《导与练》人教版物理选修3-1 同步教学课件：第3章 第1节 磁现象和磁场

课件40张PPT。第三章　磁　场(教师参考)
一、课程标准
1.内容标准
(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)了解磁场,知道磁感应强度和磁通量.会用磁感线描述磁场.
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向.
(4)通过实验,认识安培力.会判断安培力的方向.会计算匀强磁场中安培力的大小.
(5)通过实验,认识洛伦兹力.会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小.了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用.
(6)认识电磁现象的研究在社会发展中的作用.2.活动建议
(1)用电磁继电器安装一个自动控制电路.
(2)观察电视显像管偏转线圈的结构,讨论控制电子束偏转的原理.
二、高考考纲
1.磁场、磁感应强度、磁感线.(Ⅰ)
2.通电直导线和通电线圈周围磁场的方向.(Ⅰ)
3.安培力、安培力的方向.(Ⅰ)
4.匀强磁场中的安培力.(Ⅱ)
5.洛伦兹力、洛伦兹力的方向.(Ⅰ)
6.洛伦兹力公式.(Ⅱ)
7.带电粒子在匀强磁场中的运动.(Ⅱ)
8.质谱仪和回旋加速器.(Ⅰ)
说明:(1)安培力的计算只限于电流与磁感应强度方向垂直的情况.
(2)洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情况.三、教学建议
通过本章的学习要让学生掌握以下几类问题:
1.对磁场基本概念的理解:如磁感线、磁感应强度、磁通量等.
2.结合左手定则分析解决通电导体在磁场中的平衡、运动类问题.
3.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,确定其圆心、半径、运动轨迹、运动时间等问题.特别注意“边界问题”以及由周期性引起的“多解问题”.
4.带电粒子在复合场中的运动问题,以及分析解决磁电式电表、电流天平、粒子速度选择器、磁流体发电机、质谱仪、回旋加速器、霍尔效应、电磁流量计等磁场知识在生活和科技方面的应用问题.第1节　磁现象和磁场(教师参考)
一、教学目标
知识与技能
1.通过学生自己总结生活中与磁有关的现象,了解现实生活中的各种磁现象和应用,培养学生的总结、归纳能力
2.通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用,掌握电流磁效应现象
3.通过直观的多媒体手段了解地磁场及与之有关的自然现象
过程与方法
1.通过人类对磁现象的认识过程分析,培养学生探索自然规律的素质
2.引导学生对物理现象进行分析、比较、归纳,使学生感知物理规律的普遍联系情感态度与价值观
1.对奥斯特的电流磁效应现象的教学中,使学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系,打开了科学中的一扇大门.让学生懂得看似简单的物理现象蕴含着普遍的规律,提高学生探索自然的兴趣
2.让学生在实际生活的应用中体会科学知识的价值
二、教学重点难点
教学重点
电流的磁效应、磁场概念
教学难点
磁场的概念三、重难点突破方略
电流磁效应的突破方略
【实验设置】 把可以在底座上自由旋转的小磁针放置在桌面上,将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高,水平直导线沿南北方向,靠近放置在小磁针的正上方.
【演示与设问1】开关断开,水平直导线中没有电流,此时,小磁针指向什么方向?
学生:小磁针指向南北方向.
【演示与设问2】将一个条形磁铁靠近小磁针,此时,小磁针还是原来的指向吗?
学生:不是,小磁针指向发生了变化.
【演示与设问3】将开关闭合,直导线中通有电流,此时,小磁针还是指向南北方向吗?将开关断开,小磁针指向什么方向?
学生:将开关闭合,小磁针偏离南北方向;将开关断开,小磁针又指向南北方向.
【思考与讨论1】 通过以上现象可以得出什么结论呢?学生自由发言,教师突出学生发言中的重要思维:(1)因为磁体对小磁针的作用力使小磁针发生偏转.通电导体也可以使小磁针发生偏转,说明通电导体对周围的小磁针产生了什么影响?(2)磁体能在周围产生磁场,通电导体在周围也能产生磁场吗?【学生总结讨论要点】
(1)通电导体对周围的小磁针产生磁力的作用;
(2)通电导线的周围存在着磁场.
