高中物理选修3-1精品课件-第三章《磁场》.ppt
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1、新课标人教版课件系列高中物理选修选修3-13-1第三章磁场3.1磁现象和磁场(二重点与难点:(二重点与难点:重点:重点:电流的磁效应和磁场概念的形成难点:难点:磁现象的应用东汉王充在论衡东汉王充在论衡中写道:中写道:“司南之杓司南之杓,投之于地投之于地,其柢指南其柢指南”最初发现的磁体是被最初发现的磁体是被称为称为“天然磁石天然磁石”的的矿物矿物,其中含有主要成其中含有主要成分为分为FeFe3 3OO4 4,能吸引其能吸引其他物体他物体,很像磁铁很像磁铁磁悬浮列车磁悬浮列车磁悬浮列车上装有电磁体,铁路底部则安装线圈。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同,两者“同性相斥”
2、,排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用,使列车前进。列车头的电磁体(N极)被轨道上靠前一点的电磁体(S极)所吸引,同时被轨道上稍后一点的电磁体(N极)所排斥。1.1.磁性:能够吸引铁质物体的性质磁性:能够吸引铁质物体的性质2.2.磁体:具有磁性的物体叫磁体磁体:具有磁性的物体叫磁体3.3.磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极小磁针静止时小磁针静止时 指南的磁极叫做指南的磁极叫做南极南极,又叫又叫S S极极;指北的磁极叫做指北的磁极叫做北极北极,又叫又叫N N极极4.4.磁极间的相互作用磁极间的相互作用:同名磁极
3、相斥,异名磁极相吸同名磁极相斥,异名磁极相吸5.5.变无磁性物体为有磁性物体叫变无磁性物体为有磁性物体叫磁化磁化,变有磁性物体为无磁性物体叫变有磁性物体为无磁性物体叫退磁退磁复习回顾【问题】【问题】磁体之间是通过什么发生相互作用磁体之间是通过什么发生相互作用的呢的呢?【联想】【联想】电荷之间是通过什么发生相互作用电荷之间是通过什么发生相互作用的呢的呢?电荷之间的相互作用是通过电场发生的电荷之间的相互作用是通过电场发生的磁体之间的相互作用是通过磁体之间的相互作用是通过磁场磁场发生的发生的电场和磁场一样都是一种物质电场和磁场一样都是一种物质一、磁场一、磁场【问题】【问题】是否只有磁铁周围才存在磁场
4、是否只有磁铁周围才存在磁场?磁体磁体磁体磁体磁场磁场1.1.磁体周围空间存在的一种特殊物质。磁体周围空间存在的一种特殊物质。磁场和电场一样都是一种客观物质,是客观存在的,看不见摸不着,但是很多磁现象感知了它的存在.在同一空间区域,可以有几个磁场共同占有,实物做不到二、电流的磁效应二、电流的磁效应奥斯特实验奥斯特实验奥斯特实验奥斯特实验、实验装置如图、实验装置如图、实验现象、实验现象当给导线通电时当给导线通电时,与导线与导线平行放置的小磁针发生转动平行放置的小磁针发生转动、注意事项:导线应沿、注意事项:导线应沿南北南北方向方向水平水平放置放置、实验结论、实验结论:通电导线周围存在磁场通电导线周围
5、存在磁场,即电流即电流可以产生磁场可以产生磁场1.1.磁体周围空间存在的一种特殊物质。磁体周围空间存在的一种特殊物质。一、磁场一、磁场磁体磁体磁体磁体磁场磁场2.2.电流的磁效应:电流的磁效应:电流能在周围空间产生磁场电流能在周围空间产生磁场.磁铁不磁铁不是磁场的唯一来源是磁场的唯一来源.结论:结论:磁体对通电导体有磁体对通电导体有力的作用力的作用问题:问题:磁体和通电导体之间磁体和通电导体之间的相互作用力是通过什么的相互作用力是通过什么发生的呢?发生的呢?3.3.磁场与电流之间的相互作用磁场与电流之间的相互作用问题:问题:磁体和通电导体之间的相互作用力是通过磁体和通电导体之间的相互作用力是通
6、过什么发生的呢?什么发生的呢?磁体磁体电流电流磁场磁场问题:问题:电流与电流之间是否有力的作用?电流与电流之间是否有力的作用?结论结论:同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。结论结论:反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。问题:问题:电流和电流之间的相互作用力是电流和电流之间的相互作用力是通过什么发生的呢?通过什么发生的呢?电流的磁效应:电流的磁效应:电流能在周围空间产生磁场电流能在周围空间产生磁场.电流电流电流电流磁场磁场 磁场对放入其中的磁体或通电导磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力作用。体会产生磁力作用。(磁体之间、磁体与通电导体之(磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间
