粤教版（2019）物理必修第三册 6.1 磁现象与磁场 课件(72张ppt）

第六章　电磁现象与电磁波
①物理观念：知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布．知道匀强磁场、磁通量的概念．了解电磁感应现象的应用．知道赫兹在物理学发展史中的贡献．知道电磁波在真空中的传播速度及波长、频率和波速的关系．知道电磁波谱的组成及各波段的特点、应用．知道热辐射、黑体、黑体辐射的概念．了解普朗克的能量子假设．了解爱因斯坦光子假设．
②科学思维：理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位．理解感应电流产生的条件．知道电磁波是如何形成的．理解麦克斯韦的电磁场理论．认识磁感应强度的概念及物理意义．知道原子能级及能级跃迁理论．
③科学探究：了解法拉第发现电磁感应现象的过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神．
④科学态度与责任：会用安培定则判断电流的磁场方向．会计算磁通量的大小．会判断回路中是否有感应电流．
第一节　磁现象与磁场
学习目标
1.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质
2．了解磁现象及电流的磁效应
3．利用类比的方法，通过电场的客观存在性去理解磁场的客观存在性
4．知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布
5．会用安培定则判断电流的磁场方向
学法指导
1.通过对电流的磁效应的学习，了解电流的磁效应的发现过程
2．用类比的方法，类比电场，形成磁场的概念，知道磁场的基本特性
3．通过实验体会磁感线的特点，培养空间想象能力
4．通过练习掌握安培定则，并能判断电流的磁场方向
5．通过实例分析了解安培分子电流假说，并能解释磁化和退磁现象
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．磁性：磁体吸引____________等物体的性质．
2．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)同名磁极相互________，异名磁极相互________．
磁现象和电流的磁效应
铁、钴、镍
最强
北
南
排斥
吸引
3．奥斯特实验
将导线沿__________方向放置在磁针的上方，通电时磁针发生了转动．
4．奥斯特实验发现了电流的__________，即电流可以产生磁场，首次揭示了电与磁的联系．
南北
磁效应
【答案】把一个磁体从中间分开后每一部分还是各有两个磁极．
把一个磁体从中间分开后每一部分各有一个磁极吗？
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________．奥斯特实验证明了电流具有______________．
【答案】两　排斥　吸引　磁效应
1．定义：磁体与磁体之间，磁体与____________之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，都是通过__________发生的．
2．基本性质：对放入其中的磁体或______有力的作用．
磁场和地磁场
通电导体
磁场
电流
3．地磁场：地球本身是一个磁体，N极位于地理南极附近，S极位于地理______附近．(如图所示)
4．磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指向南、北，其间有一个夹角，这就是___________，简称__________．磁偏角的数值在地球上的不同地点是__________．
北极
地磁偏角
磁偏角
不同的
【答案】地磁场方向由南指向北，水平放置的小磁针处于地磁场中，在地磁场作用下，静止时N极指北，S极指南．
指南针是我国古代四大发明之一，现在你知道指南针为什么指南吗？
(多选)下列说法正确的是 (　　)
A．电场和磁场并不是真实存在的物质
B．磁极与磁极、磁体与电流、电流与电流之间的作用力都是通过磁场产生的
C．平行的两条通电直导线，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥
D．将放入电场中的电荷移走，电场随之消失

【答案】BC
【解析】电场和磁场都是真实存在的物质，故A错误．磁场的作用是对放入其中的磁体、电流产生作用力，B正确．根据实验探究现象可知C正确．若将电荷从电场中移出，电场力随之而消失，但电场依然存在，不受电荷的影响，故D错误．
1．定义：用来形象描述磁场的__________曲线．
2．特点
(1)磁感线的______________表示磁场的强弱．
(2)磁感线上某点的____________表示该点磁感应强度的方向．
磁感线和安培定则
假想
疏密程度
切线方向
3．直线电流的磁场：右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向与________方向一致，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
4．环形电流的磁场：让右手弯曲的四指与____________的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上__________的方向，如图乙所示．
5．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________方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管________磁感线的方向，或大拇指指向螺线管的______极，如图丙所示．
环形电流
磁感线
电流
内部
N
【答案】不相同．在判定通电直导线磁感线的方向时，大拇指指向电流的方向，四指指向磁感线的方向．在判定通电螺线管磁感线的方向时，四指指向电流的环绕方向，大拇指指向螺线管内部磁感线的方向．
在用安培定则判断通电直导线和通电螺线管的磁感线方向时，大拇指和四指的指向所代表的意义相同吗？
关于磁感线与电场线的描述，下列说法正确的是 (　　)
A．电场线起止于电荷，磁感线起止于磁极
B．电场线一定不闭合，磁感线一定是闭合的
C．磁感线是小磁针在磁场力作用下的运动轨迹
D．沿磁感线方向磁场逐渐减弱


