广东省惠州市高中物理 第三章 磁场 第二节 认识磁场导学案（无答案）粤教版选修3-1（通用） 8页

第二节 认识磁场 ‎ ‎【自主学习】‎ 一、 学习目标 1. 知识与技能 ‎ 知道磁体和电流周围有磁场，知道磁场的基本特性对放入其中的磁体和电流有力的作用；知道磁场有方向，可以用磁感线描述磁场；知道常见的磁感线，了解分子电流假说 ‎ 2. 过程与方法 ‎ 观察常见的磁感线，分析归纳的方法 ‎ 二、 情感、态度与价值观 ‎ 认识世界的多样性，尊重事实，实事求是 三、 重点难点 3. 磁场 磁场特性 1. 磁感线 磁场方向 三、自主学习 ‎1、磁感线 ‎（1）．磁感线 A C B 在磁场中画出一些曲线，使些曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫做磁感线。‎ 利用磁感线可以形象地描述磁场。‎ ‎（2）．磁感线的实验模拟 演示：在磁铁的不同位置放上小磁针。‎ 现象：静止时小磁针的N极指向各不相同。能显示出磁感线的形状。‎ 演示：实验中常用铁屑来模拟磁感线的形状。在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻璃板使铁屑胡规则地排列起来，就模拟出磁感线的形状。如图所示。在两极附近磁场较强，磁感线较密。‎ 现象：铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。‎ ‎2、几种常见的磁场 ‎（1）．几种常见的磁场 ‎①条形磁铁的磁场 ‎②蹄形磁铁的磁场 问题：磁铁周围的磁感线方向如何？‎ 结论：磁感线是闭合曲线，磁铁外部的磁感线是从北极出来，回到磁铁的南极，内部是从南极到北极。‎ ‎③直线电流的磁场 问题：通电直导线周围的磁感线如何分布？‎ 结论：直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。‎ 把小磁针放到通电直导线附近，根据磁针的指向，可以研究它周围磁场的分布。直线电流的磁场方向可以用安培定则方便地表示。‎ 问题：直线电流周围的磁感线分布和什么因素有关系？‎ 结论：改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向，即磁感线的方向随着改变。直线电流周围的磁感线方向和电流方向有关系。‎ 问题：直线电流的方向跟磁感线方向之间的关系如何判断呢？‎ 结论：直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。‎ 对直线电流周围的磁感线，应能画出不同侧面、不同角度磁感线图。‎ ‎④环形电流的磁场 问题：环形电流周围的磁感线如何分布？‎ 结论：环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。‎ 问题：环形电流的方向跟磁感线方向之间的关系如何判断呢？‎ 结论：环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：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中心轴线上磁感线的方向。‎ ‎⑤通电螺线管磁场的磁感线 问题：通电螺线管外部的磁场和什么相似？‎ 结论：通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极。‎ 问题：通电螺线管内部的磁场如何？‎ 结论：通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。通电螺线管内部的磁场比两极处的磁场更强。‎ 问题：通电螺线管的磁感线方向和什么因素有关系？‎ 结论：通电螺线管的磁感线方向和螺线管的电流方向有关。‎ 问题：如何判断通电螺线管的极性？‎ 结论：通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。也就是说，大拇指指向通电螺线管的北极。‎ 与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。电磁起重机、电话、电动机、发电机，以及在自动控制中普通应用的电磁继电器，都离不开电流的磁场。‎ ‎（2）．磁感线的特点 ‎①磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向，亦即小磁针在该位置时N极的受力方向，或小磁针在该位置静止时N极的指向；‎ ‎②磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。磁感线密集处磁场强，稀疏处磁场弱。‎ ‎③磁感线为闭合曲线，无起点和终点。在磁体的外部磁感线由N极发出，回到S极。在磁体的内部磁感线则由S极指向N极。‎ ‎④在稳定的磁场中，某一点只有惟一确定的磁场方向，所以两条磁感线不能相交。‎ ‎⑤磁感线也不相切。若磁感线相切，则切点处的磁场将趋近于无穷大，这是不可能的。‎ ‎【思考与讨论】‎ ‎（1）磁感线和电场线的关系？‎ a．电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述；‎ b．电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线；‎ c．电场线上每一点的切线方向都是跟该点电场方向一致，磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致；‎ d．电场线的疏密程度表示电场的强弱，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。‎ ‎（2）电流磁场和天然磁铁相比有何特点？