鲁科版（2019）高中物理必修第三册5.1磁场及其描述-课件40张PPT

磁场及其描述
核心素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.通过实验，认识磁场
2.了解磁感应强度
3.会用磁感线描述磁场
4.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场
用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
1.能列举磁现象在生产生活中的应用。
2.了解我国古代磁现象的研究成果及其对人类文明的影响。
3.关注与磁相关的现代科技的发展。
知识点一　磁场　磁感应强度
[观图助学]
指南针为什么指南？鸽子千里归巢是靠什么导航的呢？
用铁钉和一段导线制作一个电磁铁。将导线绕在铁钉上，把导线的两端接到一个带有开关的电源上，款数一次能吸起多少枚别针？
1.磁场
(1)磁体和电流周围的空间存在一种特殊的物质——______。______能够对磁体产生___的作用。
(2)磁场有方向，人们把磁场中某点小磁针______时______的指向规定为该点磁场的方向。
(3)磁场还有______，在磁场中的不同位置，其强弱不尽相同。
磁极：磁体上磁性______的区域。
①北极：自由转动的磁体，静止时指___的磁极，又叫N极。
②南极：自由转动的磁体，静止时指____的磁极，又叫S极。
③性质：同名磁极相互______，异名磁极相互______。
磁场
磁场
力
静止
北极
强弱
最强
北
南
排斥
吸引
2.磁感应强度
乘积Il
垂直
比值
特斯拉
T
(3)磁感应强度的方向
小磁针静止时_________________规定为该点的磁感应强度的方向，简称_______的方向。
N极所指的方向
磁场
[思考判断]
(1)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。( )
(2)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。( )
(3)磁感应强度的方向与小磁针静止时N极的指向一定相同。( )
(4)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比。( )
×
√
√
×
知识点二　磁感线与电流的磁场
[观图助学]
用铁屑模拟磁感线的分布，你的结论是什么？
1.磁感线
(1)定义：在磁场中画出的一些有方向的曲线，曲线上每一点的_________都跟该点的磁感应强度的方向一致。
(2)特点
①磁感线的______表示磁场的强弱。磁场强的地方，磁感线______；磁场弱的地方，磁感线_______。
②磁感线某点的___________表示该点磁感应强度的方向。
切线方向
疏密
较密
较疏
切线方向
2.匀强磁场：在磁场的某个区域内，如果各点的磁感应强度的______和______都相同，这个区域的磁场称为匀强磁场，磁感线是一组______且等距的直线。
3.电流的磁场
(1)直线电流的磁场
安培定则：用右手握住导线，让伸直的______所指的方向与___________一致，弯曲的四指所指的方向就是__________________。(如图甲所示)
大小
方向
平行
拇指
电流方向
磁感线的环绕方向
(2)环形电流的磁场
环形电流的磁场可用安培定则判断：右手弯曲的四指所指方向与__________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线中心______上磁感线的方向。(如图乙所示)
(3)通电螺线管的磁场
用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与_____方向一致，拇指所指的方向就是螺线管______磁感线的方向或拇指指向螺线管的______(如图丙所示)。
环形电流
轴线
电流
内部
北极
[思考判断]
(1)磁感线从磁体N极出发，到S极终止。( )
(2)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。( )
(3)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。( )
(4)磁感线上某点切线所指的方向就是该点磁场的磁感应强度方向。( )
(5)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。( )
×
×
√
√
√
知识点三　磁的应用及意义
1.对磁技术的应用中，首屈一指的当数我国发明的________。 ________的发明开启了航海技术的革命，推动了航海事业的发展。
2.交通与磁：磁悬浮列车有_______________方式和__________________方式两种形式。常导电磁铁吸引式是在导体底部和两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设_________和___________，使导轨钢板的吸引力与车辆重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行；超导电磁铁相斥式是根据_____________的原理。
3.核磁共振成像技术是_____在医学诊断方面的应用。
指南针
指南针
常导电磁铁吸引
超导电磁铁相斥
作用板
感应钢板
磁铁同极相斥
磁
核心要点
磁场　磁感应强度
[要点归纳]
1.磁场的性质
(1)客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见摸不着而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围。
(2)方向性：物理学中规定，磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(或小磁针静止时N极的指向)为该处的磁场方向。
(3)磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极或电流有力的作用。磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流和电流之间都是通过磁场相互作用的。
2.对磁感应强度的理解
(1)定义式的适用条件：通电导线垂直磁场放置。
(2)磁感应强度的决定因素：磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。
(3)磁感应强度是矢量，其方向就是磁场方向。

[试题案例]
[例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处于其中的磁体或电流有力的作用
B.磁场是看不见摸不着、实际不存在的，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　磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用，它是一种看不见、摸不着、实实在在存在的物质，A、C符合题意。
答案　AC
[例2] 在匀强磁场中某处P垂直于磁场方向放一个长度l＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为(　　)
A.零 B.1 T C.0.1 T D.10 T
答案　D