【答案】B
【解析】磁感线没有起点也没有终点，是闭合的曲线；静电场中的电场线不是闭合曲线，始于正电荷(或无穷远)，止于负电荷(或无穷远处)．B正确．
多维课堂 | 素养初培
1．你能用恰当的方法探知电流周围有磁场吗？
【答案】根据磁场的基本性质设计实验方案进行探究，在导线周围不同位置放置一些小磁针，当导线中无电流时，磁针均为南北指向；当导线中通入电流时，小磁针发生偏转，当电流反向时，小磁针也会反向偏转，说明电流周围存在磁场．
对磁场的理解


2．为什么两根通电导线间能表现出引力或斥力作用？
【答案】电流周围产生磁场，磁场对其中的电流有力的作用，从而使两通电导线能表现出引力或斥力．

4．磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的磁针，静止时N极的指向即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向．
5．特别提醒：(1)磁体和电流周围的磁场是同一种性质的场，具有相同的特点和基本性质．(2)磁场是物质的另一种存在形式，和实物一样，也是一种客观存在的物质，具有质量、能量等物质的基本属性．
精例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，电流对小磁针的作用力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
【答案】BC


【解析】甲图中，电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场发生的；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；丙图中，电流对另一个电流的作用力是通过该电流的磁场发生的．综上所述，故B、C正确．
变式1　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．磁体与磁体之间是直接发生作用的
D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场
【答案】A
【解析】磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A正确，B错误；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错误；电流也能产生磁场，D错误．
1．小磁针静止时为什么总是南北指向？
【答案】地球本身就是一个大磁体，其N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，所以当小磁针在地球表面上静止且不受其他磁场作用时，总是南北指向．
对地磁场的理解
2．对于信鸽识路的现象，很多人认为信鸽是通过地磁场来导航定向的，请你设计一个实验来证明这一观点．
【答案】可以把几十只训练有素的信鸽分为两组：一组信鸽的翅膀下各绑一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各绑一块大小相同的铜块，然后把它们带到一处离目的地很远的地方一起放飞，最后统计到达目的地的信鸽数量．如果到达目的地的两组信鸽的数量差不多，说明信鸽不是靠地磁导航的，如果绑有小磁铁一组的信鸽到达目的地的数量明显少，说明信鸽是靠地磁导航的．

2．地磁场问题的处理要点
(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．
(2)在赤道正上方，地磁场方向水平向北．
(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方．
精例2　一科考船进行环球科考活动从北极附近出发，一路向南直到南极附近，沿途不断测量地磁场的大小和方向，他的测量结果可能是 (　　)
A．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向
B．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向
C．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角
D．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角


【答案】D
【解析】由于地磁两极与地理两极不重合，所以磁场的方向不沿正南、正北方向；由于地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面不同位置的磁场强弱不同．综上所述，D正确．
变式2　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赤道附近的地磁场的方向与地面平行；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