‎ a．电流磁场的有无可由通断电来控制；‎ b．电流磁场的极性可以由电流方向变换；‎ c．电流磁场的强弱可由电流的大小来控制。‎ ‎（3）电流的磁场有何用途？‎ 电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、电话、电动机、发电机以及在自动控制中得到普遍应用的电磁继电器。‎ ‎3、安培分子电流假说 磁铁和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有什么关系呢？我么已经知道，通电螺线管和条形磁铁的磁场分布十分相似，法国学者安培由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。‎ ‎（1）．分子电流假说的内容 在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流──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，这就是分子电流假说。‎ ‎（2）．用安培假说解释磁现象 阅读课文，回答以下问题。‎ ‎①一根铁棒在未被磁化时为什么对外界不显磁性？‎ 铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性。‎ ‎②什么是磁化？如何去理解磁化和磁极？‎ 使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。在有外界磁场的作用时，某些物质内部各分子电流的取向会变得大致相同，这个过程就是磁化，这些物质被磁化后，各分子电流的磁场互相叠加，对外界显示出较强的磁作用，在两端形成磁极。‎ ‎③永磁体为什么具有磁性？‎ 永磁体之所以具有磁性，是因为它内部的环形分子电流本来就排列整齐。‎ ‎④永磁体如何失去磁性？‎ 永磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱无章了。‎ ‎⑤为什么无论把磁棒折成多小的一段，它总有两个磁极？‎ 每个环形分子电流的两个侧面必定同时出现，一面相当于N极，另一面相当于S极。‎ ‎（3）．磁现象的电本质 ‎①罗兰实验 ‎1876年，罗兰把大量的电荷加在一个橡胶圆盘上，然后使盘绕中心轴高速转动，在盘的附近用小磁针来检验磁场的存在，如图所示。‎ 结果他发现，当带电盘转动时，小磁针果然发生了偏转，而且改变盘的转动方向或改变所带电荷的正负时，小磁针的偏转方向也改变，磁针的偏转方向跟运动电荷所形成的电流方向间的关系同样符合安培定则。‎ ‎②磁现象的电本质 电流产生磁场，其磁场是运动电荷产生的。磁体中的分子电流是由原子内部电子的运动形成的。安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质。‎ 磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。‎ 课 堂 检测案 第二节 认识磁场（一课时）‎ l ‎【课堂检测】‎ ‎1．利用安培分子电流假说可以解释下列哪些现象（ ） ‎ A．永久磁铁的磁场 B．直线电流的磁场 C．环形电流的磁场 D．软铁被磁化产生磁性 ‎2．磁铁在高温下或者受到敲击时会失去磁性，根据安培的分子电流假说，其原因是 A．分子电流消失　 B．分子电流的取向变得大致相同　 ‎ C．分子电流的取向变得杂乱 D．分子电流的强度减弱 ‎3．如图所示,两根平行的直导线,通以大小相等、方向相反的电流，下列说法中正确的是（ ） ‎ A．两根导线之间不存在磁场 B．两根导线之外不存在磁场 C．两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向里 D．两根导线之间存在磁场,方向垂直纸面向外 第二节 认识磁场（一课时）‎ l ‎【当堂训练】‎ ‎1.铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，则（ ）‎ A.A、B一定相互吸引 B.A、B一定相互排斥 C.A、B间可能无磁作用 D.A、B间一定有磁作用，可能吸引，也可能排斥 ‎2.关于磁场和磁感线的描述，正确的是（ ）‎ A.磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向就表示该点的磁场方向 B.磁感线是从磁铁的N极指向S极 C.磁铁间的相互作用是通过磁场发生的 D.磁感线就是磁场中碎铁屑排列成的曲线 ‎3．如图中，当电流顺时针通过圆环导体时，在导体中央的小磁针的N极将指向( )‎ A．指向读者 B．背离读者 C．垂直纸面向内 D．垂直纸面向外 ‎4．如图，一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过磁针上方时，磁针的S极向纸内偏转，这一束带电粒子可能是( )‎ A．向右飞行的电子 B．向左飞行的正离子 C．向右飞行的负离子 D．向左飞行的中子 第二节 认识磁场（一课时）‎ l ‎【巩固拓展】‎ ‎1．如图所示，环形导线在A、B处与直导线ab相连，图中标出了环形电流的磁场方向，则C和D接电源正极的是__________，放在ab下方的小磁针的__________极转向纸外．‎ ‎2.如图所示，一带负电的金属环绕轴OO'以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡的位置是（ ）‎ A.N极竖直向上 B.N极竖直向下 C.N极沿轴线向左 D.N极沿轴线向右 ‎3.图甲、乙中已知小磁针N极静止时的指向，请画出电源正负极；‎ ‎4.图中甲、乙，已知小磁针静止时的指向和电源正负极，请画出绕法.‎