教科版高中物理必修第三册第三章电磁场与电磁波初步课时PPT课件

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第三章　电磁场与电磁波初步1　磁场　磁感线基础探究合作探究实践应用基础探究 形成概念·掌握新知知识点一　我国古代对磁现象的认识及应用1.在春秋战国时期已发现天然磁石具有 铁的性质。2.任何磁体,不管形状如何都有两个位置磁性最强,称为磁体的 ,它们有指示 方向的本领。3.北宋时期我们的祖先发明了 ,并很快将之用于 ,其后100多年传入欧洲。4.《史记》和《本草纲目》中记载了 能治疗疾病。情境化导学吸引两个极南北指南针航海磁石知识点二　磁场与磁感线1.磁场:磁体周围分布着磁场,一切 都是通过磁场来实现的。2.磁感线:磁感线是一些假想的有 的曲线,可以形象地描述磁场的方向和 。曲线上每一点的 为该点的磁场方向,曲线的 表示磁场的强弱,曲线 的地方磁场弱,曲线 的地方磁场强。3.磁场的方向:在磁场中某一点小磁针 的受力方向,即小磁针静止时N极所指方向就是该点磁场的方向。磁相互作用方向强弱切线方向疏密疏密N极4.几种常见磁体周围的磁感线5.物质性:磁场和电场一样,是一种 ,其基本特性是对处在它里面的磁极或电流有 的作用。物质力知识点三　安培定则磁感线的方向与电流方向之间的关系可以用安培定则(也叫右手螺旋定则)判定。1.直线电流的磁场:用右手握住通电导线,让伸直的拇指所指的方向与 .方向一致,则弯曲的四指所指的方向就是 环绕的方向,如图甲所示。电流磁感线2.环形电流的磁场:让右手弯曲的四指与环形(或螺线管)电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形电流(或螺线管)轴线上 的方向,如图乙、丙所示。磁感线思考与自测1.思考判断×(1)磁场看不见,摸不着,实际不存在。(　 　)(2)磁体和电流都会产生磁场。(　 　)(3)磁极与电流的相互作用是通过磁场发生的。(　 　)(4)奥斯特发现了电流的磁效应。(　 　)(5)磁感线可以用细铁屑来显示,因而是真实存在的。(　 　)√√√×2.思维探究(1)将一个磁体从中间分成两部分后,是不是每一部分只有一个磁极呢?答案:(1)不是。不管磁体形状如何,磁体都有两个磁极。即便将一个磁体分割,分割后的每一部分,仍然有两个磁极。(2)环形电流和通电螺线管的磁场与哪种磁体的磁场相似?答案:(2)环形电流相当于小磁针,通电螺线管相当于条形磁铁。合作探究 突破要点·提升关键要点一　对磁场的理解问题情境如图所示,两磁体间、通电导线和磁体间都可以在不接触的情况下发生作用。(1)图甲中两磁铁作用时,悬挂的磁铁在两种情况下转动的方向不同,这说明了磁极间的作用有何特点?答案:(1)同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。(2)当给图乙中导线通电时,与导线平行放置的小磁针发生转动,表明电流和磁场存在什么关系?答案:(2)电流周围产生磁场。归纳拓展1.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,但却是客观存在于磁体的周围、电流的周围。场和实物是物质存在的两种形式。2.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。3.电场和磁场的区别[例1] (多选)下列关于磁场的说法中,正确的是(　 　)A.磁场和电场一样,是客观存在的一种特殊物质B.磁场是为了解释磁极间的相互作用而人为规定的C.磁体与电流之间不能发生相互作用D.磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间都能通过磁场发生相互作用AD解析:磁场和电场一样,是客观存在的特殊物质,不是人为规定的,故A正确,B错误;磁体与电流之间也有相互作用,是通过磁场发生的,故C错误;磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间都能通过磁场发生相互作用,故D正确。学习笔记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。[针对训练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,磁体对通电导线的作用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BC解析: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。要点二　对磁感线的理解问题情境图甲表示条形磁体的磁感线的分布情况,图乙表示通电螺线管的磁感线的分布情况,观察两幅图,请思考:答案:不对。不管是磁体的磁场,还是电流的磁场,磁感线都是闭合的。从图中可以看出,通电螺线管的磁感线是闭合的,而条形磁体的磁感线不闭合,这种判断对吗?归纳拓展1.磁感线的特点(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,密集的地方磁场强,稀疏的地方磁场弱。(3)磁感线的方向: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。2.磁感线与电场线的比较[例2] 如图所示,取一块玻璃板,在其上面均匀地撒上铁屑,下面放一块条形磁铁,轻轻敲击玻璃板,铁屑就会有规则地排列起来,以此模拟磁铁周围磁感线的形状。对于该现象,下列说法正确的是(　 　)A.磁感线是真实存在的B.玻璃板上没有铁屑的地方就没有磁场C.该现象可以描述磁铁周围的磁场分布情况D.将铁屑换成铜屑也可达到相同的实验效果C解析:磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线,它并不客观存在,不可认为有磁感线的地方就有磁场,没有磁感线的地方就没有磁场,故A,B错误;磁铁周围的铁屑排列形状可模拟磁铁周围磁感线的形状,而磁感线可以描述磁场分布情况,故C正确;磁场对铁屑有力的作用,对铜屑没有力的作用,故D错误。