【答案】D
【解析】地球的磁场与条形磁铁的磁场相似，其特点主要有：(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近．(2)地磁场的水平分量总是从地理南极指向北极，而竖直分量则南北相反，在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下．(3)在赤道平面上，距离地球表面相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．故D正确．
　对地磁场理解的三大误区
1．将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当作地磁场的南极(或北极)．
2．误认为地理两极与地磁场的两极重合．事实上，两者并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近．
3．误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的．事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量.
1．能否认为磁感线是铁屑排列而成的？
【答案】不能，实验时利用被磁化的铁屑来显示磁感线的分布情况，只是研究磁感线的一种方法，使看不见、摸不着的磁场变得具体形象，给研究带来方便．
2．磁感线总是从磁体的N极出发指向S极吗？
【答案】不是，磁感线是闭合曲线，在磁体的外部由N极指向S极，在磁体的内部由S极指向N极．
对磁感线的理解和应用
2．磁感线与电场线的比较
两种线
磁感线
电场线
相似点
引入目的
形象描述场而引入的假想线，实际不存在
疏密
场的强弱
切线方向
场的方向
相交
不能相交(电场中无电荷空间不相交)
不同点
闭合曲线，无源线
不闭合，起始于正电荷(或无穷远)，终止于无穷远(或负电荷)，有源线
精例3　如图所示，表示蹄形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是 (　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba C．蹄形磁铁的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，
终止于蹄形磁铁的S极
D．a处没有磁感线，所以磁感应强度为零


【答案】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Ba 变式3　磁场中某区域的磁感线如图所示，则 (　　)
A．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba>Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不相等，Ba C．a、b两处磁场方向一定相同
D．a处磁场方向一定水平向右
【答案】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Ba
1．在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在．
2．若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的合磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交．
通电螺线管与放在其内部的小磁针是否仍然遵循同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的法则呢？
【答案】自由转动的小磁针静止时，其N极指向磁场的方向，在螺线管内部，其磁场的方向由S极指向N极，所以，放在螺线管内部的小磁针的N极指向螺线管的N极，因此，放在螺线管内部的小磁针与通电螺线管不再是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引了．
常见磁场及安培定则的应用
2．三种常见的电流的磁场
精例4　(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

【答案】BD
【解析】由安培定则可知，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A错误，D正确；在b点磁场方向向右，则磁针在b点时，N极向右，B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错误．
变式4　(多选)如图所示是云层之间发生闪电的模拟图，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，下列说法中正确的是 (　　)
A．带同种电荷　　
B．带异种电荷
C．B带正电　　
D．A带正电


【答案】BD
【解析】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，故B、D正确．

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，大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，大拇指所指的一端为它的N极．
核心素养微专题
地磁场
地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(图甲)．在地磁两极，磁针竖直指向地面；在赤道上，磁针水平指示南北．磁针指示南北是一种近似的说法，小磁针的指向与地理正南正北方向之间的夹角称为磁偏角．对于地球磁性的成因，目前仍没有确定的说法，部分科学家认为是由地核中熔化了的金属(铁和镍)的环流引起的．
地磁场对人类的生产生活都有重要意义．根据地磁场出现的异常情况，可发现未知的矿藏或者特殊的地质构造．地磁场能使来自太阳的高速带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”．
科学家还根据对地球火山、岩石的精确测定，发现地磁场强度和方向发生过多次变化．(图乙)．
【专练】　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．向上 D．向下
【答案】D
【解析】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极将向下，故D正确．
课堂小练 | 素养达成
1．奥斯特实验说明了 (　　)
A．磁场的存在　　　 B．磁场的方向性
C．电流可以产生磁场　 D．磁体间有相互作用
【答案】C
【解析】奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场．故C正确．
2．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是 (　　)
A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B．磁感线是磁场中客观存在的线
C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极
D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
【答案】A
【解析】磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线由N极到S极，但内部是由S极到N极．故A正确．
3．一束粒子沿水平方向飞过小磁针的下方，并与磁针指向平行，如图所示．此时小磁针的N极向纸外偏转，则这束带电粒子可能 (　　)
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．向左飞行的中性粒子束

【答案】A
【解析】因为N极向纸外偏转，所以小磁针所处的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则可知带正电的粒子束向右飞行或带负电的粒子束向左飞行，中性粒子束不带电，产生不了电流，不能形成磁场，故A正确，B、C、D错误．
4．(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


【答案】AC
【解析】磁场虽看不见、摸不着，但它是客观存在的，不随人的意志而转移，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．