7、的相互间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的)作用都是通过磁场发生的)三、磁场的基本性质三、磁场的基本性质四、地磁场四、地磁场1.1.地球是一个巨大的磁体地球是一个巨大的磁体2.2.地球周围空间存在的磁场叫地磁场地球周围空间存在的磁场叫地磁场3.3.地磁的北极在地理的地磁的北极在地理的南极附近南极附近,地磁的南极在地磁的南极在地理的北极附近地理的北极附近,但两者但两者并不完全重合并不完全重合,它们之间它们之间的夹角称为磁偏角的夹角称为磁偏角4.4.磁偏角的数值在地球上磁偏角的数值在地球上不同地方是不同的不同地方是不同的 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
8、B时,则()A.A、B一定互相吸引 B.A、B一定互相排斥C.A、B间有可能无磁场力作用D.A、B间可能互相吸引,也可能互相排斥D D下列关于磁场的说法中,正确的是()A磁场跟电场一样,是人为假设的B磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场C指南针指南说明地球周围有磁场D磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都是通过磁场发生的 BCDBCD下列说法中正确的是()A磁体上磁性最强的部分叫磁极,任何磁体都有两个磁极B磁体与磁体间的相互作用是通过磁场而发生的,而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的C地球的周围存在着磁场,地球是一个大磁体,地球的地理两极与地磁两极并不重合,其
9、间有一个交角,这就是磁偏角,磁偏角的数值在地球上不同地方是相同的D磁场是客观存在的一种物质 ADADADAD3.2磁感应强度(二、重点与难点:(二、重点与难点:磁感应强度概念的建立是本节的重点(仍至本章的重点),也是本节的难点,通过与电场强度的定义的类比和演示实验来突破难点电场的基本性质是什么?电场的基本性质是什么?电场的基本性质是什么?电场的基本性质是什么?对放入其中的电荷有电场力的作用对放入其中的电荷有电场力的作用磁场的基本性质是什么?磁场的基本性质是什么?对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用电场强度电场强度:试探电荷所受电场力跟电荷量的比值试探电荷
10、所受电场力跟电荷量的比值 正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向如何描述电场的强弱和方向?如何描述电场的强弱和方向?如何描述电场的强弱和方向?如何描述电场的强弱和方向?如何描述磁场的强弱和方向?如何描述磁场的强弱和方向?如何描述磁场的强弱和方向?如何描述磁场的强弱和方向?是否类似电场的研究方法是否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中分析磁体或电流在磁场中所受的力所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量找出表示磁场强弱和方向的物理量?复习类比复习类比如何如何描述磁场的强弱和方向呢描述磁场的强弱和方向呢?电场电场电场力电场力FF/q表示电场的强弱表示电场的强弱电荷电荷电荷电荷q q q q
11、磁场磁场磁场力磁场力F磁场的强弱磁场的强弱电流电流电流电流磁体磁体磁体磁体电场强度电场强度E磁场强度磁场强度磁感应强度磁感应强度描述磁场的强弱和方向描述磁场的强弱和方向电场电场电场电场正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向正试探电荷的受力方向磁场磁场磁场磁场磁体或电流的受力方向磁体或电流的受力方向磁体或电流的受力方向磁体或电流的受力方向小磁针小磁针小磁针小磁针N N极的受力方向极的受力方向极的受力方向极的受力方向一、磁感应强度的方向一、磁感应强度的方向物理学规定:物理学规定:小磁针小磁针N极极(北极北极)的受力方向的受力方向或或小磁针小磁针静止静止时时N极的指向,规定为该
12、点的极的指向,规定为该点的磁场方向磁场方向,即即磁感应强度的方向磁感应强度的方向观察小磁针北极指向归纳方向 不能不能.因为因为N极不能单独存在。小磁针极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零,因而不能用测量静止时所受的合力为零,因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小极受力的大小来确定磁感应强度的大小问题:问题:磁感应强度的大小能否从小磁针受力的磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究情况来研究?问题:问题:磁场不仅能对磁体有作用力磁场不仅能对磁体有作用力,还对通电还对通电导体有作用力导体有作用力.能否用很小一段通电导体来检能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱验磁场的强弱?电
