高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 磁场 磁感线学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 磁场 磁感线学案设计，共8页。学案主要包含了学习目标，课前预习，学习过程等内容，欢迎下载使用。
1．了解磁现象。了解电和磁的联系，了解电流磁效应的发现过程。体会奥斯特发现的重要意义，体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感。
2．知道磁场的基本特性。知道磁感线，知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象。
3．会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
4．了解安培分子电流假说。
【课前预习】
一、电和磁的联系
1．磁极：自然界中的磁体总是存在两个磁极。
2．磁极间的作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
3．电流的磁效应
(1)奥斯特实验：通电导线放在小磁针上方，使小磁针发生了偏转。
(2)实验结论：电流可以产生磁场——发现了电流的磁效应。
二、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。
三、磁感线
1．磁场的方向规定：小磁针静止时N极所指的方向。
2．磁感线：用来形象地描述磁场的曲线，曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。
3．常见永磁体的磁场
4．磁感线特点：
(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在；
(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱；
(3)磁感线在磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极；
(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。
(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
四、安培定则
1．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
2．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。
3．通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极。
五、安培分子电流假说
1．分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
2．分子电流假说意义：能够解释磁化以及退磁现象，解释磁现象的电本质，即磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的。
▲判一判
(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)在磁场中，小磁针S极的受力方向就是该点磁场方向。(×)
(4)用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场。(×)
(5)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(×)
【学习过程】
任务一：对磁场的理解
[例1] (多选)关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )
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。]
[变式训练1-1] (多选)关于磁场，下列说法正确的是( )
A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用
B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态
D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无
AC [磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对其中的磁体和电流有力的作用，这种特殊物质为磁场，故选项A、C正确。]
任务二：对磁感线的理解
[例2](多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下列说法正确的是( )
A．这5个位置中，e点的磁感应强度最大
B．a点没有磁感线穿过，所以a点磁感应强度一定为零
C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁感应强度方向相同
D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁感应强度方向相同
[解析] 从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁感应强度最大，A正确；a处磁感线相对其他位置比较稀疏，a处磁感应强度较小，但并不是零，B错误；在c、d两点的切线方向表示c、d点的磁感应强度方向，所以c、d两点磁感应强度方向并不相同，C错误；b、e两点的切线在同一直线上，所以D正确．
[变式训练2-1]一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将( )
A．逆时针转动，直到S极指向右
B．顺时针转动，直到N极指向右
C．一直顺时针转动
D．一直逆时针转动
B [因为小磁针N极受磁场力的方向就是磁场的方向，故选项B正确。]
任务三：电流的磁场(安培定则)
[例3] (多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则( )
A．放在a处的小磁针的N极向左
B．放在b处的小磁针的N极向右
C．放在c处的小磁针的S极向右
D．放在a处的小磁针的N极向右
思路点拨：(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似。
(2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。
BD [由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁铁在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。
]
[变式训练3-1] (多选)如图所示是云层之间闪电的模拟图，图中A、B是位于南、北方向带有电荷的两块阴雨云，在放电的过程中，两云的尖端之间形成了一个放电通道，发现位于通道正上方的小磁针N极转向纸里，S极转向纸外，则关于A、B的带电情况，下列说法正确的是( )
A．带同种电荷 B．带异种电荷
C．B带正电D．A带正电
BD [由于小磁针N极转向纸里，可知该点磁场方向向里，又根据安培定则，A、B间存在由A向B的电流，由此可知A带正电，B带负电，选项B、D正确。]
[变式训练3-2]为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。下图中正确表示安培假设中环形电流方向的是( )
B[由于地磁的北极在地里的南极附近 在用安培定则判定环形电流方向时，右手的拇指必须指向南方。故B正确]
[变式训练3-3]如图所示，三根长直通电导线中电流大小相同，通电电流方向为：b导线和d导线中电流向纸内，c导线中电流向纸外，a点为b、d两点的连线的中点，ac垂直于bd，且ab＝ad＝ac，则a点的磁场方向为( )
A．垂直纸面指向纸外 B．垂直纸面指向纸内
C．沿纸面由a指向b D．沿纸面由a指向d
答案：C
解析：题图中，b、d两直线电流在a处产生的磁感应强度大小相等、方向相反，互相抵消，故a处磁场方向决定于直线电流c，由安培定则可知，a处磁场方向为a→b.
[变式训练3-4]如图所示，图a、图b是直线电流的磁场，图c、图d是环形电流的磁场，图e、图f是通电螺线管电流的磁场．试在各图中补画出电流方向或磁感线的方向．
[解析] 根据安培定则，可以确定图a中电流方向垂直纸面向里，b中电流的方向自下而上，c中电流方向是逆时针方向，d中磁感线的方向向上，e中磁感线的方向向左，f中磁感线的方向向右．安培定则
立体图
横截面图
纵截面图
直线电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，离导线越近越密，磁场越强
环形电流
环内磁感线条数与环外相等，磁感线越向外越稀疏，故环内磁场比环外强
通电螺线管
内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极；
外部类似条形磁铁，由N极指向S极