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140第三章磁场3.1磁现象和磁场［学习目标］1．了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。2．知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。3．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.知道地球具有磁性。［重点难点］重点：1.电流的磁效应和磁场概念的形成2.利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。难点：磁现象的应用［自主学习］1、天然磁石的主要成分是，现使用的磁铁多是用、、等金属或用制成的。天然磁石和人造磁铁都叫做，它们能吸引的性质叫磁性。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指的磁极叫做南极（S极），指的磁极叫做北极（N极）。2、自然界中的磁体总存在着个磁极，同名磁极相互，异名磁极相互。3、重做奥斯特实验：该实验说明了该实验成功的关键奥斯特的贡献是发现了电流的。4、磁体与磁体之间的相互作用是通过发生的。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也是通过发生的。磁体周围、电流周围都存在着磁场、所有磁作用都是通过磁场发生的，磁场和电场一样都是一种客观物质，是客观存在的，虽然看不见摸不着，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。结论：磁场的基本性质：回顾：电场的基本性质：5、地球是一个巨大的磁体，地球周围的磁场叫地磁场，地磁场南极在地理极附近，地磁北极在地理极附近。指南针所指的南北（磁场的南北极）与地理上的南北极并不完全一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角。磁偏角最早是由发现的。［合作探究及展示提升］探究一：磁现象1．司南与生活中的磁现象阅读教材东汉：王充《论衡》（浙江上虞人）2．天然磁体的成分：Fe3O4；现在使用的磁体的构成：铁、钴、镍等金属或用某些氧化物制成的问题1：磁体的基本性质是什么？3．磁性：磁体本身之间的相互作用、磁体吸引铁质物体的性质。问题2：磁体的磁性处处相同吗？4.磁极：北极（N）、南极（S）问题3：N、S是如何确定的？141探究二：电流的磁效应（阅读教材）问题1：磁极之间具有：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。谁也具有类似性质？问题2：磁现象与电现象的类似，是否电与磁之间存在着某种联系？不可能？可能？介绍科学家的坚定的信念与执着。（有依据的猜想）问题3：有磁与电相关的历史事实吗？1731年，一位英国商人发现，雷电过后，他的一箱刀叉竞有了磁性1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电使缝衣针磁化问题4：你相信电与磁一定有联系吗？电荷可以单独存在，而磁极总是成对出现，当初很多科学也不支持电与磁有联系。直到1820年，丹麦物理学家，奥斯特发现电流的磁效应，才真正揭示电与磁的联系（重温奥斯特实验）问题5：奥斯特如此幸运？介绍奥斯特发现电流的磁效应的偶然与必然受“纵向力”的影响，奥斯特总以电流的方向放置小磁针，均以失败告终。1820年4月在一次讲课中，他偶然将导线沿南北放置，结果奇迹发生了。问题6：奥斯特实验说明了什么？说明通电导线周围存在磁场，电生磁成为事实。探究三：磁场问题1：通电导线与磁体是怎样发生作用的呢？没有直接接触就能产生力的作用？（类比电荷间的相互作用通过电场发生，说明其间有看不见的物质——磁场）问题2：磁场的最基本的特性是什么？（对放入其中的磁体或电流有力的作用）问题3：存在于何处？（磁场存在于磁体周围以及电流周围）探究四：磁性的地球问题1：指南针给我们带来了什么启示？地球存在磁性，地球是个大磁体。142问题2：地磁的南北极与地理的南北极的关系如何？如右图所示：地磁场的北磁极（N极）在地球的南端地磁场的南磁极（S极）在地球的北端类似于条形磁铁周围的磁场问题3：地磁的两极与地理的两极完全重合吗？不重合。存在一个磁偏角。地球上不同的地方磁偏角不同，并在缓慢地变化。问题4：其他天体有磁性吗？许多天体有磁性：太阳、月亮都有磁性。但火星上没有磁性。●关于磁偏角指南针并不指向地球的正南和正北．公元11世纪，我国科学家通过长期的观察发现，指南针的指向并不是地球的正南和正北，而是略微偏离一点．也就是说地的两极和地磁的两极并不重合，这个偏差，在现代科学技术中可以用磁偏角来描述．如图3-1-6所示，地理南北极与地磁南北极并不重合，地磁的北极（N极）在南半球南纬70010/和东经150045/的地方，地磁的南极（S极）在北半球北纬70050/和西经960的地方．通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面，地磁子午面和地理子午面做夹的角度叫做磁偏角．实际测量的结果指出，地球各处的磁偏角不同．［达标测评］1．首先发现通电导线周围存在磁场的物理学家()A安培B法拉第C奥斯特D特斯拉2．奥斯特实验说明了()A．磁场的存在B．磁场具有方向性C．通电导线周围存在磁场D．磁体间有相互作用3.下列关于磁场的说法中正确的是()A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C.磁极与磁极之间是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才产生4．在奥斯特电流磁效应的实验中,通电直导线应该()A．平行南北方向,在小磁针正上方B．平行东西方向,在小磁针正上方C．东南方向,在小磁针正上方D．西南方向,在小磁针正上方5．下列说法正确的是（）A．地球磁场的北极与地理南极不完全重合B．将条形磁铁从中间断开,一段是N极,另一段是S极C．改变通电螺线管中电流的方向可使其N极与S极对调D．磁场是客观存在的一种物质6．下列所述的情况,哪一种可以肯定钢棒没有磁性（）A．将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的这端接近磁针的南极,两者互相排斥B．将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引;再将钢棒的另一端接近磁针的北极,两者仍互相吸引C．