第5章 第1节 磁场及其描述（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

　第5章　初识电磁场与电磁波 第1节　　磁场及其描述(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 1.能列举磁现象在生产生活中的应用。 2.通过实验，认识磁场。 3.了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场，体会物理模型在探索自然规律中的作用。 4.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响，关注与磁相关的现代技术发展。 学考层级 1.通过实验初步认识磁场，了解磁感应强度。 2.了解用磁感线描述磁场的方式方法。 3.会判断通电直导线和通电线圈周围的磁场。 4.能在熟悉的问题情境中应用所学的磁场模型。 选考层级 1.理解用磁感应强度和磁感线描述磁场的方法。 2.综合应用磁场知识对磁场进行叠加。 3.能将实际问题中的对象和过程转换成所学的磁场模型。 逐点清(一)　磁场　磁感应强度 　　　　　　　　　　　　　　　　[多维度理解] 1．磁场：在磁体或电流周围的空间存在的一种特殊物质，磁场能够对磁体或电流产生力的作用。 2．磁感应强度 (1)定义：垂直于磁场方向的一小段通电直导线受到的力F与电流I和直导线的长度l的乘积之比。 (2)定义式：B＝。 (3)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号为T。1 T＝1 N/(A·m)。 (4)磁感应强度是矢量，其方向是放在该点的小磁针静止时N极的指向。 (5)磁场的叠加 如果空间有几个磁场同时存在，它们的磁场就互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场单独存在时在该点磁感应强度的矢量和。 　对磁感应强度定义式的理解 1．公式成立条件：通电导线必须垂直于磁场方向放置，不垂直则公式不成立。 2．决定磁感应强度的因素：仅由磁场本身决定，与导线是否受磁场力以及磁场力的大小无关。 3．磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短，Il称为“电流元”，相当于静电场中的“试探电荷”。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)通电导线在磁场中受到的磁场力为零，则说明该处的磁感应强度为零。(×) (2)磁感应强度的大小与电流成反比，与其受到的磁场力成正比。(×) (3)磁感应强度的大小等于通电导线受到的磁场力大小F与电流I和导线长度l的乘积的比值。(×) 2．下列关于磁场的说法中正确的是(　 ) A．磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 B．将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C．把磁体放在真空中，磁场就消失了 D．当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 解析：选B　理解磁场的物质形态时应与电场类比，磁场看不见、摸不着，但不会因主观意识而存在或消失，磁场与电场一样，都是客观存在的物质形态。磁场是磁体、电流或运动电荷周围存在的一种特殊物质，说它“特殊”，是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形式存在，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”，是因为它和我们常见的实物一样，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用，因此我们说磁场和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质，虽然它看不见、摸不着，但可以通过它的基本性质反映出来，故B正确，A、C、D错误。 3．有一小段通电直导线，长为1 cm，通过的电流为5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度(　 ) A．B＝2 T　　　　 B．B≤2 T C．B≥2 T D．以上情况都有可能 解析：选C　磁感应强度的定义式中的电流是垂直于磁场方向的。如果通电导线是垂直于磁场方向放置的，此时所受磁场力最大，F＝0.1 N，则该点的磁感应强度为B＝＝ T＝2 T；如果通电导线不是垂直于磁场方向放置的，则受到的磁场力小于垂直磁场方向放置时受到的磁场力，通电直导线不垂直磁场放置时受到的磁场力为0.1 N，由定义式可知，磁感应强度B将大于2 T，A、B、D错误，C正确。 逐点清(二)　磁感线 　　　　　　　　　　　　　　　[多维度理解] 1．磁感线是在磁场中画出的一些有方向的假想曲线。 2．在磁感线上，任意一点的切线方向即该点的磁场方向，与磁场中该点小磁针N极受力的方向相同。 3．磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线分布越密的地方，磁感应强度越大；磁感线分布越疏的地方，磁感应强度越小。 4．磁感线是闭合曲线。在磁体外部，磁感线是由N极出发回到S极；在磁体内部，磁感线从S极到N极。 5．匀强磁场的磁感线是一组平行且等距的直线。 1．常见永磁体的磁场 2．