高中物理 第3章 磁場 第3節(jié) 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt

《高中物理 第3章 磁場 第3節(jié) 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第3章 磁場 第3節(jié) 幾種常見的磁場課件 新人教版選修3-1.ppt（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第3節(jié) 幾種常見的磁場,,(教師參考) 一、教學目標 知識與技能 1.知道磁感線以及幾種常見的磁場(條形、蹄形磁鐵,直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管)的磁感線分布的情況 2.會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線方向 3.了解安培分子電流假說,并能解釋有關現(xiàn)象 4.理解勻強磁場的概念 5.理解磁通量的概念并能進行有關計算 過程與方法 通過小磁針在電流磁場中的指向引導學生理解安培定則 情感態(tài)度與價值觀 1.通過本節(jié)學習進一步培養(yǎng)學生的實驗觀察、分析的能力 2.使學生認識科學探究的一般規(guī)律,提高科學素養(yǎng),,二、教學重點難點 教學重點 會用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向 教學難點 正確理解磁通量的概念并能進行有關計算 三、重難點突破方略 探究通電螺線管的磁場的突破方略 【演示1】 在木板中間開一個長方形槽,將螺線管卡在槽中,木板上面均勻撒一些鐵屑,并放兩個小磁針,給螺線管通上強電流,輕輕敲打演示儀器,并提問. (問題1)通電螺線管外部的磁場和哪種磁體的磁場相似? 學生:通電螺線管外部的磁場和條形磁鐵外部的磁場相似. (問題2)通電螺線管內(nèi)部的磁場如何? 學生:通電螺線管內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行.,,【演示2】 將螺線管通上強電流的方向反向,輕輕敲打演示儀器,鐵屑和兩個小磁針重新分布,并提問. (問題1)通電螺線管外部的磁場還和條形磁鐵外部的磁場相似嗎?兩個小磁針的方向發(fā)生了怎樣的變化? 學生:通電螺線管外部的磁場和條形磁鐵外部的磁場相似,兩個小磁針的方向與原來的指向相反. (問題2)猜想一下,通電螺線管的磁感線方向和什么因素有關系? 學生:通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關.,,【思考與討論】 如何用右手來判斷通電螺線管磁感線的方向? 學生:用安培定則來判定: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通電螺線管內(nèi)部磁感線的方向. 【教師總結(jié)】 通電螺線管外部的磁場和條形磁鐵外部的磁場相似,一端相當于南極,一端相當于北極;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,并和外部的磁感線連接,形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線.,自主學習,課堂探究,達標測評,自主學習 課前預習感悟新知,,(教師參考) 情境鏈接一 生命與磁 外加的磁場能影響生物體細胞內(nèi)外離子的活動度、細胞膜電勢、酶的活性,改善細胞新陳代謝;生物磁場也會對人體的神經(jīng)、肌肉、心臟、腦等生物電流產(chǎn)生影響,并可干擾或抑制病變過程,調(diào)節(jié)生理平衡,促進功能的恢復.值得注意的是,生物體長期處于過弱或過強的磁場中,也會產(chǎn)生不利的影響. 1.磁場是一種特殊的物質(zhì),不能為人們所看見,我們用怎樣的實驗方式來“看見”磁場? 2.光線、電場線都是形象描述抽象物質(zhì)性質(zhì)的工具,對于磁場的特征,是否也能用相類似的工具來描述呢?,,信息 1.在磁場中放一塊玻璃板,玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑,輕敲玻璃板,鐵屑就會有規(guī)則地排列起來,使我們“看見”磁場的分布. 