将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相吸引,再将钢棒的另一端接近磁针的南极两者仍互相吸引D．将钢棒的一端接近磁针的北极,两者互相排斥7．地球具有磁场，宇宙中的许多天体也有磁场，围绕此话题的下列说法中正确的是：（）A、地球上的潮汐现象与地磁场有关B、太阳表面的黑子、耀斑和太阳风与太阳磁场有关C、通过观察月球磁场和月岩磁性推断，月球内部全部是液态物质D、对火星观察显示，指南针不能在火星上工作143甲乙【课后巩固题】1、下列关于磁场的说法中，正确的是()A、只有磁铁周围才存在磁场B、磁场是假想的，不是客观存在的C、磁场只有在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用2、把铁棒甲的一端靠近铁棒乙的中部，发现两者吸引，而把乙的一端靠近甲的中部时两者互不吸引，则（）A.甲有磁性，乙无磁性B.甲无磁性，乙有磁性C.甲和乙都有磁性D.甲和乙都没有磁性3、磁体与磁体间、磁体和电流间、电流和电流间相互作用示意图，以下正确的是（）A、磁体磁场磁体B、磁体磁场电流C、电流电场电流D、电流磁场电流4、磁性水雷是用一个可以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、磁极间相互作用的规律C、电荷作用间的相互作用规律D、磁场对电流的作用原理5、在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是A、沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上B、沿电流方向放置磁针，使磁针在导线的正下方C、电流沿南北方向放置在磁针的正上方D、电流沿东西方向放置在磁针的正上方6、关于电场和磁场，以下说法中正确的是()A.电流周围存在的是电场B.磁极周围存在磁场C.磁体与磁体之间通过磁场而相互作用D.磁体与电流之间一定没有相互作用7、如图所示，甲、乙两个形状，外表颜色都相同的铁棒，一根有磁性，一根没有磁性，下列说法正确的是：（）A．甲能吸住乙，甲有磁性B.甲能吸住乙，乙有磁性C.甲吸不住乙，乙有磁性D．甲吸不住乙，甲有磁性8、关于宇宙中的天体的磁场，下列说法正确的是()A.宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场B.宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场C.指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作D.指南针只有在磁场类似于地球的天体上正常工作9、如图所示,A为电磁铁,C为胶木秤盘。A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片、质量为m,当电磁铁A通电,铁片被吸引上升的过程中,悬挂C的轻绳上拉力的大小为()A．F=MgB．MgF(M+m)gC．F=(M+m)g,D．F(M+m)g［纠错总结］（成功者善于总结）1443.2.1、磁感应强度［学习目标］1．理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉。2.知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法。3.掌握用磁感线描述磁场的方法。4.会用磁感应强度的定义式进行有关计算,解答有关问题。［重点难点］重点：磁感应强度的物理意义难点:磁感应强度概念的建立。［自主学习］1、磁场不仅具有___________，而且也具有___________，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量——______________，该物理量_______量。2、本节中用____________________的方法来研究磁场对通电导线的作用力。3、磁感应强度：将一小段通电直导线垂直磁场放置时，其受到的磁场力F与电流强度I成_________、与导线的长度L成__________，其中F/IL是与通电导线长度和电流强度都___________的物理量，它反映了该处磁场的___________，定义F/IL为该处的___________.其单位为______________，方向为该点的磁感线的_____________,也是小磁针在该处静止时N极的_____________。［合作探究及展示提升］探究一：1．引入：复习电场提问：电场的基本特性是什么？（对其中的电荷有电场力的作用。）空间有点电场Q建立的电场，如在其中的A点放一个检验电荷q1，受电场力F1，如改放电荷q2，受电场力F2，则2211qFqF与有何关系，说明什么？（比值为恒量，反映场的性质，叫电场强度。）磁场的基本特征是什么？（对其中的电流，即通电导线有磁场力的作用。）对磁场的这种特性如何描述呢？随笔：探究二：磁场对通电直导线有力的作用，作定性分析，得出：确定的磁场，对通电直导线的作用力大小与直导线的长度L、通入电流强度I，以及导线上电流方向与磁场方向夹角有关。（1）通电导线在磁场中受到力的作用——磁场力F。F的方向与何有关？（磁场方向，电流方向，左手定则。）（2）如果磁场确定，则F的大小与何有关？如使导线与磁场平行放置，F=？垂直放置又如何？如改变导线长度，F如何变化？如果改变导线上的电流强度，F如何变化？145总结：精确的的实验表明通电直导线垂直放置在确定的磁场中受到的磁场力F跟通过的电流强度I和导线长度L成正比，或者说跟I·L的乘积成正比。这就是说无论怎样改变电流强度I和导线长度L，乘积IL增大多少倍，则F也增大多少倍。比值F/IL是恒量。如果改变在磁场中的位置，垂直磁场放置的通电导线F/IL比值又会是新的恒量，均反映磁场的性质。正如电场特性用电场强度来描述一样，磁场特性用物理量——磁感应强度来描述。随笔：探究三：磁感应强度（B）（1）定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，用B表示。（2）公式：B=F/IL（3）矢量：B的方向与磁场方向，即小磁针N极受力方向相同。（4）单位：特斯拉（T）1T=1N/A·m，即垂直磁场方向放置的长1m的导线，通入电流为1A，如果受的磁场力为1N，则该处的磁感应强度B为1T.一般永久磁铁磁极附近的磁感应强度约为0.4T-0.7T；电机和变压器铁心中，磁感应强度为0.8T~1.4T，地面附近地磁场的磁感应强度约为0.5×10-4T。随笔：例1．磁场中任一点的磁场方向,规定为小磁针在磁场中()A．受磁场力的方向B．北极受磁场力的方向C．南极受磁场力的方向D．受磁场力作用转动的方向例2:有人根据B＝F/IL提出：磁