磁感线与电场线的比较 项目 磁感线 电场线 不同点 闭合曲线 不闭合，起始于正电荷或无穷远，终止于无穷远或负电荷 相似点 引入目的 为形象描述场而引入的假想曲线，实际并不存在 疏密 表示场的强弱 切线方向 表示场的方向 是否相交 不相交 [全方位练明] 1．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是(　 ) A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的 C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线 D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方，同一试探电荷所受的磁场力也越大 解析：选C　电场线和磁感线是为了描述电场和磁场而假想的曲线，都不是电场或磁场中实际存在的线，A错误；磁场中两条磁感线一定不相交，所有电场中的电场线也是不相交的，B错误；磁感线是一条闭合的、有方向的曲线，而电场线不是闭合的曲线，C正确；电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强，但同一试探电荷所受的磁场力不一定越大，如静止的电荷不受磁场力，D错误。 2．如图所示是磁铁的磁感线及其旁边小磁针静止时所指的方向(小磁针黑色端表示N极)，其中正确的是(　 ) 解析：选A　磁体外部磁场方向应从N极指向S极，且小磁针静止时N极所指的方向与磁场方向相同，即与磁感线的切线方向相同，A正确，B、C、D错误。 3.如图是U形磁体的磁感线。 (1)a点没有磁感线，a点的磁感应强度等于零吗？ (2)磁感线是起始于N极，终止于S极吗？ 提示：(1)a点的磁感应强度不等于零。磁体周围存在磁场，磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在，磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。 (2)不是。磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，图中没有画出磁体内部的磁感线。 逐点清(三)　电流的磁场　磁的应用及意义 　　　　　　　　　　　　　　[多维度理解] 1．电流的磁场 (1)通电直导线的磁场 安培定则：用右手握住通电直导线，让伸直拇指的方向与电流的方向一致，则四指弯曲的方向就是电流周围磁感线的环绕方向(如图甲所示)。 (2)环形电流的磁场 安培定则：让右手弯曲四指的方向与环形电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是环形电流中心轴线处的磁感线方向(如图乙所示)。 (3)通电螺线管的磁场 安培定则：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流的方向一致，则伸直拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的北极(N极)(如图丙所示)。 2．磁的应用及意义 (1)我国发明的指南针推动了航海业的发展。 (2)磁在现代交通工具中的典型应用是高速磁浮列车，磁在医学诊断方面的重要应用是核磁共振成像技术。 　　　三种常见的电流的磁感线分布特点 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 通电直导线 以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形电流 内部磁场比外部强，磁感线越向外越稀疏 通电螺线管 内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)通电圆环中心磁场与圆环平面垂直。(√) (2)放置在通电螺线管中心位置的小磁针稳定时N极指向螺线管的S极。(×) (3)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。(√) (4)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场。(√) 2.实验室有一无法辨认正负极的学生直流电源。某同学设计了下面判断电源极性的方法：在桌面上放一个小磁针，在磁针东面附近放一螺线管，如图所示，闭合开关后，小磁针指南的一端向东偏转，下述判断正确的是(　 ) A．电源的A端是正极，在电源内部电流由A流向B B．电源的A端是正极，在电源内部电流由B流向A C．电源的B端是正极，在电源内部电流由A流向B D．电源的B端是正极，在电源内部电流由B流向A 解析：选C　由于小磁针指南的一端向东偏转，所以螺线管的西端为N极，由安培定则可知电源的B端为正极，在电源外部电流由B通过螺线管流向A，在电源内部电流由A流向B，故C正确。 3．(多选)如图(a)和图(b)所示，带负电的橡胶圆环绕轴OO′以角速度ω匀速旋转，对圆环左侧轴上的小磁针转动情况分析正确的是(　 ) A．图(a)中的小磁针N极沿轴向左 B．图(a)中的小磁针N极沿轴向右 C．图(b)中的小磁针N极沿轴向左 D．图(b)中的小磁针N极沿轴向右 解析：选AD　带负电的橡胶圆环转动时，相当于一个环形电流，其电流方向与转动方向相反。由安培定则可知，题图(a)轴线上的磁场方向向左，故题图(a)中的小磁针N极沿轴向左；题图(b)轴线上的磁场方向向右，故题图(b)中的小磁针N极沿轴向右，A、D正确。 13 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $$