高二物理人教版選修3-1課件 第3章磁場(chǎng) 第1、2節(jié)《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度》

歡迎進(jìn)入物理課堂 第三章磁場(chǎng) 本章的重點(diǎn)內(nèi)容是磁場(chǎng) 磁感線 磁感應(yīng)強(qiáng)度 安培力 洛倫茲力的概念以及磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線 運(yùn)動(dòng)電荷的作用 難點(diǎn)是安培力作用下物體的平衡和運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)以及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題 本章分析 推理和推導(dǎo)內(nèi)容較多 如 分析引出磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念 由安培力公式導(dǎo)出洛倫茲力公式 由洛倫茲力導(dǎo)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等 在這些分析推導(dǎo)過(guò)程中 運(yùn)用的知識(shí)比較綜合 因此 除了掌握重點(diǎn)知識(shí) 突破難點(diǎn)知識(shí) 還要在學(xué)習(xí)過(guò)程中提高自己的分析 推理和推導(dǎo)能力 發(fā)展綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和提高抽象思維的能力 本章高考的熱點(diǎn)是安培力的應(yīng)用和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 在洛倫茲力的考查中 大多數(shù)試題是以帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)為主 第一 二節(jié)磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道磁場(chǎng)的概念 認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì) 了解磁現(xiàn)象及電流的磁效應(yīng) 2 掌握地磁場(chǎng)的產(chǎn)生 理解地磁兩極與地理兩極的關(guān)系 3 理解掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 方向 4 學(xué)會(huì)類比法 知道比值定義物理量的方法是常用的物理方法 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 了解磁現(xiàn)象 磁場(chǎng)及電流的磁效應(yīng) 2 地磁場(chǎng)中磁感線的分布 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立和計(jì)算 易錯(cuò)問(wèn)題 磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算式B F IL中F應(yīng)是B I時(shí)的磁場(chǎng)力 一 磁現(xiàn)象1 天然磁石和人造磁鐵都叫永磁體 它們都能吸引鐵質(zhì)物體 我們把這種性質(zhì)叫做 2 磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫做磁極 能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針 靜止時(shí)指南的磁極叫做 又叫S極 指北的磁極叫做 又叫N極 磁性 南極 北極 二 電流的磁效應(yīng)圖3 1 11 奧斯特實(shí)驗(yàn) 奧斯特發(fā)現(xiàn) 電流能使磁針偏轉(zhuǎn) 如圖3 1 1所示 2 不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場(chǎng) 電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng) 這個(gè)現(xiàn)象稱為電流的 磁效應(yīng) 三 磁場(chǎng)電荷之間的相互作用是通過(guò)發(fā)生的 磁體與磁體之間 磁體與通電導(dǎo)體之間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用 是通過(guò)發(fā)生的 電場(chǎng) 磁場(chǎng) 四 地球的磁場(chǎng)1 地球本身是一個(gè)大磁體 它的N極位于附近 S極位于附近 2 地球的地理兩極與地磁兩極并不重合 磁針的指向與南北方向有一個(gè)夾角 這個(gè)夾角稱做 如圖3 1 2所示 南極 地理的 地理的北極 磁偏角 圖3 1 2 五 磁感應(yīng)強(qiáng)度1 物理學(xué)中用來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 2 放入磁場(chǎng)中的小磁針 在磁場(chǎng)中受力將會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)磁針靜止時(shí) 極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 簡(jiǎn)稱為磁場(chǎng)的方向 磁感應(yīng)強(qiáng)度 N 3 探究實(shí)驗(yàn) 1 如圖3 1 3所示的實(shí)驗(yàn)裝置 可以認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)是的 直導(dǎo)線的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 圖3 1 3 垂直 均勻 2 有電流通過(guò)時(shí)導(dǎo)線將擺動(dòng)一個(gè)角度 觀察擺動(dòng)角度的大小可以比較的大小 3 實(shí)驗(yàn)表明 通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 它受力的大小與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L 導(dǎo)線中的電流I成正比 用公式表示為F 磁場(chǎng)力 ILB 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義公式是B 在國(guó)際單位制中 磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是 符號(hào)是T 1T 特斯拉 在北半球的上空 地磁場(chǎng)的方向水平嗎 思考 思考 提示 不水平 向北偏下 一 對(duì)磁場(chǎng) 地磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)1 磁場(chǎng) 1 磁場(chǎng)的基本特性 對(duì)處在它里面的磁極或電流有力的作用 磁極之間 磁極與電流之間 電流與電流之間 都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生力的相互作用 2 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng) 電流是由于電荷做定向移動(dòng)形成的 因此運(yùn)動(dòng)電荷周圍不但有電場(chǎng) 同時(shí)也產(chǎn)生磁場(chǎng) 3 磁場(chǎng)的客觀性 磁場(chǎng)雖然不是由分子 原子組成的 但它能夠?qū)Ψ湃肫渲械拇艠O 電流產(chǎn)生力的作用 它是客觀存在的 雖然我們看不見(jiàn)它 但可以通過(guò)很多磁現(xiàn)象感知它的存在 因此它與前面學(xué)過(guò)的電場(chǎng)一樣 也是一種物質(zhì) 2 地磁場(chǎng) 1 地磁場(chǎng)特點(diǎn) 地磁場(chǎng)的方向并不是正南正北方向的 即地磁兩極與地理兩極并不重合 地磁南極在地理北極附近 