[针对训练1] (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　指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，B正确；因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确；在地磁场中，指南针南北指向，当通电直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。
答案　BC
[针对训练2] 在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中(　　)
A.b、d两点的磁感应强度相等
B.a、b两点的磁感应强度相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.b点的磁感应强度的值最大
解析　如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；由图知，a、b两点的磁感应强度不相等，a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确。
答案　C
[要点归纳]
1.磁感线的特点
核心要点
对磁感线的理解
(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。故磁感线不相切，若相切，切点处B→∞不可能。
(3)磁感线为闭合曲线：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。
(4)磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，在稳定磁场中，某点磁场方向唯一确定，所以磁感线不能相交。
2.磁感线和电场线的区别与联系
比较项目
磁感线
电场线
相同点
意义
形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线
形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线
方向
线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是小磁针N极受力的方向
线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向
疏密
表示磁场强弱
表示电场强弱
特点
在空间不相交、不中断
除电荷处外，在空间不相交、不中断
不同点
是闭合曲线
静电场中，电场线始于正电荷或无穷远处，止于无穷远处或负电荷，是不闭合的曲线
[试题案例]
[例3] (多选)关于磁感线，下列说法中正确的是(　　)
A.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
B.磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线
C.两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场形成的磁感线可以相交
D.匀强磁场的磁感线是等间距的平行直线
解析　磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，A正确；磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，可以用实验来模拟，但实际并不存在，B错误；磁感线的疏密反映磁场的强弱，但不表示空隙处不存在磁场，磁场是充满某个区域的；不同磁场源产生的磁场在某一区域叠加，磁感线描绘的是叠加后的合磁场，某处的磁感应强度是唯一的，磁感线不相交，C错误；匀强磁场的强弱和方向处处相同，其磁感线是等间距的平行直线，D正确。
答案　AD
[针对训练3] (多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是(　　)
A.电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B.磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C.电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D.电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
解析　电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误；两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确。
答案　CD
[要点归纳]
1.条形磁铁和蹄形磁铁的磁场
核心要点
电流的磁场及磁的应用
2.常见电流的磁场
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，越向外越稀疏，磁场越弱
环形
电流
?
?
?
?
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
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
3.记录与磁：利用磁我们不仅可以记录声音影像，还可以记录其他各种信息，如磁信息卡、磁防盗卡、磁签到卡等。
磁卡的使用
[试题案例]
[例4] 电路没接通时三个小磁针方向如图所示，试确定电路接通后三个小磁针的转向及最后的指向。
解析　接通电源后，螺线管的磁场内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动。
答案　小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动
方法总结　小磁针在磁场中受力的判断方法
(1)当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。
(2)当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极受力方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。
[针对训练4] 如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈，在线圈中心处挂上一个小磁针，且与线圈在同一平面内，则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时(　　)
A.小磁针N极向里转
B.小磁针N极向外转
C.小磁针在纸面内向左摆动
D.小磁针在纸面内向右摆动
解析　由于线圈中电流沿顺时针方向，根据安培定则可以确定，线圈内部轴线上磁感线方向垂直于纸面向里。而小磁针N极受力方向和磁感线方向相同，故小磁针N极向里转。
答案　A
[针对训练5] 音箱中的扬声器、电话、磁盘、磁卡等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性。请选择一个你熟悉的器具，简述它是怎样利用磁体的磁性来工作的。
答案　扬声器发声的机理：磁体产生的磁场对附近的通电线圈产生力的作用，从而使线圈振动，带动扬声器的纸盆振动，发出声音。耳机和电话的听筒能够发声也是这个道理。磁带为一具有磁性敷层的合成树脂长带，用于记录声音和影像。
谢 谢