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第三章磁场第1节磁现象和磁场课堂目标定位1．了解磁现象，知道磁体、磁极、磁性等概念．2.知道磁场的概念，认识磁场是客观存在的物质．3.了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流磁效应的重要意义．4.知道地磁场的特点，了解地磁场的变化以及对人类生活的影响．背核心语句1.磁体是具有磁性的物体，磁体有N、S两个极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．2．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系．3.磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流有力的作用．4．地磁场的N极在地理南极附近，地磁场的S极在地理北极附近，地磁轴与地球自转轴间的夹角叫磁偏角.01课前自主学习一、磁现象1.磁性物质铁、钴、镍等物质的性质．2.磁体具有的物体，如磁铁．吸引磁性3.磁极磁体上磁性的区域．(1)任何磁体都有两个磁极：一个叫，又称S极；另一个叫，又称N极．(2)同名磁极相互，异名磁极相互最强南极北极排斥吸引想一想将一个磁体从中间分成两部分后，是不是每一部分只有一个磁极呢？提示：不是．古人已经发现，不管磁体形状如何，磁体都有两个磁极．即便将一个磁体分割，分割后的每一部分，仍然有两个磁极.二、电流的磁效应1.发现前的背景(1)随着人们对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化，自然界各种运动形式之间存在着的思想，在哲学界和科学界逐渐形成．(2)当时人们见到的力都沿着的方向，即都是所谓的“纵向力”．相互联系并相互转化物体连线2.发现1820年，丹麦物理学家在一次讲课中，把导线沿方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方，通电时磁针3.实验意义电流磁效应的发现，首次揭示了之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元．奥斯特南北转动了电与磁想一想在发现电流的磁效应之前，人们已经了解到电现象与磁现象有哪些相似处？提示：(1)电荷有两种(正电荷和负电荷)，磁体有两极(N极和S极)；(2)电荷间存在相互作用(同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引)，磁极间也存在相互作用(同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.三、磁场1.电流、磁体间的相互作用(1)间存在相互作用；(2)通电导体对磁体有作用力，磁体对通电导体也有作用力；(3)之间也有磁体与磁体两个通电导体作用力2.磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过发生的，是磁体或周围一种看不见、摸不着的特殊物质．(2)基本性质：对放入其中的产生力的作用．磁场磁场电流磁体或通电导体判一判(1)磁场看不见，摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在．()(2)电荷周围既能产生电场，又能产生磁场．()(3)磁场与磁场之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的()提示：(1)磁场和电场一样，是客观存在的一种物质，故(1)错．(2)静止的电荷产生电场，但不能产生磁场，只有运动的电荷才能产生磁场，故(2)错．(3)磁场与磁场之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通电导线之间的作用也是通过磁场发生的，故(3)错.四、地磁场1.地磁场地球本身是一个磁体，N极位于附近，S极位于附近．自由转动的小磁针能显示出地磁场的方向，这就是指南针的原理．地理南极地理北极2.磁偏角的指向与正南正北方向之间的夹角，如图．太阳、其他行星等许多天体都有磁场．小磁针想一想指南针是我国古代四大发明之一，现在你知道指南针为什么指南吗？提示：地磁场方向由南指向北，水平放置的小磁针处于地磁场中，在地磁场作用下，静止时N极指北，S极指南．02课堂合作探究考点一对磁场和奥斯特实验的理解指南针为什么指南？鸽子千里归巢是靠什么来导航的呢？重点诠释对磁场和奥斯特实验的理解(1)磁场．①磁场的物质性：磁场是一种特殊的物质，虽然不是由分子、原子等组成的实体，但它是客观存在的．它的物质性就是通过磁场的基本性质来体现的，即磁场对放入其中的磁体或电流有磁场力的作用．②磁场的存在：磁极的周围和电流的周围都存在着磁场．磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用都是通过磁场来传递的．③磁场的矢量性：磁场是有方向的．所谓磁场方向就是小磁针在磁场中其北极受力的方向，即小磁针静止时其北极所指的方向．(2)丹麦物理学家奥斯特做了著名的电流的磁效应的实验——奥斯特实验．①实验时，通电直导线要南北方向水平放置，磁针要与导线平行地放在导线的正下方或正上方，以保证电流的磁场与地磁场方向不同而使小磁针发生转动．②由于地磁场使磁针指向南北方向，直导线通电后小磁针改变指向说明通电直导线周围产生了磁场，即电流周围产生磁场，也就是电流的磁效应．奥斯特实验证明了电流周围产生磁场，本来是没有条件的，但实际实验时必须考虑地磁场的影响，让通电导线沿南北方向放置，磁场方向与地磁场方向尽量不一致，效果明显．典题研析例1以下说法中正确的是()A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的B．电流与电流间的相互作用是通过电场产生的C．磁极与电流间的相互作用是通过电场与磁场而共同产生的D．磁场和电场是同一种物质[规范解答]电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场存在，不论是磁极和磁极之间还是电流与电流之间、磁极与电流之间，都有相互作用的磁场力，磁场是磁现象中的一种特殊物质，它的基本性质是对放入磁场中的磁体、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其最基本的性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，它不会对放入电场中的磁体产生力的作用．因此，磁场和电场是两种不同的物质，各自具有其本身的特点．[完美答案]A1注意磁场与电场的区别.2理解磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的作用都是通过磁场产生的.[变式训练]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B时，下列说法中正确的是()A．A、B一定相互吸引B．A、B间可能无磁场力作用C．