地磁北極在地理南極附近 地磁場(chǎng)方向與正南正北方向間有一夾角叫磁偏角 2 雖然地磁兩極與地理兩極并不重合 但它們的位置相對(duì)來(lái)說(shuō)差別不是很大 因此 一般我們認(rèn)為 地理南極正上方磁場(chǎng)方向豎直向上 地理北極正上方磁場(chǎng)方向豎直向下 在赤道正上方 地磁場(chǎng)方向水平向北 在南半球 地磁場(chǎng)方向指向北上方 在北半球 地磁場(chǎng)方向指向北下方 3 影響 由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用 故射向地球的高速帶電粒子 其運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化 不能直接到達(dá)地球 因此地磁場(chǎng)對(duì)地球生命有保護(hù)作用 二 對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B 的理解1 在定義式B 中 通電導(dǎo)線必須垂直于磁場(chǎng)方向放置 因?yàn)榇艌?chǎng)中某點(diǎn)通電導(dǎo)線受力的大小 除和磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)以外 還和導(dǎo)線的方向有關(guān) 導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中的方向不同 所受磁場(chǎng)力也不相同 通電導(dǎo)線受力為零的地方 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不一定為零 這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小只決定于磁場(chǎng)本身的性質(zhì) 與F I L無(wú)關(guān) 3 研究磁感應(yīng)強(qiáng)度是分步進(jìn)行的 其方向由磁針受力確定 其大小根據(jù)電流元受力來(lái)計(jì)算 通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 4 磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式也適用于非勻強(qiáng)磁場(chǎng) 這時(shí)L應(yīng)很短很短 IL稱作 電流元 相當(dāng)于靜電場(chǎng)中的 試探電荷 5 我們要找的是磁場(chǎng)中某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 因此要把電流元放入磁場(chǎng)中某一點(diǎn) 這要求電流元要足夠的短 1 對(duì)于定義式B 不能理解為B與F成正比 與IL成反比 B由磁場(chǎng)本身決定 2 F ILB 通電導(dǎo)線必須與磁場(chǎng)方向垂直 三 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量 磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量 現(xiàn)把這兩個(gè)物理量比較如下 1 磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定 與放入的通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度 電流無(wú)關(guān) 電流元IL只是一種量度方法 被測(cè)量的大小與量度方法是無(wú)關(guān)的 2 導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力與放置情況有關(guān) 而B(niǎo)與放置情況無(wú)關(guān) 在做 奧斯特實(shí)驗(yàn) 時(shí) 下列操作中現(xiàn)象最明顯的是 A 沿電流方向放置磁針 使磁針在導(dǎo)線的延長(zhǎng)線上B 沿電流方向放置磁針 使磁針在導(dǎo)線的正下方 例1 C 電流沿南北方向放置在磁針的正上方D 電流沿東西方向放置在磁針的正上方 解析 把導(dǎo)線沿南北方向放置在地磁場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方 通電時(shí)磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn) 是由于南北方向放置的電流的正下方的磁場(chǎng)恰好是東西方向 答案 C 思維總結(jié) 通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)與磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)本質(zhì)相同 1 奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了 A 磁場(chǎng)的存在B 磁場(chǎng)的方向性C 電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)D 磁體間有相互作用答案 C 關(guān)于地磁場(chǎng) 下列敘述正確的是 A 地球的地磁兩極和地理兩極重合B 我們用指南針確定方向 指南針指南的一極是指南針的北極C 地磁的北極與地理的南極重合D 地磁的北極在地理南極附近 例2 解析 地球是一個(gè)大磁體 其磁北極 N極 在地理南極附近 磁南極 S極 在地理北極附近 并不重合 指南針指南的一極應(yīng)該是磁針的南極 S極 選項(xiàng)D正確 答案 D 思維總結(jié) 解決有關(guān)地磁場(chǎng)問(wèn)題 弄清地磁場(chǎng)的磁感線的特點(diǎn)是關(guān)鍵 2 地球是一個(gè)大磁體 在地面上放置一個(gè)小磁針 小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極 地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近 赤道附近地磁場(chǎng)的方向和地面平行 北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的 地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的 以上關(guān)于地磁場(chǎng)的描述正確的是 A B C D 答案 D 下列說(shuō)法中正確的是 A 磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定 把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)時(shí)受到的安培力F跟該導(dǎo)線的長(zhǎng)度L和通過(guò)的電流I的乘積IL的比值表示該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B 即 例3 B 通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C 磁感應(yīng)強(qiáng)度只是定義式 它的大小取決于場(chǎng)源以及在磁場(chǎng)中的位置 與F I L以及有無(wú)導(dǎo)線無(wú)關(guān)D 通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的方向就是磁場(chǎng)的方向 解析 根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義 通電導(dǎo)線應(yīng)為 在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線 只有在這個(gè)方向上導(dǎo)線所受的力才最大 故A錯(cuò) 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí) 不受安培力作用 故B錯(cuò) 在磁場(chǎng)源穩(wěn)定的情況下 磁場(chǎng)內(nèi)每一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是惟一確定的 