2.能.可以用磁感線來形象描述磁場. 情境鏈接二 對傳達電力、磁力的介質(zhì),法拉第提出了“場”概念把它們稱為電場、磁場.對電場、磁場的分布規(guī)律的描述,法拉第提出了力線圖像.力線上任一點的切線方向就是場強的方向,力線密的地方,場強就強;力線疏的地方,場強就弱;場強不變時,力線圖不變;場源運動或變化時,力線圖也發(fā)生變化.這里的力線是電場線或磁感線嗎?,,信息 電場力和磁場力是通過電場、磁場來作用的,電場線和磁感線的幾何圖形能形象地表示電場和磁場的分布規(guī)律.,教材梳理,一、磁感線 閱讀教材第86頁“磁感線”部分,知道磁感線是如何描述磁場的強弱和方向的. 1.定義:在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的 都跟這點的磁感應強度的方向一致,這樣的曲線就叫做磁感線. 2.基本特性:磁感線的 表示磁場的強弱,磁感線越密的地方磁場越強,磁感線越疏的地方磁場越弱. 議一議 分析教材第86～87頁圖3.3-1,為什么上面圖片S極與N極之間的鐵屑較多,而下面圖片N極與N極之間的鐵屑較少? 答案:S極與N極之間為引力,鐵屑在磁場力的作用下能駐留.N極與N極之間為斥力,大部分鐵屑被移開.,切線方向,疏密,二、幾種常見的磁場 分析教材第86～87頁圖3.3-2,3.3-3,3.3-4,大致了解用什么樣的右手手勢來確定幾種電流磁場的分布. 1.直線電流的磁場: 安培定則: 握住導線,讓伸直的拇指所指的方向與 方向一致,彎曲的四指所指的方向就是 環(huán)繞的方向.如圖所示.,右手,電流,磁感線,2.環(huán)形電流的磁場: 讓右手彎曲的四指與 的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線 上磁感線的方向.如圖所示.,環(huán)形電流,軸線,3.通電螺線管的磁場: 通電螺線管是許多匝環(huán)形電流 而成,它的磁場是 磁場的疊加,因此利用環(huán)形電流的安培定則判斷其磁場.如圖所示. 想一想 教材第87頁圖3.3-4通電螺線管內(nèi)部磁感線是怎樣分布的? 答案:通電螺線管內(nèi)部磁感線和螺線管軸線平行.,串聯(lián),環(huán)形電流,三、安培分子電流假說 閱讀教材第87頁“安培分子電流假說”部分,了解安培分子電流假說的內(nèi)容及意義. 1.分子電流假說:在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部,存在著一種環(huán)形電流——分子電流.分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體,它的兩側(cè)相當于兩個 . 2.假說的意義:磁鐵的磁場和電流的磁場一樣,都是由 產(chǎn)生的. 想一想 教材第87頁圖3.3-6甲、乙兩鐵棒顯示磁性嗎?N極,S極分別在哪一端? 答案:甲鐵棒不顯磁性,乙鐵棒顯示磁性,左端為S極,右端為N極.,磁極,運動電荷,四、勻強磁場 閱讀教材第88頁“勻強磁場”部分,知道勻強磁場的特點. 1.定義:磁感應強度的 、 處處相同的磁場. 2.磁感線:間隔相同的 . 想一想 教材第88頁圖3.3-7中,在N極與S極之間靠近N極,S極磁體的位置磁感應強度大,還是離N極,S極較遠的位置磁感應強度大? 答案:勻強磁場中空間上任何點的磁感應強度的大小,方向都相同.,強弱,方向,平行直線,五、磁通量 閱讀材料第88頁“磁通量”部分,知道磁通量的概念. 1.定義:在勻強磁場中,磁感應強度B和與磁場方向垂直的平面面積S的乘積,叫做穿過這個面積的磁通量. 2.定義式:Φ= . 3.單位: ,簡稱韋,符號是Wb.1 Wb=1 Tm2. 4.矢標性:磁通量是 量. 想一想 教材第88頁圖3.3-10為平面與B不垂直的情況,這時通過平面S′的磁通量比BS的值是大還是小? 答案:圖3.3-10中通過平面S′的磁通量的值比BS的值小.,BS,韋伯,標,自主檢測,,答案:(1)√ (2) (3)√ (4) (5),1.思考判斷 (1)磁感線是閉合的曲線,沒有起始終了的位置.( ) (2)通電螺線管內(nèi)部的磁感線的方向從N極指向S極.