A、B一定相互排斥D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥[解析]小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性，只是在小磁针磁场作用下暂时被磁化的结果．铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性，若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互的吸引作用．若A有磁性，则A、B两磁体都分别有北极和南极，当它们同名磁极互相靠近时，相互排斥；当异名磁极互相靠近时，相互吸引．这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用，故正确答案为D.[答案]D考点二对地磁场的理解人、地有磁场，那么利用地磁场同学们知道怎样睡觉更有利于健康吗？重点诠释1.地磁场的方向地磁场的方向并不是正南正北方向，即地磁两极与地理两极并不重合．地磁场方向与正南正北方向间有一个夹角——磁偏角．虽然地磁两极与地理两极并不重合，但它们的位置相对来说差别不是很大．因此，我们一般认为：(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下．(2)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的点，磁场的强弱相同，且方向水平向北．(3)在南半球，地磁场方向向北偏向上方；在北半球，地磁场方向向北偏向下方．2.地磁场的影响由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球．因此，地磁场对地球生命有保护作用．地球上不同的地点地磁场的方向不同，水平分量由南指向北，竖直分量在南半球竖直向上，在北半球竖直向下．因此，当涉及地磁场方向的问题时，要注意明确在地球上的位置．典题研析例2(多选)关于地球的磁场，下列说法正确的是()A．在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极B．地磁场的南极在地理北极附近C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的[规范解答]本题可通过以下表格进行分析：选项透析过程结论A小磁针S极指南是因为地磁N极在地理的南极附近A错误B地磁场的两极和地理两极是相反的B正确选项透析过程结论C依据地磁场的空间分布，只有赤道上的磁场方向和地面平行C错误D地磁偏角是变化的，地磁两极的位置也是变化的D正确[完美答案]BD[变式训练]磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体．当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理[解析]在地磁场的作用下，军舰被磁化成了一个大的浮动磁体，当军舰接近磁性水雷时磁极间的相互作用会引起小磁针的转动，从而接通电路，引起爆炸．这是利用了同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理，故B正确．[答案]B考点三有关地球磁场的考查典题研析例3某报曾报道一则消息：“上海雨点鸽从内蒙古放飞后，历经20余天，返回上海市区鸽巢”，信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领，实在令人称奇，人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想：()A．信鸽对地形地貌有极强的记忆力B．信鸽能发射并接收某种超声波C．信鸽能发射并接收某种次声波D．信鸽体内有某种磁性物质，它能借助地磁场辨别方向那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢？科学家们曾做过这样一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞，结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍，而缚小磁铁的信鸽全部飞散了．科学家的实验支持了上述哪种猜想？[思路点拨]信鸽有认路的本领，但缚有小磁铁的信鸽全部飞散，而缚有铜块的信鸽绝大部分飞回，说明信鸽的认路本领与磁场有关系．[规范解答]这是一道要求从阅读题目的过程中收集信息、分析处理信息的应用类题目．信鸽所缚的小磁铁能产生磁场，扰乱了它靠体内磁性物质借助地磁场辨别方向的能力，所以缚小磁铁的一组信鸽全部飞散，支持了猜想D.[完美答案]D本题中设计了一个陷阱：似乎科学家的实验表明信鸽辨别方向的能力与磁场无关，否则，缚有小磁铁的一组信鸽怎么会全部飞散呢？实际上是小磁铁的磁场起到了干扰作用.还有一些生物，诸如燕子、羚羊、鲸鱼等，也是靠地磁场导航的.[变式训练]地球是个大磁场，在地球上，指南针能指示南北，是因为受到________的作用，人类将在本世纪登上火星，目前火星上的磁场情况不明，如果现在登上火星，你认为在火星上的宇航员能依靠指南针来导向吗？________(填“能”、“不能”或“不知道”)[解析]指南针能指示南北，是因为受到地磁场的作用，对火星磁场的观察显示，火星不像地球那样有一个全球性的磁场，因此指南针不能在火星上工作．[答案]地磁场不能知识点一磁体性质1.[2013·济宁高二检测]若把一个条形磁铁从中间断开，则断开后的每一段()A．只有N极B.只有S极C．N、S极都有D．都没有磁极答案：C解析：由于磁铁的磁极是不可分割的，所以条形磁铁从中间切断后，仍会得到两根有N、S极的小条形磁铁．2.上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线．运行全程共30km，最高时速可达552km，单向运行约8min.磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈，通过地面线圈与列车上的电磁体之间的排斥力使列车悬浮起来．地面线圈上端的极性与列车上电磁体下端的极性总保持()A．相同B.相反C．不能确定D．以上均不对答案：A解析：由同名磁极相互排斥的特点可知列车悬浮起来，应受斥力，极性相同．知识点二对地磁场的理解3.物理实验都需要有一定的控制条件．奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响．关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是()A．该实验必须在地球赤道上进行B．通电直导线应该竖直放置C．通电直导线应该水平东西方向放置D．通电直导线应该水平南北方向放置答案：D解析：小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向．当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在磁场中时，可有明显的偏转，故选项D正确．4.[2014·淮安高二检测]如图所示，把一直导线平行地放在小磁针的上方附近，当导体中有电流通过时，小磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是()A．法拉第B.奥斯特C．安培D．洛伦兹答案：B解