2022年高二物理磁場(chǎng) 磁感線 人教版(I)

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1、2022年高二物理磁場(chǎng) 磁感線 人教版(I) 教學(xué)目標(biāo): 一、知識(shí)目標(biāo) 1.知道磁場(chǎng)的基本特性是對(duì)處在它里面的磁極或電流有磁場(chǎng)力的作用. 2.知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的. 3.知道什么是磁感線. 4.知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的分布情況. 5.會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向. 二、能力目標(biāo) 1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、分析的能力. 2.培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力. 三、德育目標(biāo) 在教學(xué)中滲透物質(zhì)的客觀性原理. 教學(xué)重點(diǎn) 1.磁場(chǎng)的物質(zhì)性和基本特性. 2.會(huì)用安培定

2、則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向. 教學(xué)難點(diǎn) 1.磁感線和電場(chǎng)線的區(qū)別與聯(lián)系、磁體內(nèi)部存在磁場(chǎng) 2.典型磁場(chǎng)的三維分布、在不同截面上的二維圖象對(duì)應(yīng) 教 學(xué) 過(guò) 程 教學(xué)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)意圖 第十五章 磁場(chǎng) 在領(lǐng)會(huì)知識(shí)的次序上,教材把磁排在電之后,但從歷史發(fā)展的角度看,人們對(duì)電和磁可以說(shuō)是有著同等濃厚的興趣,在認(rèn)識(shí)它們的規(guī)律方面差不多是齊頭并進(jìn),并沒(méi)有嚴(yán)格的次序之分(譬如1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)、1821年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁旋轉(zhuǎn)效應(yīng),就早于1826年歐姆定律的得出;我國(guó)古代的四大發(fā)明之一就有指南針)。這也反映出電和磁密切聯(lián)系,從當(dāng)今的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,完全

3、孤立的電應(yīng)用或磁應(yīng)用是很少的,他們已經(jīng)“綁定”為一個(gè)密不可分的整體。因此,我們對(duì)獨(dú)立電和磁的學(xué)習(xí)事實(shí)上是為了后面的電磁感應(yīng)作知識(shí)上的準(zhǔn)備,這就象學(xué)力和運(yùn)動(dòng)是為動(dòng)力學(xué)作準(zhǔn)備一樣,它們?cè)陔妼W(xué)和力學(xué)中的位置關(guān)系有這驚人的相似。 在本章,我們要學(xué)習(xí)磁現(xiàn)象、磁場(chǎng)的描述、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用以及對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用,知識(shí)主線十分清晰。第一節(jié)可以視為第一單元;第二、三節(jié)為第二單元;第四~第六節(jié)則可視為第三單元。其中第三單元的內(nèi)容重要一些,是近幾年高考的熱點(diǎn)(在實(shí)行綜合考試前,幾乎每年都有一個(gè)重量級(jí)的大題)。 從難度看,本章的知識(shí)不是很大,和其它知識(shí)的綜合也很有限,希望大家懷著輕松的心態(tài)面對(duì)本章的學(xué)習(xí),為后面的電

4、磁感應(yīng)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 復(fù)習(xí)提問(wèn),引入新課 [問(wèn)題]初中學(xué)過(guò)磁體有幾個(gè)磁極? [學(xué)生答]磁體有兩個(gè)磁極:南極、北極. [問(wèn)題]磁極間相互作用的規(guī)律是什么? [學(xué)生答]同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引. [問(wèn)題]兩個(gè)不直接接觸的磁極之間是通過(guò)什么發(fā)生相互作用的? 章節(jié)引入 整體概括 [學(xué)生答]磁場(chǎng). [過(guò)渡語(yǔ)]磁場(chǎng)我們?cè)诔踔芯陀兴私猓裉煳覀円钊氲貙W(xué)習(xí)電. §15--1 磁場(chǎng)、磁感線 一、磁場(chǎng) 1、磁極間的相互作用規(guī)律 [演示實(shí)驗(yàn)]演示磁極間的相互作用規(guī)律. [現(xiàn)象]同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引. 2、磁場(chǎng) A、磁

5、場(chǎng)的概念 磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)。 磁極間的相互作用是通過(guò)各自的磁場(chǎng)作用于對(duì)方的. B、磁場(chǎng)的來(lái)源 (1)磁體周圍存在磁場(chǎng). [問(wèn)題]磁體周圍有磁場(chǎng),還有什么地方存在磁場(chǎng)呢? [演示]奧斯特實(shí)驗(yàn). 把一條導(dǎo)線平行地放在磁針的上方,給導(dǎo)線通電. [現(xiàn)象]磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn). 教 學(xué) 過(guò) 程 [學(xué)生得出]通電導(dǎo)線周圍也存在磁場(chǎng). (2)通電導(dǎo)線(電流或運(yùn)動(dòng)電荷)周圍有磁場(chǎng). ——奧斯特實(shí)驗(yàn) [問(wèn)題]電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),那么電流在磁場(chǎng)中是否受力呢? [演示]磁場(chǎng)對(duì)電流的作用. 照課本圖16—2那樣,把一段直導(dǎo)線放在磁鐵的磁場(chǎng)里,給導(dǎo)線通上電流. [現(xiàn)象]導(dǎo)線

6、因受力而發(fā)生運(yùn)動(dòng). [學(xué)生分析得出]磁場(chǎng)不僅對(duì)磁極產(chǎn)生力的作用,對(duì)電流也產(chǎn)生力的作用. [問(wèn)題]電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng),而磁場(chǎng)對(duì)電流又有力的作用,那么電流和電流之間能否發(fā)生力的作用呢? [學(xué)生答]電流和電流之間可以發(fā)生相互作用. [演示證明]兩條平行直導(dǎo)線,當(dāng)通以相同方向的電流時(shí),它們相互吸引,當(dāng)通以相反方向的電流時(shí),它們相互排斥,學(xué)生回答正確. [問(wèn)題]磁鐵和磁鐵間、磁鐵和電流間、電流和電流間都是通過(guò)什么發(fā)生作用的? [教師引導(dǎo)學(xué)生分析] 演示奧斯特實(shí)驗(yàn) 演示磁場(chǎng)對(duì)電流

7、的作用 [學(xué)生分析得出] C、磁場(chǎng)是媒介物:磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的. D、磁場(chǎng)的基本性質(zhì):對(duì)處于其中的磁極和電流有力的作用. E、磁場(chǎng)的物質(zhì)性:雖然磁場(chǎng)看不見(jiàn)摸不著,對(duì)于我們初學(xué)者感到很抽象,其實(shí)磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣是客觀存在的,是物質(zhì)存在的一種特殊形式. 二、磁場(chǎng)的方向、磁感線 [過(guò)渡語(yǔ)]磁場(chǎng)是客觀存在的,那么磁場(chǎng)是否有方向?其方向如何?下面我們就來(lái)探討一下. [演示]在展示臺(tái)上放一個(gè)獨(dú)立的小磁針,在地磁場(chǎng)中的方向(指向南、北西向),把磁鐵靠近小磁針,觀察發(fā)生的現(xiàn)象. [現(xiàn)象]把磁鐵鄰近小磁針,發(fā)現(xiàn)小磁針不再指向南北,而是指向一個(gè)新的方向. 教

8、 學(xué) 過(guò) 程 [演示]在磁鐵的不同位置放上小磁針. [現(xiàn)象]靜止時(shí)小磁針的N極指向各不相同. [學(xué)生討論得]磁場(chǎng)是有方向性的. 1.磁場(chǎng)是有方向的. 2.規(guī)定:在磁場(chǎng)中的任一點(diǎn),小磁針北極受力的方向,亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向,就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向. [啟發(fā)學(xué)生思考] 電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線形象地描述,磁場(chǎng)可以用什么來(lái)描述呢? [學(xué)生答]磁場(chǎng)可以用磁感線形象地描述. 3、磁感線 [教師問(wèn)]什么是磁感線呢? [學(xué)生答]所謂磁感線是在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向. (1)磁感線的定義 在磁場(chǎng)中畫一些有方向的曲線,曲線上

9、每一點(diǎn)的切線方向都與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同,這樣的曲線叫做磁感線。 (2)特點(diǎn): A、磁感線是閉合曲線,磁鐵外部的磁感線是從北極出來(lái),回到磁鐵的南極,內(nèi)部是從南極到北極. B、任意兩條磁感線不相交。 C、磁感線上每一點(diǎn)的切線都是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 (3)幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線譜(P170) 演示磁場(chǎng)對(duì)小磁針的作用 畫出各磁場(chǎng)不同角度觀察時(shí)的平面圖 a、條形磁鐵(見(jiàn)圖1) b、蹄形磁鐵 c、直線電流 d、環(huán)形電流(見(jiàn)圖2) e、通電螺線

10、管 *f、輻向磁場(chǎng)(見(jiàn)圖3) 4、安培定則(右手螺旋定則) [用投影片出示通電直導(dǎo)線周圍的磁感線分布情況] [問(wèn)題]通電直導(dǎo)線周圍的磁感線如何分布? [學(xué)生答]直線電流磁場(chǎng)的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓,這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上. [問(wèn)題]直線電流周圍的磁感線分布和什么因素有關(guān)系? [學(xué)生答]直線電流周圍的磁感線方向和電流方向有關(guān)系. [問(wèn)題]直線電流的方向跟電的磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢? [出示投影片]直線電流的方向和電的磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來(lái)判定:用右手握住導(dǎo)線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的