( ) (3)一般的物體不顯磁性是因為物體內(nèi)的分子電流取向雜亂無章.( ) (4)磁通量不僅有大小而且有方向,所以是矢量.( ) (5)將一平面置于勻強磁場中的任何位置,穿過該平面的磁通量總相等.( ),2.為了解釋地球的磁性,19世紀安培假設:地球的磁場是由繞過地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個圖中,正確表示安培假設中環(huán)形電流方向的是( ),,解析:由于地磁場的北極在地理南極附近,在地球內(nèi)部磁感線由地理北極指向地理南極,由安培定則判斷可知,選項B正確.,B,3.下列各圖中,用帶箭頭的細實線表示通電直導線周圍磁感線的分布情況,其中正確的是( ),,解析:通電直導線周圍磁感線是以導線為圓心的同心圓,由安培定則可知選項D正確.,D,4.如圖所示,半徑為R的圓形線圈共有n匝,其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場,磁場方向垂直線圈平面.若磁感應強度為B,則穿過線圈的磁通量為( ) A.πBR2 B.πBr2 C.nπBR2 D.nπBr2,,解析:磁感線穿過的面積為πr2,而并非πR2,穿過線圈的磁通量與線圈匝數(shù)無關,因此磁通量Φ=πBr2.,B,課堂探究 核心導學要點探究,要點一,安培定則的理解和應用,【問題導引】 1.磁感線上某一點的切線方向、該點的磁場方向、放在該點小磁針靜止時N極指向、該點磁感應強度方向,這四個方向有什么關系? 答案:這四個方向是同一個方向. 2.應用安培定則判定直線電流磁場方向和環(huán)形電流磁場方向時,大拇指和四指各指向什么? 答案:在判定直線電流的磁場方向時,大拇指指“原因”——電流方向,四指指“結(jié)果”——磁場繞向;在判定環(huán)形電流磁場方向時,四指指“原因”——電流繞向,大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感線方向,即指N極.,【要點歸納】 多角度認識三種電流磁場磁感線的分布,【例1】電路沒接通時三個小磁針方向如圖,試確定電路 接通后三個磁針N極的轉(zhuǎn)向.,,?思路探究?當小磁針處于電流的磁場中,如何判斷小磁針N極的受力方向? 答案:先確定通過該點的磁感線的方向,再根據(jù)小磁針N極所指方向與通過該點的磁感線的切線方向相同,判斷小磁針N極的受力方向. 解析:接通電路后,運用安培定則判斷可知螺線管的 磁感線在內(nèi)部從左指向右,外部從右到左,如圖所示, 故小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動,小磁針3順時針轉(zhuǎn)動,小磁針 2基本不動. 答案:小磁針1逆時針轉(zhuǎn)動,小磁針3順時針轉(zhuǎn)動,小磁針2基本不動,誤區(qū)警示 分析小磁針轉(zhuǎn)動的注意點 (1)可能錯誤認為是螺線管右端吸引了小磁針3的S極,導致錯誤認為小磁針3逆時針轉(zhuǎn)動.要注意“同名磁極相斥,異名磁極相吸”的結(jié)論僅適用于兩個磁極都在外部磁場的情況. (2)在螺線管內(nèi)部,磁感線從S極到N極;在外部,磁感線從N極到S極.,,(教師備用) 例1-1:如圖所示,放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針靜止時N極指向右,試判定電源的正、負極.,,解析:小磁針N極的指向即為該處的磁場方向,所以螺線管內(nèi)部磁感線方向由a→b.根據(jù)安培定則可判斷出電流由電源的c端流出,d端流入,故c端為正極,d端為負極. 答案:c端為正極,d端為負極,針對訓練1:下列各圖中,已標出電流I、磁感應強度B的方向,其中符合安培定則的是( ),,解析:利用通電直導線中的安培定則判斷可知選項A,B錯誤;利用環(huán)形電流的安培定則判斷可知選項C正確,D錯誤.,C,要點二,對磁通量的理解,【問題導引】 磁通量是標量,但有正負,應如何理解磁通量的正負?在勻強磁場中,若平面S與磁場不垂直,怎樣求穿過平面的磁通量?,答案:磁通量的正負與磁感線從哪面穿過有關,當規(guī)定磁感線從某一側(cè)穿過為正,則從該面穿過的磁通量為正值,反之為負值;在勻強磁場中,當平面與磁場方向不垂直時,將其面積在垂直于磁場方向的投影S′,代入關系式Φ=BS求解.,【要點歸納】 1.