13、流元:电流元:很短的一段通电导线中的电流很短的一段通电导线中的电流I与导线长度与导线长度L的的乘积乘积IL.方法:用方法:用检验电流元检验电流元来研究磁场强弱来研究磁场强弱 思思考考:通通电电导导线线受受到到的的磁磁场场力力与与哪哪些因素有关些因素有关?导导线线长长度度、电电流流大大小小、磁磁场场的的不不同同、放放置置的的位位置置(导导线线与与磁磁场场方方向向平平行行、垂直及任意夹角受力情况不同)垂直及任意夹角受力情况不同)(演示方向问题)(演示方向问题)实验实验方案方案二、磁感应强度的大小二、磁感应强度的大小理想模型理想模型实验方法实验方法:控制变量法控制变量法1、保持磁场和通电导线的长度不
14、变,、保持磁场和通电导线的长度不变,改改变电流变电流的大小。的大小。2、保持磁场和导线中的电流不变,、保持磁场和导线中的电流不变,改变改变通电导线的通电导线的长度长度。实验方案设计实验方案设计学生设计实验方案学生设计实验方案结论:在通电导线的长度和磁场不变时,电流越结论:在通电导线的长度和磁场不变时,电流越大,导线所受的安培力就越大。大,导线所受的安培力就越大。结论:在通电导线的电流和磁场不变时,导线越结论:在通电导线的电流和磁场不变时,导线越长,导线所受的安培力就越大。长,导线所受的安培力就越大。现象:电流越大,导线的偏角越大。现象:电流越大,导线的偏角越大。探究实验探究实验探究实验探究实验
15、逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理逻辑推理F F F F L L L LF F F F I I I IF F F F ILILILILF F=B B ILIL精确的实验研究表明:通电导线精确的实验研究表明:通电导线与与磁场磁场方向方向垂直垂直时,时,它受力的它受力的大小既与导线的长度大小既与导线的长度L 成正比,又与导线中成正比,又与导线中的电流的电流I 成正比,即与成正比,即与I和和L的乘积的乘积 IL 成正比。成正比。(2 2)不同磁场中,比值不同磁场中,比值不同磁场中,比值不同磁场中,比值F/ILF/ILF/ILF/IL一般不同一般不同一般不同一般不同;(1 1)同
16、一磁场中同一磁场中同一磁场中同一磁场中 ,比值,比值,比值,比值F/ILF/ILF/ILF/IL为恒量;为恒量;为恒量;为恒量;F F F F ILILILIL磁感应强度磁感应强度1、定义:、定义:3、单位:、单位:4、方向:方向:在磁场中在磁场中垂直于磁场方向垂直于磁场方向的通电导线,所受的磁场的通电导线,所受的磁场力力F跟电流跟电流I和导线长度和导线长度L的乘积的乘积IL的比值叫磁感应的比值叫磁感应强度强度在国际单位制中在国际单位制中,磁感应强度的单位是特斯拉磁感应强度的单位是特斯拉,简称特简称特,国际符号是国际符号是T1T=1N/Am磁感应强度是矢量磁感应强度是矢量,方向与该点磁场的方向
17、一致方向与该点磁场的方向一致2、定义式:、定义式:3.你对你对电流元电流元如何理解?如何理解?1.磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗?磁感应强度由通电导线的长度、电流及导线受力决定吗?B与与L、I、F无关,与场源和该点在场中的位置有关无关,与场源和该点在场中的位置有关理解理解4.反映什么性质?反映什么性质?如果导线很短很短,如果导线很短很短,B就是导线所在处的磁感应强度就是导线所在处的磁感应强度.2.用用B=F/IL计算时,要注意什么问题?计算时,要注意什么问题?导线电流的方向与磁场方向的关系,要注意两者必须垂直。通电导线电流的方向与磁场方向的关系,要注意两者必须垂直。通电导线与
18、磁场方向垂直时受到磁场力最大,平行时为零导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大,平行时为零 物理意义:物理意义:B是表示磁场强弱和方向的物理量,是描述磁场力的性是表示磁场强弱和方向的物理量,是描述磁场力的性质的物理量,是矢量。质的物理量,是矢量。5.你你认认为为电电场场力力(磁磁场场力力)在在方方向向上上与与电电场场强强度度(磁磁感应强感应强度)有何关系?度)有何关系?6.若若在在某某一一点点同同时时存存在在几几个个磁磁场场,则则该该点点的的磁磁感感应应强强 度度B如何?如何?若某一空间同时存在几个磁场,空间的磁场应若某一空间同时存在几个磁场,空间的磁场应由这几个磁场叠加而成,某点的磁感应强度为由
19、这几个磁场叠加而成,某点的磁感应强度为B,则有:,则有:B=B1+B2+B3(矢量和)(矢量和),用平,用平行四边形法则运算行四边形法则运算电场强度方向规定为正电荷受力方向;电场强度方向规定为正电荷受力方向;磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向,磁感应强度方向规定为小磁针北极受力方向,与电流受力方向垂直。与电流受力方向垂直。有有人人根根据据B=F/IL提提出出:磁磁场场中中某某点点的的磁磁感感应应强强度度B跟跟磁磁场场力力F成成正正比比,跟跟电电流流强强度度I和和导导线线长长度度L的的乘乘积积IL成成反反比比,这这种种提法有什么问题?错在哪里?提法有什么问题?错在哪里?答:这种提法不对答:这