11、四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向. [出示投影片]環(huán)形電流的磁場(chǎng). [教師引導(dǎo)學(xué)生得] 教 學(xué) 過(guò) 程 環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來(lái)判定:讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向. [出示投影片]通電螺線管的磁場(chǎng). [問(wèn)題]通電螺線管外部的磁場(chǎng)和什么相似? [學(xué)生答]通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似,一端相當(dāng)于南極,一端相當(dāng)于北極. [問(wèn)題]通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)如何? [學(xué)生答]通電螺線管內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行,方向由南極指向北極,并和外部的

12、磁感線連接,形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線. [問(wèn)題]通電螺線管的磁感線方向和什么因素有關(guān)系? [學(xué)生答]通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關(guān). [問(wèn)題]如何判斷通電螺線管的極性? [學(xué)生回憶得]通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系,也可用安培定則來(lái)判定:用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致,大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向. 5、磁感線和電場(chǎng)線 [問(wèn)題]磁感線和電場(chǎng)線有何區(qū)別? [教師引導(dǎo)學(xué)生分析得] 1.電場(chǎng)線是電場(chǎng)的形象描述,而磁感線是磁場(chǎng)的形象描述. 2.電場(chǎng)線不是閉合曲線,而磁感線是閉合曲線. 3.電場(chǎng)線上每一點(diǎn)的切

13、線方向都是跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向一致. 4.電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小. 磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小. ` 類比學(xué)習(xí) [問(wèn)題]畫磁感線時(shí)電場(chǎng)線要特別注意什么? [學(xué)生答]任兩條電場(chǎng)線(磁感線)不能相交. [問(wèn)題]通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管三者之間有何內(nèi)在聯(lián)系? [學(xué)生答]通電直導(dǎo)線環(huán)電流通電螺線管 [問(wèn)題]電流磁場(chǎng)和天然磁鐵相比有何特點(diǎn)? [學(xué)生答] 1.電流磁場(chǎng)的有無(wú)可

14、由通斷電來(lái)控制. 2.電流磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換. 3.電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來(lái)控制. [問(wèn)題]電流的磁場(chǎng)有何用途? [學(xué)生答]電流的磁場(chǎng)用途很廣泛,如電磁起重機(jī)、電話、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動(dòng)控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器. 三、磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 通過(guò)剛才的學(xué)習(xí),我們發(fā)現(xiàn)磁體和電流這兩種完全不同的物質(zhì)周圍空間都存在著磁場(chǎng),且通電螺旋管周圍的磁感線分布和條形磁鐵非常相似,這說(shuō)明了什么問(wèn)題? 教 學(xué) 過(guò) 程 電與磁之間一定有某種聯(lián)系,磁體和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上有可能存在相同的起源問(wèn)題. 1、安培分子電流假說(shuō) 導(dǎo)體中的電流是由大量的自由電子的定向

15、移動(dòng)而形成的,而電流的周國(guó)又有磁場(chǎng),所以電流的磁場(chǎng)應(yīng)該是由于電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的.那么,磁鐵的磁場(chǎng)是否也是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的呢? 安培提出在磁鐵中分子、原于存在著一種環(huán)形電流一一分子電流,分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體. 磁鐵的分子電流的取向大致相同時(shí),對(duì)外顯磁性;磁鐵的分子電流取向雜亂無(wú)章時(shí),對(duì)外不顯磁性。 假說(shuō)的驗(yàn)證 (1)能解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 現(xiàn)象一:軟鐵棒被磁化。演示:軟鐵棒未被磁化前無(wú)磁性;磁化后有磁性,能吸引大頭針. 現(xiàn)象二:磁鐵受到猛烈的敲擊會(huì)失去磁性。演示:猛擊磁鐵,觀察小磁針偏轉(zhuǎn)情況(2)近代的原子結(jié)構(gòu)理論證實(shí)了分子電流的存在. 根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論,微

16、粒原子由原子核和核外電子組成,原子核帶正電,核外電子帶負(fù)電,電子在庫(kù)侖力的作用下,繞核高速旋轉(zhuǎn),形成分子電流. 2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 科學(xué)假說(shuō)在人們認(rèn)識(shí)自然奧秘中有著重要的作用,是人們研究科學(xué)發(fā)展的一種重要方式,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后的假說(shuō)就升華為理論,即安培分子電流理論.從該理論中,我們可以清楚地看到磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的. 四、地磁場(chǎng) 1、地磁場(chǎng)的特征 類似條形磁鐵,極性和地理極性相反。 了解安培分子電流假說(shuō) 掌握磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

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