[针对训练2] 磁场中某区域的磁感线如图所示,则(　 　)A.a、b两处的磁场强弱不同,a处磁场比b处磁场强B.a、b两处的磁场强弱不同,a处磁场比b处磁场弱C.a、b两处磁场方向一定相同D.a处没有磁感线,所以a处没有磁场B解析:由题图可知,b处的磁感线较密,a处的磁感线较疏,所以a处磁场比b处磁场弱,A错误,B正确;磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同,由图判断,a、b两点磁场方向不同,C错误;磁感线是用来描述磁场的,不可能在存在磁场的区域内全部画出磁感线,D错误。要点三　安培定则的理解及应用问题情境如图所示,螺线管内部小磁针静止时N极指向右方。(1)螺线管内部磁场沿什么方向?螺线管c、d端,哪端为N极?答案:(1)由c指向d,d端为N极。(2)若小磁针放在螺线管上方e处,静止时N极指向什么方向?答案:(2)水平向左。(3)电源的a、b端,哪端为正极?答案:(3)a端。归纳拓展1.常见永磁体的磁场2.三种常见电流的磁场[例3] 当导线中分别通以图示方向的电流,小磁针静止时N极指向纸外的是(　 　)A解析:由安培定则可知,A图导线下方磁场垂直纸面向外,故小磁针N极会指向纸外,A正确;B图螺线管内部磁场向左,故小磁针N极指向左,B错误;C图小磁针处的磁场垂直纸面向内,故小磁针N极指向纸内,C错误;D图环形电流内部磁场垂直纸面向内,故小磁针N极指向纸内,D错误。学习笔记(1)磁场是分布在立体空间的。(2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向,还可以根据磁场的方向判断电流的方向。(3)应用安培定则判定直线电流时,四指所指的是导线之外磁场的方向;判定环形电流和通电螺线管电流时,拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。(4)环形电流相当于小磁针,通电螺线管相当于条形磁铁,应用安培定则判断时,拇指所指的一端为它的N极。[针对训练3] 如图所示,a、b是直线电流的磁场,c、d是环形电流的磁场,e、f是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。解析:根据安培定则,可以确定a中电流方向垂直纸面向里,b中电流方向从下向上,c中电流方向沿逆时针,d中磁感线方向向下,e中螺线管内磁感线方向向左,螺线管外磁感线方向从左向右,f中磁感线方向向右。答案:如图所示实践应用 拓展延伸·凝练素养模型·方法·结论·拓展地磁场地磁场是地球周围空间分布的磁场。它的地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近;地磁两极与地理两极并不完全重合,存在磁偏角,磁感线的分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的,两极附近则与地表垂直,赤道处磁场最弱,两极最强。在北半球,地磁场的方向斜向下指向地面;在南半球,地磁场的方向斜向上背离地面。地磁场B的水平分量(Bx)总是从地球南极指向北极;而竖直分量(By)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,如图所示。[示例] 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图所示。结合上述材料,下列说法正确的是(　 　)A.地理南、北极与地磁场的南、北极完全重合B.地球内部不存在磁场,地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.信鸽可以借助地磁场来辨别方向解析:地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,有一定的夹角,即为磁偏角,故A错误;磁感线是闭合的曲线,地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近,故B错误;地球磁场从南极附近发出,从北极附近进入地球,其磁感线组成闭合曲线,曲线的切线为该点磁场的方向,故C错误;信鸽体内具有某种磁性物质,可以借助地磁场辨别方向,故D正确。D科学·技术·社会·环境磁悬浮列车磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。1922年,德国工程师赫尔曼·肯佩尔提出了电磁悬浮原理,继而申请了磁悬浮列车专利。20世纪70年代以后,随着工业化国家经济实力不断增强,为提高交通运输能力以适应其经济发展和民生的需要,德国、日本、美国等国家相继开展了磁悬浮运输系统的研发。世界第一条磁悬浮列车示范运营线2003年1月开始在上海运营。2015年10月,中国首条国产磁悬浮线路长沙磁浮线成功试跑。2019年5月23日,中国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线。[示例] (多选)超导是当今高科技的热点之一,当一块磁体靠近超导体时,超导体中会产生强大的电流,对磁体有排斥作用,这种排斥力可使磁体悬浮在空中,磁悬浮列车就采用了这项技术。磁体悬浮的原理是(　 　)A.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相同B.超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反C.超导体使磁体处于失重状态D.超导体对磁体的作用力与磁体的重力相平衡BD解析:超导体中电流产生的磁场方向与磁体的磁场方向相反,产生了排斥力,这种排斥力可以使磁体悬浮于空中,故A错误,B正确;排斥力可以使磁体悬浮于空中,所以超导体对磁体的作用力与磁体的重力平衡,磁体既没有超重,也没有失重,故C错误,D正确。点击进入 课时作业