20、种提法不对.因为实验证明,因为实验证明,F和和IL的乘积成正比,故比值(的乘积成正比,故比值(F/IL)在磁)在磁场中某处是一个恒量,它反映了磁场本场中某处是一个恒量,它反映了磁场本身的特性,不随身的特性,不随F及及IL的变化而变化的变化而变化.思考思考1、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是(、下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是()A通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大B通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大C放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同方向
21、处处相同D磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关导线受力的大小和方向无关D例题例题2、下列说法中错误的是(、下列说法中错误的是()A磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电磁场中某处的磁感应强度大小,就是通以电流流I、长为、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场的一小段导线放在该处时所受磁场力力F与与I、L的乘积的比值的乘积的比值B一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,一小段通电导线放在某处不受磁场力作用,则该处一定没有磁场则该处一定没有磁场C一小段通电导线放在磁场中一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力处时受磁场力比放在比放在B处
22、大,则处大,则A处磁感应强度比处磁感应强度比B处的磁感处的磁感应强度大应强度大D因为因为B=F/IL,所以某处磁感应强度的大小,所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比乘积成反比ABCD0.1T3、一根导线长、一根导线长0.2m,通过,通过3A的电流,的电流,垂直放入磁场中某处受到的磁场力是垂直放入磁场中某处受到的磁场力是610-2N,则该处的磁感应强度,则该处的磁感应强度B的大的大小是小是_;如果该导线的长度和电;如果该导线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应强度流都减小一半,则该处的磁感应强度的大小是的大小是_。0.1T4.磁磁场场中中放放一
23、一根根与与磁磁场场方方向向垂垂直直的的通通电电导导线线,它它的的电电流流强强度度是是2.5 A,导导线线长长1 cm,它它受受到到的的安安培培力力为为510-2 N,则则这这个个位位置置的的磁磁感感应强度是多大?应强度是多大?5.接接上上题题,如如果果把把通通电电导导线线中中的的电电流流强强度度增增大大到到5 A时时,这这一一点点的的磁感应强度应是多大?该通电导线受到的安培力是多大?磁感应强度应是多大?该通电导线受到的安培力是多大?注意:计算时要统一用国际单位制。注意:计算时要统一用国际单位制。解答:解答:解答:磁感应强度解答:磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的,和导是由磁场和空间位置
24、(点)决定的,和导 线的长度线的长度L、电流、电流I的大小无关,所以该点的磁感应强度是的大小无关,所以该点的磁感应强度是2 T.根据根据F=BIL得,得,F=2 5 0.01=0.1N3.3几种常见的磁场二、重点与难点:二、重点与难点:1会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.2正确理解磁通量的概念并能进行有关计算复习:复习:在学习电场时为了在学习电场时为了形象形象的描述电场强度的描述电场强度E E的大的大小和方向,小和方向,我们引入了什么物理量?我们引入了什么物理量?(1)电场线的疏密代表场强的强弱电场线的疏密代表场强的强弱(2)电场线的切线方向代表场强的方向)电场线的切线
25、方向代表场强的方向 (3)在电场中电场线不相交)在电场中电场线不相交(4)电场线始于正电荷,终止于负电荷)电场线始于正电荷,终止于负电荷,不闭合不闭合曲线曲线(5)电场线是假想线,实际不存在)电场线是假想线,实际不存在电场线电场线 电场线有那些电场线有那些特点特点【问题】磁场中各点的磁场方向如【问题】磁场中各点的磁场方向如何判定呢何判定呢?将一个小磁针放在磁场中某一点将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时小磁针静止时,北极北极N所指的方向所指的方向,就是就是该点的磁场方向该点的磁场方向.如何如何形象地描述形象地描述磁场中各点的磁场方向磁场中各点的磁场方向?是在磁场中画出一些有方向是在磁场中
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- 磁场 高中物理 选修 精品 课件 第三
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