與放入該點(diǎn)的檢驗(yàn)電流無(wú)關(guān) C正確 安培力的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向并不相同 而是垂直 故D錯(cuò) 答案 C 思維總結(jié) 磁場(chǎng)的強(qiáng)弱由磁場(chǎng)本身決定 與磁場(chǎng)中是否放入通電導(dǎo)線 導(dǎo)線放入的位置無(wú)關(guān) 用垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受安培力大小來(lái)量度磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 導(dǎo)線的作用在于檢測(cè) 與電場(chǎng)不同的是電場(chǎng)中只要場(chǎng)強(qiáng)不為零 帶電粒子一定受力 而磁場(chǎng)中即使磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零 通電導(dǎo)線受力也有可能為零 安培力的大小與B I L及電流與磁場(chǎng)的夾角有關(guān) 3 有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 下列說(shuō)法正確的是 A B的方向就是小磁針N極所指的方向B B的方向與小磁針在任何情況下N極受力方向一致C B的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向D B的方向就是該處磁場(chǎng)的方向 解析 選BD 磁場(chǎng)的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 規(guī)定為小磁針靜止時(shí)N極所指方向或小磁針N極受力方向 它與通電導(dǎo)線所受力的方向是不一致的 故選BD 在磁場(chǎng)中某一點(diǎn)放入一通電導(dǎo)線 導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直 導(dǎo)線長(zhǎng)1cm 電流為5A 所受磁場(chǎng)力為5 10 2N 求 1 這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大 若電流增加為10A 所受磁場(chǎng)力為多大 2 若讓導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行 這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大 通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力多大 例4 答案 1 1T0 1N 2 1T0 思維總結(jié) 1 磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與導(dǎo)線中電流的大小 放置方向無(wú)關(guān) 2 磁場(chǎng)力的大小與電流大小 導(dǎo)線放置方向有關(guān) 通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí) 受到的磁場(chǎng)力最大 這時(shí)F BIL 平行時(shí)磁場(chǎng)力為0 4 有一小段通電導(dǎo)線 長(zhǎng)為1cm 電流強(qiáng)度為5A 把它置于磁場(chǎng)中某點(diǎn) 受到的磁場(chǎng)力為0 1N 則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定是 A B 2TB B 2TC B 2TD 以上情況都有可能 1 下列說(shuō)法中正確的是 A 磁極與電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的B 電流與電流間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生的C 電流與電流間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的D 磁極與電流間的相互作用是磁極的磁場(chǎng)和電流的電場(chǎng)產(chǎn)生的答案 AC 2 2010年奉賢高二檢測(cè) 一位同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證奧斯特實(shí)驗(yàn)的結(jié)論 以下操作及判斷正確的是 A 讓電流由東向西流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向南方B 讓電流由東向西流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向北方 C 讓電流由北向南流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向東方D 讓電流由北向南流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向西方 解析 選C 受地磁場(chǎng)的影響 小磁針靜止不動(dòng)時(shí)指南北方向 當(dāng)電流由東向西流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線時(shí) 直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)方向相反 則小磁針靜止不動(dòng)或輕撥一下后轉(zhuǎn)動(dòng)180 而靜止 故A B錯(cuò) 當(dāng)電流由北向南流過(guò)水平放置的直導(dǎo)線時(shí) 直導(dǎo)線下方的磁場(chǎng)方向由西向東 故小磁針N極指向東方 C對(duì)D錯(cuò) 3 由磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式B 知 磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 A 隨著通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大B 隨著IL乘積的減小而增大C 隨著通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力F的增大而增大D 跟F I L無(wú)關(guān) 解析 選D 本題考查對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度及其定義式B 的理解 磁感應(yīng)強(qiáng)度僅由磁場(chǎng)本身決定 與定義它的物理量F I L均無(wú)關(guān) 故選D 4 下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電場(chǎng)強(qiáng)度的方向的說(shuō)法 正確的是 A 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與電荷所受的電場(chǎng)力的方向相同B 電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷所受的電場(chǎng)力的方向相同 C 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場(chǎng)力的方向相同D 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針靜止時(shí)N極所指的方向相同答案 BCD 5 如圖3 1 4所示 通電導(dǎo)線l垂直放于磁場(chǎng)中 導(dǎo)線長(zhǎng)8m 磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值為2T 導(dǎo)線所受的力為32N 求導(dǎo)線中電流的大小 解析 由F BIL得 圖3 1 4 答案 2A 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全