2019-2020年高二物理磁場 磁感線 人教版(I).doc

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2019-2020年高二物理磁場 磁感線 人教版(I) 教學(xué)目標(biāo)： 一、知識目標(biāo) 1.知道磁場的基本特性是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用. 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磁場發(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方向. 二、能力目標(biāo) 1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察、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 1.磁場的物質(zhì)性和基本特性. 2.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(xué)難點 1.磁感線和電場線的區(qū)別與聯(lián)系、磁體內(nèi)部存在磁場 2.典型磁場的三維分布、在不同截面上的二維圖象對應(yīng) 教 學(xué) 過 程 教學(xué)設(shè)計 設(shè)計意圖 第十五章 磁場 在領(lǐng)會知識的次序上，教材把磁排在電之后，但從歷史發(fā)展的角度看，人們對電和磁可以說是有著同等濃厚的興趣，在認(rèn)識它們的規(guī)律方面差不多是齊頭并進(jìn)，并沒有嚴(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)域來看，完全孤立的電應(yīng)用或磁應(yīng)用是很少的，他們已經(jīng)“綁定”為一個密不可分的整體。因此，我們對獨立電和磁的學(xué)習(xí)事實上是為了后面的電磁感應(yīng)作知識上的準(zhǔn)備，這就象學(xué)力和運動是為動力學(xué)作準(zhǔn)備一樣，它們在電學(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、磁場的描述、磁場對電流的作用以及對運動電荷的作用，知識主線十分清晰。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（在實行綜合考試前，幾乎每年都有一個重量級的大題）。 從難度看，本章的知識不是很大，和其它知識的綜合也很有限，希望大家懷著輕松的心態(tài)面對本章的學(xué)習(xí)，為后面的電磁感應(yīng)打下扎實的基礎(chǔ)。 復(fù)習(xí)提問，引入新課 ［問題］初中學(xué)過磁體有幾個磁極？ ［學(xué)生答］磁體有兩個磁極：南極、北極. ［問題］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. ［問題］兩個不直接接觸的磁極之間是通過什么發(fā)生相互作用的？ 章節(jié)引入 整體概括 ［學(xué)生答］磁場. ［過渡語］磁場我們在初中就有所了解，今天我們要深入地學(xué)習(xí)電. 15--1 磁場、磁感線 一、磁場 1、磁極間的相互作用規(guī)律 ［演示實驗］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 A、磁場的概念 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各自的磁場作用于對方的. B、磁場的來源 （1）磁體周圍存在磁場. ［問題］磁體周圍有磁場，還有什么地方存在磁場呢？ ［演示］奧斯特實驗. 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 程 ［學(xué)生得出］通電導(dǎo)線周圍也存在磁場. （2）通電導(dǎo)線（電流或運動電荷）周圍有磁場. ——奧斯特實驗 ［問題］電流能夠產(chǎn)生磁場，那么電流在磁場中是否受力呢？ ［演示］磁場對電流的作用. 照課本圖16—2那樣，把一段直導(dǎo)線放在磁鐵的磁場里，給導(dǎo)線通上電流. ［現(xiàn)象］導(dǎo)線因受力而發(fā)生運動. ［學(xué)生分析得出］磁場不僅對磁極產(chǎn)生力的作用，對電流也產(chǎn)生力的作用. ［問題］電流能夠產(chǎn)生磁場，而磁場對電流又有力的作用，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，它們相互吸引，當(dāng)通以相反方向的電流時，它們相互排斥，學(xué)生回答正確. ［問題］磁鐵和磁鐵間、磁鐵和電流間、電流和電流間都是通過什么發(fā)生作用的？ ［教師引導(dǎo)學(xué)生分析］ 演示奧斯特實驗 演示磁場對電流的作用 ［學(xué)生分析得出］ C、磁場是媒介物：磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過磁場發(fā)生的. D、磁場的基本性質(zhì)：對處于其中的磁極和電流有力的作用. E、磁場的物質(zhì)性：雖然磁場看不見摸不著，對于我們初學(xué)者感到很抽象，其實磁場和電場一樣是客觀存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式. 二、磁場的方向、磁感線 ［過渡語］磁場是客觀存在的，那么磁場是否有方向？其方向如何？下面我們就來探討一下. ［演示］在展示臺上放一個獨立的小磁針，在地磁場中的方向（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，而是指向一個新的方向. 教 學(xué) 過 程 ［演示］在磁鐵的不同位置放上小磁針. ［現(xiàn)象］靜止時小磁針的N極指向各不相同. ［學(xué)生討論得］磁場是有方向性的. 