

该实验成功的关键                                                

奥斯特的贡献是发现了电流的          。

4、磁体与磁体之间的相互作用是通过      发生的。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也是通过        发生的。

磁体周围、电流周围都存在着磁场、所有磁作用都是通过磁场发生的，磁场和电场一样都是一种客观物质，是客观存在的，虽然看不见摸不着，但是很多磁现象感知了它的存在。

在同一空间区域，可以有几个磁场共同占有，实物做不到。

结论：磁场的基本性质：                                           

回顾：电场的基本性质：                                                   

5、地球是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场，地磁场南极在地理        极附近，地磁北极在地理      极附近。指南针所指的南北（磁场的南北极）与地理上的南北极并不完全一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角。磁偏角最早是由        发现的。

课堂学习流程设计

用案人自我创新

【课程导学】

1、本节学习有关磁场的基本知识，通过回顾磁学的发展历史和初中学过的磁学知识，应该掌握磁场的基本概念、磁感线及其物理意义、知道磁铁、电流和地球磁场的磁感线分布情况，并会用安培定则判定磁场方向．

2、基本磁学概念：

①磁性：                               的性质。

②磁极：                              。

③磁场：：磁体周围空间存在________，它的基本性质是对放在其中的磁体或电流有_____的作用，一切磁相互作用都是一种非直接接触的相互作用，必须通过______来实现。

3、描述磁场分布的常用工具——磁感线

描述电场用电场线，描述流体用流线，描述磁场用磁感线。磁感线是指在磁场中引入的一系列曲线，其上每一点的______方向表示该点的磁场方向，也是小磁针静止时____的指向．磁感线在磁铁外部由____极到_____极，在磁铁内部由____极到_____极，构成一闭合的曲线。磁感线越密处磁场越____，磁感线越疏处磁场越____.

4、确定电流产生磁场的方向——安培定则

安培定则又称为右手螺旋定则，是确定电流磁场的基本法则，不仅适用于通电直导线，同时也适用于通电圆环和通电螺线管．对于通电直导线的磁场，使用时大拇指指向表示_____方向，弯曲的四指方向表示_____的方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示______方向，大拇指的指向表示螺线管内部的________方向

5、几种常见的磁场的磁感线分布图

①直线电流的磁场

如图3-1-1所示为直线电流的磁感线分布图，右手握住直导线，伸直的大拇指方向与       一致，弯曲的四指方向就是通电直导线在周围空间产生的     的方向．

通电直导线在周围产生的磁场是不均匀分布的，垂直于直导线方向，离直导线越远，磁场        ；反之越强．

②环形电流的磁场

如图3-1-2所示，右手弯曲的四指方向与       方向一致，伸直的大拇指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向，大拇指指向磁       的位置．

螺线管是由多个环形串联而成，所以通电螺线管与环形电流的磁场的确定的方法是相同的．

③运动电荷的磁场

电流是由电荷的定向移动形成的，电流的磁场实质是运动电荷产生的．氢原子核外的电子由于受到库仑力的作用，绕氢原子核做匀速圆周运动，产生的电流相当于一个环形电流，由于在一个周期内电子通过环上任意一个截面一次，根据电流强度的定义，电流强度大小为I=e/T [圆周运动周期满足ke2/r2=m(2π/T)2r]，判断该环形电流的磁场方向时，必须注意，弯曲的四指必须与负电荷运动的方向相反，即指向正电荷运动的方向。

④地球磁场

地磁场的磁感线的分布与条形磁铁、通电螺线管的磁场相似．如图3-1-3所示，与地理南极对应的是地磁北极，与地理北极对应的是地磁南极（不计磁偏角时）。

⑤一对条形磁铁组成的磁场分布（如图3-1-4）

⑥匀强磁场

如果某个区域里磁感应强度大小_______，且______相同，这个区域里的磁场叫做匀强磁场,匀强磁场的磁感线是一组平行且________的直线．匀强磁场是一种理想化的模型，大的异名磁极之间的磁场、通电螺旋管内部（扣除边缘区域）的磁场可以近似看作匀强磁场处理

6、关于磁偏角

指南针并不指向地球的正南和正北．公元11世纪，我国科学家通过长期的观察发现，指南针的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏离一点．也就是说地的两极和地磁的两极并不重合，这个偏差，在现代科学技术中可以用磁偏角来描述．

如图3-1-6所示，地理南北极与地磁南北极并不重合，地磁的北极（N极）在南半球南纬70010/和东经150045/的地方，地磁的南极（S极）在北半球北纬70050/和西经960的地方．

通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夹的角度叫做磁偏角．实际测量的结果指出，地球各处的磁偏角不同．

【范例精析】

例1、做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，用手拨动一下小磁针，小磁针转动180o后静止不动，由此可知通电直导线放置情况是 (   )

A．东西向        B．南北向      C．正西南       D．正西北

 解析：由于地球磁场的作用，小磁针静止时N极指向地球的北极，如果通电导线是南北方向放置的，则不论电流方向指向南还是指向北，小磁针静止时将偏离南北方向而指向东西方向，即磁针转动的角度接近900。如果通电导线是东西方向放置，通以由东向西的电流，则小磁针北极静止时仍然指向地理的北极；如果通以由西向东的电流，则小磁针静止时北极指向地理的南极。所以本题中的通电导线应东西方向放置，答案A是正确的。