定量計算 通過公式Φ=BS來定量計算磁通量時應注意的問題: (1)明確磁場是否為勻強磁場,知道磁感應強度的大小. (2)平面的面積S應為磁感線通過的有效面積.當平面S與磁場方向不垂直時,應明確所研究的平面與磁感應強度方向的夾角,準確找出垂直面積. (3)線圈的磁通量及其變化與線圈匝數(shù)無關,即磁通量的大小不受線圈匝數(shù)的影響. 2.定性判斷:磁通量是指穿過線圈面積的磁感線的“凈條數(shù)”,當有不同方向的磁場同時穿過同一面積時,此時的磁通量為各磁場穿過該面磁通量的代數(shù)和.,【例2】 如圖所示,框架面積為S,框架平面與磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直,則穿過平面的磁通量為 .若使框架繞OO′ 轉(zhuǎn)過60角,則穿過框架平面的磁通量為 ;若 從初始位置轉(zhuǎn)過90角時,則穿過框架平面的磁通量 為 ;若從初始位置轉(zhuǎn)過180角,則穿過 框架平面的磁通量的變化量是 .,,?思路探究?(1)磁通量的計算公式Φ=BS的適用條件是什么? 答案:Φ=BS適用于勻強磁場且磁感線與平面垂直. (2)怎樣求某一過程磁通量的變化? 答案:磁通量是標量,某一過程的磁通量的變化等于末、始位置的磁通量之差.,,規(guī)律方法 磁通量與磁感線的區(qū)別與聯(lián)系 (1)磁感應強度B主要描述磁場中某點的磁場情況,與位置對應;而磁通量用來描述磁場中某一個給定面上的磁場情況,它與給定面對應. (2)由Φ=BS得B=Φ/S,即為磁感應強度的另一定義式,表示穿過垂直于磁場方向的單位面積的磁通量,所以B又叫做磁通密度.,,(教師備用) 例2-1:如圖所示,線圈平面與水平方向夾角θ=60,磁感線豎 直向下,線圈平面面積S=0.4 m2,勻強磁場磁感應強度B=0.6 T, 則穿過線圈的磁通量Φ為多少?把線圈以cd為軸順時針轉(zhuǎn)過 120角,則穿過線圈的磁通量的變化量為多少?,,答案:0.12 Wb 0.36 Wb,,例2-2:有一個100匝的線圈,其平面是邊長為L=0.20 m的正方形,放在磁感應強度為B=0.50 T的勻強磁場中,線圈平面與磁場垂直.若將這個線圈的形狀由正方形改變成圓形,在這一過程中穿過線圈的磁通量改變了多少?,,答案:5.510-3 Wb.,,AB,要點三,磁感應強度的疊加,【問題導引】 如圖所示,兩根長直通電導線互相平行,電流方向相同. 它們的截面處于一個等邊三角形ABC的A和B處.如何確 定兩通電導線在C處的磁場的磁感應強度的方向?,答案:水平向右.由安培定則可判斷出A和B在C處的磁場分別垂直于AC和BC連線,其大小相等,如圖所示.由矢量疊加原理可知C處磁場的總磁感應強度的方向水平向右.,(教師備用) 【要點歸納】 1.磁感應強度是矢量,當空間存在幾個磁體(或電流)時,每一點的磁場為各個磁體(或電流)在該點產(chǎn)生磁場的矢量知. 2.對于幾個電流產(chǎn)生的磁場,先用安培定則確定該電流在某點的磁場方向,后運用平行四邊形定則將幾個磁感應強度合成.,【例3】 如圖所示,一根通電直導線垂直放在磁感應強度B=1 T水平向右的勻強磁場中,以導線截面的中心為圓心,半徑為r的圓周上有a,b,c,d四點,已知a點的實際磁感應強度為零,則b,c,d三點的磁感應強度分別是多少?方向如何?,,?思維導圖?,,答案:見解析,誤區(qū)警示 磁場中的磁感線的注意點 (1)若磁場中某點有n個場源形成的磁場,其磁感應強度為它們的矢量和,該點磁感線的切線方向是唯一確定的. (2)直線電流的磁場的磁感線是以導線某點為圓心,與導線垂直的同心圓,同一圓周上各點磁感應強度不同,磁場隨距離導線的距離的增大而減弱.,(教師備用) 例3-1:如圖所示,兩根相互平行的長直導線過紙面上的M,N兩點,且與紙面垂直,導線中通有大小相等、方向相反的電流.a,O,b在M,N的連線上,O為MN的中點,c,d位于MN的中垂線上,且a,b,c,d到O點的距離均相等.