1.磁場是有方向的. 2.規(guī)定：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向. ［啟發(fā)學(xué)生思考］ 電場可以用電場線形象地描述，磁場可以用什么來描述呢？ ［學(xué)生答］磁場可以用磁感線形象地描述. 3、磁感線 ［教師問］什么是磁感線呢？ ［學(xué)生答］所謂磁感線是在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向表示該點的磁場方向. （1）磁感線的定義 在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向都與該點的磁場方向相同，這樣的曲線叫做磁感線。 （2）特點： A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，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、磁感線上每一點的切線都是該點的磁場方向。 （3）幾種常見磁場的磁感線譜（P170） 演示磁場對小磁針的作用 畫出各磁場不同角度觀察時的平面圖 a、條形磁鐵（見圖1） b、蹄形磁鐵 c、直線電流 d、環(huán)形電流（見圖2） e、通電螺線管 *f、輻向磁場（見圖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］直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，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. ［教師引導(dǎo)學(xué)生得］ 教 學(xué) 過 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. ［問題］通電螺線管外部的磁場和什么相似？ ［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. ［問題］通電螺線管內(nèi)部的磁場如何？ ［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，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線. ［問題］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、磁感線和電場線 ［問題］磁感線和電場線有何區(qū)別？ ［教師引導(dǎo)學(xué)生分析得］ 1.電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述. 2.電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線. 3.電場線上每一點的切線方向都是跟該點的場強方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁感應(yīng)強度方向一致. 4.電場線的疏密程度表示電場強度的大小. 磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強度的大小. ` 類比學(xué)習(xí) ［問題］畫磁感線時電場線要特別注意什么？ ［學(xué)生答］任兩條電場線（磁感線）不能相交. ［問題］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 ［問題］電流磁場和天然磁鐵相比有何特點？ ［學(xué)生答］ 1.電流磁場的有無可由通斷電來控制. 2.電流磁場的極性可以由電流方向變換. 3.電流磁場的強弱可由電流的大小來控制. ［問題］電流的磁場有何用途？ ［學(xué)生答］電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動控制中得到普遍應(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，且通電螺旋管周圍的磁感線分布和條形磁鐵非常相似，這說明了什么問題？ 教 學(xué) 過 程 電與磁之間一定有某種聯(lián)系，磁體和電流的磁場本質(zhì)上有可能存在相同的起源問題． 1、安培分子電流假說 導(dǎo)體中的電流是由大量的自由電子的定向移動而形成的，而電流的周國又有磁場，所以電流的磁場應(yīng)該是由于電荷的運動產(chǎn)生的．那么，磁鐵的磁場是否也是由電荷的運動產(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，對外顯磁性；磁鐵的分子電流取向雜亂無章時，對外不顯磁性。 假說的驗證 （1）能解釋實驗現(xiàn)象 現(xiàn)象一：軟鐵棒被磁化。演示：軟鐵棒未被磁化前無磁性；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)理論證實了分子電流的存在． 根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論，微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)假說在人們認(rèn)識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)過實驗驗證后的假說就升華為理論，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本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的． 四、地磁場 1、地磁場的特征 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 掌握磁現(xiàn)象的電本質(zhì)