【教师总结】 电流能产生磁场!以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的,此实验又叫做奥斯特实验.奥斯特发现电生磁!自主学习课堂探究达标测评自主学习 课前预习·感悟新知(教师参考)
情境链接一
我们的祖先在磁现象的发现及应用方面写下了灿烂的一页.早在战国时期就有“慈石召铁”的记载,讲的是天然磁石对铁块的吸引.指南针是我国古代的四大发明之一,对世界文明有
重大影响.现在我们生活在磁的海洋中.
1.地球有磁场,那么地球磁场N,S极在哪个地理位置?
2.指南针为什么能指示方向?
3.磁到底是什么?信息
1.地球磁场的N极,在地球的南极附近,地球磁场的S极在地球的北极附近.
2.地球有磁场,指南针会受到地磁场的作用,所以能指示方向.但要注意指南针的N极指向地磁场的S极,指南针的S极指向地磁场的N极.
3.磁是以能量的形式存在的一种物质.
情境链接二
地磁场的地磁极和地理的南北极并不完全重合,指南针上指的南北方向与地球南北极的方向有一定的偏差,称为磁偏角.地磁场有时候发生变化,在地球约45亿年的历史中,南北磁极反向达100多次.关于地磁场的来源,至今依然是个谜.你思考过指南针为什么能在地球表面确定地理方位吗?信息
地球本身是一个巨大的磁体,地磁场基本上是稳定的,指南针在地磁场的作用下基本上指向南北两极,从而确定在地球表面的地理方位.教材梳理一、磁现象
　　阅读教材第80页“磁现象”部分,知道磁体、磁极间的相互作用.
1.磁性:物质具有吸引 物体的性质.
2.永磁体:天然磁石和人造磁体都叫做 .
3.磁极:磁体上磁性最强的区域.
4.磁极间的相互作用规律:自然界中的磁体总存在着两个磁极,同名磁极相互 ,异名磁极相互 .铁质永磁体排斥吸引二、电流的磁效应
　　阅读教材第80～81页“电流的磁效应”部分,了解奥斯特实验.
1.奥斯特实验:导线沿 方向放置在磁针上方,通电时磁针 .
2.意义:奥斯特实验发现了 ,即电流可以产生磁场,首先揭示了 的联系.
想一想 听音乐用到的扬声器(如耳机)利用了磁体的磁性.你可以拆开一个废旧耳机研究一下,它是利用什么产生的磁性来工作的?
答案:耳机中有一个永磁体,还有一个金属线圈,声音信号电流使金属线圈产生磁性,相互作用时振动发声.南北转动电流的磁效应电与磁三、磁场
　　阅读教材第81页“磁场”部分,知道通电导体与磁体间相互作用的实质.
1.电流、磁体间的相互作用:磁体与磁体之间,磁体与 之间,以及通电导体与 之间均会发生相互作用.
2.实质:它们间的相互作用是通过 发生的.
想一想 分析教材第81页图3.1-3,通电导体与磁体之间相互作用的实质是怎样的?
答案:通电导体在周围产生磁场,磁体在周围也产生磁场,它们通过磁场发生相互作用.通电导体通电导体磁场四、地球的磁场
　　阅读教材第81页“地球的磁场”部分,知道地磁的两极,了解磁偏角.
1.地磁两极:地磁南极在地理 附近,地磁北极在地理 附近.
2.磁偏角:地球的地理两极与地磁两极并不重合,小磁针的指向与正南正北方向间的夹角.
想一想 分析教材第81页图3.1-4,指南针是靠什么来工作的?