關于以上幾點處的磁場,下列說法正確的是( ) A.O點處的磁感應強度為零 B.a,b兩點處的磁感應強度大小相等,方向相反 C.c,d兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同 D.a,c兩點處磁感應強度的方向不同,,解析:由安培定則判斷可知,兩直線電流在O點產(chǎn)生的磁場方向均垂直于MN向下,O點的磁感應強度不為零,故選項A錯誤;a,b兩點的磁感應強度大小相等,方向相同,故選項B錯誤;根據(jù)對稱性,c,d兩點處的磁感應強度大小相等,方向相同,故選項C正確;a,c兩點的磁感應強度方向相同,故選項D錯誤.,C,例3-2:如圖所示,真空中一根絕緣桿連接的兩個帶等量異種電荷的點電荷以相同的角速度繞O點在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動,已知+q距離O點較近,則O點的磁感應強度方向為( ) A.方向豎直向上 B.方向豎直向下 C.O點磁感應強度為零 D.無法確定,,解析:電荷的勻速轉(zhuǎn)動可看做環(huán)形電流,由安培定則可知,+q在O點形成的磁場方向豎直向上,-q在O點形成的磁場方向向下,但由于+q距O點較近,產(chǎn)生的磁場較強,故O點的磁感應強度的方向豎直向上,選項A正確.,A,針對訓練3:如圖,兩根相互平行的長直導線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I1I2;a,b,c,d為導線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點,且a,b,c與兩導線共面;b點在兩導線之間,b,d的連線與導線所在平 面垂直.磁感應強度可能為零的點是( ) A.a點 B.b點 C.c點 D.d點,,解析:由安培定則畫出電流I1,I2在a,b,c,d四點產(chǎn)生的磁場的方向,由圖可知電流I1,I2在a,c兩點的磁場方向相反,這兩點處的磁感應強度可能為零,又I1I2,故磁感應強度為零的點距I1距離應比I2大,故選項C正確,A,B,D均錯誤.,C,(教師參考) 【教材探究】 在教材P86圖3.3-1中,磁場中鐵屑的排列看似是一些曲線,它反映了磁場中磁感線的分布,這能否說明磁感線是真實存在的? 答案:該實驗可以模擬磁感線,但磁場中并不存在磁感線,它是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋龃艌龆傧氲那€.,達標測評 隨堂演練檢測效果,1.(多選)關于磁感線與電場線的描述,錯誤的是( ) A.電場線起止于電荷,磁感線起止于磁極 B.靜電場的電場線一定不閉合,磁感線一定是閉合的 C.磁感線是自由小磁針在磁場力作用下的運動軌跡 D.電場線和磁感線實際上均存在,,解析:在靜電場中的電場線是不閉合的,但磁感線都是閉合的,選項A錯誤、B正確;在磁場中的小磁針可以轉(zhuǎn)動,磁感線不是小磁針的運動軌跡,選項C錯誤;電場線和磁感線都是人為假想的線,只是為了形象地描述電場和磁場,選項D錯誤.,ACD,2.(多選)如圖所示是云層之間閃電的模擬圖,圖中A,B是位于北南方向帶有電荷的兩塊陰雨云,在放電的過程中在兩云的尖端之間形成了一個放電通道,若位于通道正上方的小磁針N極轉(zhuǎn)向紙里,S極轉(zhuǎn)向紙外,則關于A,B的帶電情況說法中正確的是( ) A.帶同種電荷 B.帶異種電荷 C.B帶正電 D.A帶正電,,BD,解析:云層間放電必須發(fā)生在異種電荷之間,故B對;云層間放電形成電流,相當于通電直導線形成磁場,由小磁針轉(zhuǎn)動情況可知,通道上方磁感線向里,根據(jù)安培定則可以判斷電流是從A流向B的,故可知A帶正電,B帶負電.所以D選項正確.,3.如圖所示,當開關S閉合后,小磁針處在通電電流的磁場中的位置正確的是( ),,D,解析:根據(jù)安培定則判斷出電流的磁場方向,由于小磁針靜止后N極指向磁場方向,判斷可知選項D正確.,4.如圖所示,框架面積為S,框架平面與磁感應強度為B的勻 強磁場方向垂直. (1)若使框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過60角,則穿過線框平面的磁通 量的變化量為多少? (2)若從初始位置轉(zhuǎn)過180角,則穿過線框平面的磁通量為多少?,,(2)線框轉(zhuǎn)過180時,磁感線仍然垂直穿過線框,只不過穿過方向改變了.因而Φ=-BS.,(教師參考) 課堂小結(jié),謝謝觀賞！,