 拓展：磁针的偏转是由于受到磁场的作用，做奥斯特实验时的磁针既受到地球磁场的作用，又受到通电直导线的磁场力的作用，如果导线东西方向放置（电流也是在东西方向上），则有可能出小磁针不发生新的偏转，从而误认为电流不能产生磁场，为了有效地演示电流产生的磁场使小磁针偏转的效果，演示奥斯特实验时，要求导线南北方向放置。

例2、如图3-1-7所示，在全自动洗衣机中，排水阀由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁心2动作，牵引排水阀的活塞，排除污水．牵引电磁铁结构如图所示．以下正确的是(   )                           

(A)若a,b初输入交变电流，铁心2不能吸入线圈中

(B)若a,b初输入交变电流，铁心2能吸入线圈中

(C)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为S极

(D)若某时刻输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的B为N极

解析：只要电磁铁通电就具有磁性，就可能吸合铁心，因此答案B是正确的；根据初中学过的右手螺旋定则可知，若输入控制电流时，a为正，b为负,则铁心2的右端B为N极，答案D是正确的。

 拓展：电磁铁是磁性的一种应用，常用的电磁铁大多做成形，目的是让它两个磁极可以同时吸引物体．巨大的电磁铁里可以通以强大的电流，从而产生强大的磁场，充当电磁起重机的提手，吸引起很重的铁块．

例3、已知电流磁场的磁感应线方向或N、S极方向，请在图3-1-8上标出电流方向。

解析：  根据安培定则，各图中的电流方向如图3-1-9所示。

拓展：   应用安培定则时，对于通电直导线的磁场，大母指指向表示电流的方向，弯曲的四指方向表示磁感线的环绕方向；对于通电圆环或通电螺线管，弯曲的四指方向表示电流方向，大拇指的指向表示螺线管内部的磁感线方向．

达

标

检

测

A类

1、首先发现电流产生磁场的科学家是（  ）

A、富兰克林    B、法拉第    C、安培    D、奥斯特

2、下列关系磁场的说法中，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、磁极与磁极间是直接发生作用的

D、磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生

3、地球具有磁场，宇宙中的许多天体也有磁场，围绕此话题的下列说法中正确的是：（    ）

A、         地球上的潮汐现象与地磁场有关     

B、         太阳表面的黑子、耀斑和太阳风与太阳磁场有关

C、         通过观察月球磁场和月岩磁性推断，月球内部全部是液态物质

D、        对火星观察显示，指南针不能在火星上工作

4、一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针正上方，这时磁针的N极向纸外方向偏转，这一束带电粒子可能是（ ）

A、向右飞行的正离子束                B、向左飞行的正离子束

C、向右飞行的负离子束                D、向左飞行的负离子束

5、在磁感应强度的定义式B=中，有关各物理量间的关系，下列说法中正确的是（ ）

A、B由F、I和L决定             B、F由B、I和L决定   

C、I由B、F和L决定             D、L由B、F和I决定

6、如图所示，电流从A点分两路对称地通过圆环形支路再汇合于B点，则圆环中心处O点的磁感应强度的方向是（ ）

A、垂直圆环面指向纸内            B、垂直圆环面指向纸外

C、磁感应强度为零                D、条件不足，无法判断

7、有一小段通电导线，长为1㎝，电流强度为5A，把它置入某磁场中某点，受到的磁场力为0.1N，求：该点的磁感应强度B一定是（ ）

A、B=2T    B、B≤2T    C、B≥2T    D、以上情况都有可能

8、奥斯特实验表明，通电导体和磁体一样，周围存在着     ，在磁场中的某一点，小磁针静止时       极所指的方向就是该点的磁场方向。

9、如图所示，四根长直绝缘导线处于同一平面内，它们的电流强度大小关系是，现将      根导线中的电流切断，可使得正方形ABCD的中点处的电场强度最大。

10、一根长为0.2m的直导线垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，通以3A的电流时，它受到磁场的作用力是6×10-2N，则磁场的磁感应强度B是   T；当导线的长度在原来位置缩短为原来的一半时，磁感应强度为   T。

11、在B＝2T的匀强磁场中放一根与磁场方向垂直、长度为0.8m的通电直导线，导线沿磁场方向移动了0.5m，若导线中的电流为5A，求：导线受到的磁场力以及磁场力对导线所做的功。    

12、互相垂直的两个金属圆环，环心重合，若它们通以相同的电流强度，且每个圆环中的电流在圆心处产生的磁感应强度大小均为B，那么圆心处实际的磁感应强度大小是多少？

B类

1、下列关于地磁场的描述中正确的是：（    ）

A、         指南针总是指向南北，是因为受到地磁场的作用

B、         观察发现地磁场的南北极和地理上的南北极并不重合

C、         赤道上空的磁感线由北指南

D、        地球南、北极的磁感线和海平面平行

2、磁感应强度B在国际单位制中的单位是特斯拉（符号T），关于1T下列单位中与磁感应强度单位一致的是：（   ）

A、       B、       C、        D、

3、在匀强磁场中某处P放一个长度为L=20㎝，通电电流I=0.5A的直导线，测得它受到的最大磁场力F=1.0N，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（ ）

A、零                            B、10T，方向肯定不沿竖直向上

C、0.1T，方向竖直向上             D、10T，方向竖直向上

4、如图所示，水平放置的两根平行金属轨道相距0.2m，上面有一质量为0.04㎏的均匀金属棒ab，电源电动势为6V、内阻为0.5，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒所在位施加一个磁感应强度大小为   T、方向为   的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零。（g取10m/s2）

学

习

反

思