答案:指南针是小磁体,地球表面有稳定的磁场,指南针与地球的磁场作用而具备指引方向的作用.北极南极自主检测1.思考判断
(1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流.(　　)
(2)磁与电紧密联系,有磁必有电,有电必有磁.(　　)
(3)地磁场能使小磁针的两极指向正南正北.(　　)
(4)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用.(　　)答案:(1) ×　 (2) ×　 (3) ×　 (4) √2.如图所示,把一条导线平行地放在磁针的上方附近,当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转.首先观察到这个实验现象的物理学家是(　 　)
A.奥斯特 B.爱因斯坦
C.伽利略 D.牛顿解析:当导线中有电流通过时,磁针会发生偏转,说明电流产生了磁场,这是电流的磁效应,首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特,故选项A正确,B,C,D错误.A3.(多选)下列关于磁场的说法正确的是(　 　)
A.磁场最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用
B.磁场是看不见、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.磁场的存在与否决定于人的思想,想其有则有,想其无则无解析:磁场虽看不见、摸不着,但是客观存在的,它是一种特殊的物质形态,最基本的性质是对处于其中的磁体和电流有力的作用.AC4.(2016福建泉州市四校期末联考)下列关于磁场的说法中,正确的是(　 　)
A.只有磁铁周围才存在磁场
B.磁场是假想的,不是客观存在的
C.磁场只有在磁体与磁体、磁体和电流发生作用时才产生
D.磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用解析:不管是电磁铁还是永久磁体,或电流的周围都存在着磁场,故选项A错误;磁场是真实存在的一种物质,且具有方向性,故选项B错误;磁场只对放入磁场中的磁体有力的作用,磁体与磁体,磁体与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用,故选项C错误,D正确.D课堂探究 核心导学·要点探究要点一对磁场的理解【问题导引】
电荷与电荷之间的相互作用是通过电场发生的,那么磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是如何发生的?答案:磁体、通电导体在其周围存在磁场,磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间都是通过磁场发生作用的.【例1】 (多选)下列说法中正确的是(　 　)
A.磁场是客观存在的一种物质
B.磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极
C.磁体或电流在自己周围的空间会产生磁场
D.通电导体与通电导体之间的相互作用是通过电场发生的?思路探究?地球与其周围物体之间、电荷与电荷之间、磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用力分别是通过什么产生的?
答案:它们之间的相互作用力都是通过“场”产生的.地球与其周围物体之间的相互作用力是通过重力场产生的,电荷与电荷之间的相互作用力是通过电场产生的,磁体与磁体之间、电流与电流之间、磁体与电流之间的相互作用力都是通过磁场产生的.
解析:磁场是存在于磁体和通电导体周围的一种客观存在的物质,磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的,任何磁体都有两个磁极,且磁极处磁场最强.ABC规律方法 对“场”的理解
(1)自然界中未通过接触面发生力的作用的物体,其作用都是通过“场”实现的.
(2)“场”是客观存在的物质,不依人的意志而转移.
(3)不同的“场”性质不同.如“引力场”使有质量的物体间产生引力,“电场”使电荷间产生力,“磁场”使磁体、电流产生力的作用.(教师备用)
例1-1:以下说法正确的是(　 　)
A.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的
B.电流与电流间的相互作用是通过电场产生的
C.磁体与电流间的相互作用是通过电场与磁场共同产生的
D.磁场和电场是同一种物质解析:电流能产生磁场,在电流的周围就有磁场存在,不论是磁体与磁体间,还是电流与电流间、磁体与电流间,都有相互作用的磁场力.磁场的基本性质是对放入其中的磁体、电流有磁场力的作用;而电场最基本的性质是对放入电场中的电荷有静电力的作用,因此,磁场和电场是两种不同的物质,各自具有其自身的特点.所以只有A正确.A针对训练1:(多选)下列可能发生相互作用的是(　 　)
A.静止电荷对固定通电直导线 B.固定磁铁对静止电荷
C.磁铁对运动电荷 D.磁铁对电流解析:两个物体通过“场”发生作用时,两者均在其周围存在“场”,磁体周围、电流(运动电荷)周围存在磁场,静止电荷周围无磁场,由此可知,选项C,D正确.CD要点二地磁场【问题导引】
指南针是我国古代四大发明之一,它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响,但在古代指南针为什么指南曾是一个不解之谜,你知道指南针为什么指南吗?答案:指南针实际是一个小磁针,由于地球周围存在地磁场,地磁场的北极在地理南极附近,地磁场的南极在地理北极附近,指南针会受到地磁场的作用而使其S极指向地理南极.【例2】 (多选)关于地球的磁场,下列说法正确的是(　 　)
A.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
B.地磁场的南极在地理北极附近
C.地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的
D.地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的?思路探究?(1)地理两极与地磁两极是否重合?
答案:不重合.地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近.
(2)在地球的哪些位置地磁场与地面平行?
答案:赤道附近.BD解析:小磁针S极指南是因为地磁场的N极在地理的南极附近,故选项A错误.地磁场的两极和地理两极是相反的,故选项B正确.依据地磁场的空间分布,只有赤道上的磁场方向和地面平行,故选项C错误.地球的磁偏角在地球上的不同地点是不同的,地球两磁极的位置也是变化的,故选项D正确.规律方法 对地磁场的理解
(1)地球本身就是一个大磁体,地磁场的N极在地理南极附近,地磁场的S极在地理北极附近.
(2)在赤道平面上,距离地球表面等高的各点,地磁场强弱程度相同,且方向水平向北.
(3)在北半球,地磁场的方向斜向下指向地面,在北极则指向竖直向下的方向;在南半球,地磁场的方向斜向上背离地面,在南极则指向竖直向上的方向.地磁场的水平分量总是从地球南极指向北极,而竖直分量则南北相反,在南半球竖直向上,在北半球竖直向下.(教师备用)
例2-1: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解析:地面上的小磁针静止时,磁针南极应指向地磁场的北极.地磁场的南极在地理北极附近,地磁场的北极在地理南极附近,因此地磁场的方向在赤道附近和地面平行,北半球地磁场方向相对地面是斜向下的,南半球斜向上方.D针对训练2:(多选)关于宇宙中的天体的磁场,下列说法正确的是(　 　)
A.宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场
B.宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场
C.指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作
D.指南针只有在磁场类似于地球的天体上能正常工作解析:地球具有全球性的磁场,宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场,但有的天体(如火星)不具有全球性的磁场,指南针不能在这样的天体上正常工作.AD(教师参考)
【教材探究】
在教材P81图3.1-4中,地球磁场的分布情况可用类似于电场线的曲线表示.由此能否大体说明地球磁场的方向特点?答案:类比于电场线,在地球南、北极磁场方向竖直向上、竖直向下;在赤道上磁场方向水平向北;在北半球(或南半球)方向为斜向下(斜向上).达标测评 随堂演练·检测效果1.下列说法中与实际情况相符的是(　 　)
A.地球的磁偏角是一个定值
B.地磁场的北极在地理北极附近
C.除了地球外,到目前为止其他星球上还没有发现磁现象
D.郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早解析:磁偏角随地理位置变化而变化,由于地球磁极的缓慢移动,磁偏角也在缓慢变化,选项A错误;地磁场的北极在地理南极附近,选项B错误;其他星球上有的也有磁场存在,选项C错误;我国是利用指南针航海最早的国家,选项D正确.D2.实验表明,磁体能吸引一元硬币,对这种现象解释正确的是(　 　)
A.硬币一定是铁做的,因为磁体能吸引铁
B.硬币一定是铝做的,因为磁体能吸引铝
C.磁体的磁性越强,能吸引的物质种类越多
D.硬币中含有磁性材料,磁化后能被吸引解析:磁体能吸引铁、钴、镍等物质,并不是仅吸引铁,故选项A错误;磁体不能吸引铜、铝等物质,故选项B错误;磁体能吸引物质的种类与磁性强弱无关,故选项C错误;一元硬币为钢芯镀镍,钢和镍都是磁性材料,磁化后能被吸引,故选项D正确.D3.(2015全国新课标理综Ⅱ)(多选)指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针,下列说法正确的是(　 　)
A.指南针可以仅具有一个磁极
B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场
C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转解析:任何磁体均具有两个磁极,故选项A错误;指南针之所以能指向南北,是因为指南针的两个磁极受到磁场力的作用,这说明地球具有磁场,即选项B正确;放在指南针附近的铁块被磁化后,反过来会影响指南针的指向,即选项C正确;通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作用,会使指南针发生偏转,故选项D错误.BC4.如图所示,假设将一个小磁针放在地球的北极点上,那么小磁针的N极将(　 　)
A.指北 B.指南
C.竖直向上 D.竖直向下解析:我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极,根据磁体的同性相斥,异性相吸,所以小磁针的N极将竖直向下,故选项D正确.D(教师参考)
课堂小结
点击进入课时训练谢谢观赏！