1．磁场 磁感线-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（教科版2019）

第三章　电磁场与电磁波初步 1.磁场　磁感线 1．知道磁场的概念，明确一切磁相互作用都是通过磁场实现的，认识磁场是客观存在的物质。2.掌握磁场的方向，知道磁感线的定义和特点，了解几种常见磁场的磁感线分布。3.会用安培定则判断通电直导线、环形电流和通电螺线管的磁场方向。 2 目录 1 2 课后课时作业 课前自主学习 课堂探究评价 3 课前自主学习 一　磁场与磁感线 1．磁场 (1)磁体周围分布着_____，一切磁相互作用都是通过_____实现的。 (2)基本特性：对处在它里面的磁极或_____有力的作用。 (3)磁场的方向：人们规定，小磁针N极的_____方向就是该处磁场的方向。 2．磁感线 (1)定义：磁感线是这样一些_____的有方向的曲线，曲线上每一点的____方向为该点的磁场方向，曲线的____表示磁场的强弱，曲线疏的地方磁场___，曲线密的地方磁场___。 (2)作用：用来形象地描述磁场的_____和_____。 磁场 磁场 电流 受力 假想 切线 疏密 弱 强 方向 强弱 课前自主学习 5 二　安培定则 磁感线的方向与电流方向之间的关系可以由安培定则(也叫作右手螺旋定则)判定： 如图所示，用右手握住通电导线，让伸直的拇指所指的方向与_____方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是___________________；如果右手弯曲的四指与__________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是_______________磁感线的方向。 电流 磁感线环绕的方向 环形电流 环形电流轴线上 课前自主学习 6 1．判一判 (1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(　　) (2)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。(　　) (3)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。(　　) (4)磁感线是闭合的曲线，没有起始终了的位置。(　　) (5)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(　　) (6)应用安培定则判断电流产生的磁场方向时，拇指均是指电流方向。(　　) × √ × × × √ 课前自主学习 7 2．想一想 (1)指南针是如何工作的？ (2)有同学认为磁感线总是从磁体N极指向S极，你认为对吗？ 提示：地球是一个巨大的磁体，N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，异名磁极相吸，同名磁极相斥，所以指南针静止时S极指向地理南极附近，即地球磁体N极。 提示：不对。在磁体外部磁感线从磁体N极指向S极，而在磁体内部，磁感线从S极指向N极。 课前自主学习 8 课堂探究评价 探究1　磁场　磁感线 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 10 活动1：在初中物理学习中，我们已经知道磁体周围分布着磁场，磁场的基本特性是什么？ 提示：磁场的基本特性就是对处在它里面的磁极或电流有力的作用，这些作用是通过磁场来传递的。 课堂探究评价 11 活动2：在桌面上放置一个磁铁，再把一个小磁针放在它附近的不同位置，观察小磁针在不同的位置处的指向。物理学上人们是怎么规定磁场的方向的？ 提示：人们规定，小磁针N极的受力方向就是该处磁场的方向。 课堂探究评价 12 活动3：如图甲所示，在条形磁铁的周围放一些小磁针，待小磁针静止后，将小磁针首尾相连画成曲线，曲线的切线方向表示什么？ 活动4：图乙中被磁化的铁屑相当于小磁针，按上述规则连成一条条曲线，这些曲线如何描述磁场？ 提示：表示对应位置的磁场方向。 提示：曲线上某一点的切线方向描述这点磁场的方向，曲线的疏密描述磁场的强弱。 课堂探究评价 13 1．磁场 (1)定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、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，这种特殊的物质叫磁场。 (2)磁场的基本特性：对处在它里面的磁极或电流有力的作用。 (3)磁场的产生：①磁体周围存在磁场；②电流周围存在磁场——电流的磁效应。 (4)磁场的方向：小磁针N极的受力方向就是该处磁场的方向。 课堂探究评价 14 2．磁感线 (1)概念：在磁场中画出一些有方向的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致。 (2)几种常见磁场的磁感线分布如图所示。磁极附近的磁感线较密。 课堂探究评价 15 (3)磁感线特点 ①为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。 ②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。 ③磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极，形成一条条闭合曲线。 ④磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。 ⑤磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。 课堂探究评价 16 3．磁感线与电场线的比较 两种线 比较内容 磁感线 电场线 相似点 引入 假想的线，实际并不存在 方向 磁感线上各点的切线方向即为该点的磁场方向 电场线上各点的切线方向即为该点的电场方向 疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱 特点 在空间不相交、不中断 不同点 在磁体外部，由N极指向S极，在磁体内部，由S极指向N极，是闭合曲线 从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷，不闭合 课堂探究评价 17 B．乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的电流发生的 C．丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D．丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 如图，关于磁体、电流间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A．甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 课堂探究评价 18 (1)只有磁体周围才有磁场吗？ (2)电流与电流之间的作用力是通过电场发生的吗？ 提示：不是。电流的周围也存在磁场。 提示：不是。是通过磁场发生的。 课堂探究评价 19 [规范解答] 　磁体和电流周围都存在着磁场，题图中导线中的电流对小磁针的作用、磁体对电流的作用、电流之间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确。 课堂探究评价 20 1．磁体、通电导体间的作用方式 2．作为一种特殊的物质——场，电场与磁场有相同点也有不同点，不要认为电场与磁场是同一种物质。不要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用。 课堂探究评价 21 [变式训练1]　磁场中某区域的磁感线如图所示，则(　　) A．a、b两处的磁场强弱不同，b处磁场较强 B．a、b两处的磁场强弱相同 C．a、b两处磁场方向一定相同 D．a处没有磁感线，所以没有磁场 解析　由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，所以b处的磁场比a处的强，A正确，B错误。磁场中某点的磁场方向与磁感线在该点的切线方向相同，由图判断，a、b两处磁场方向不同，故C错误。磁感线是用来描述磁场的，不需要在存在磁场的区域各点都画上磁感线，a处没有磁感线，但有磁场，故D错误。 课堂探究评价 22 探究2　安培定则 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 23 活动1：用图甲装置借助铁屑可以观察电流周围的磁场分布。如图乙是通电直导线周围的铁屑分布，由此可知，通电直导线周围磁场的磁感线有什么特征？ 提示：磁感线是以直导线为中心的一系列同心圆。 课堂探究评价 24 活动2：若在有机玻璃板上放置若干小磁针，电流方向改变后，图乙所对应小磁针的指向有没有变化？这说明了什么？ 提示：小磁针指向反向。这说明直线电流周围磁场的方向与电流方向有关。 课堂探究评价 25 活动3：用同样的方法可得到环形电流和通电螺线管周围铁屑的分布分别如图丙、丁。试画出其磁感线分布图。(不需要画出磁感线箭头) 提示：如图(a)、(b)所示。 课堂探究评价 26 1．安培定则 磁感线的方向与电流方向之间的关系可以由安培定则判定。 (1)如图甲所示，用右手握住通电导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，则弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。 (2)如图乙所示，如果右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形电流轴线上磁感线的方向。 注意：拇指的指向是直的，四指是环绕方向。拇指的指向和四指的环绕方向相互垂直。 课堂探究评价 27 2．三种电流和磁场的方向关系 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 通电直 导线 磁感线为以导线上任意点为圆心且垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 课堂探究评价 28 环形 电流 内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏 通电螺 线管 类似条形磁体，内部磁场比外部强，内部方向由S极指向N极，外部由N极指向S极 课堂探究评价 29 3.安培分子电流假说 (1)内容：在原子、分子内部，总存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使其两侧相当于两个磁极，如图1所示。 课堂探究评价 30 (2)应用 安培的假说能够解释磁化和消磁现象，如图2所示。 课堂探究评价 31 安培观察到通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场很相似，提出了分子电流假说。他认为，在物质内部存在着一种环形电流——分子电流(分子电流实际上是由原子内部电子绕核运动形成的)，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，如图所示。下列将分子电流(箭头表示电子运动方向)等效为小磁体的图示中正确的是(　　) 课堂探究评价 32 (1)等效小磁体N极的指向与环形电流哪个位置的磁场方向相同？ (2)环形电流沿什么方向？ 提示：环形电流的轴线处。 提示：与电子的运动方向相反。 课堂探究评价 33 [规范解答] 　绕核做圆周运动的电子带负电，则环形电流方向与其运动方向相反，根据安培定则可知，其左侧为等效小磁体的N极，B正确。 课堂探究评价 34 通电螺线管、环形电流可等效成条形磁体、小磁针，有磁极；直线电流没有磁极，其磁场方向只能用安培定则判断。 课堂探究评价 35 [变式训练2]　在如图所示的四幅图中，分别给出了磁场中某处小磁针静止时N极的指向或磁感线方向[图(3)中小磁针在螺线管内部]，请标出对应的磁感线方向或电流方向。 答案　 课堂探究评价 36 解析　已知小磁针静止时N极的指向，那么小磁针N极所指方向就是磁感线方向，可用右手螺旋定则判断电流的方向。 课堂探究评价 37 课后课时作业 1．(电流的磁效应)判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是(　　) A．被磁化的缝衣针及细棉线 B．带电的小纸球及细棉线 C．小灯泡及导线 D．蹄形磁铁及细棉线 解析　被磁化的缝衣针相当于小磁针，用细棉线吊起后放在导线周围，变换导线方向，缝衣针能偏转说明导线中有电流通过。故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 2．(对磁场的认识)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　磁场虽然看不见、摸不着，但它是客观存在的一种物质，是否把磁体放在真空中或在磁体周围是否撒有铁屑，都不影响磁场的存在，A、C、D错误；磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有力的作用，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 3．(磁感线)(多选)磁场中某区域的磁感线如图所示，a、b、c、d、e是磁场中的5个点，其中c、d两点关于直线对称，下面说法正确的是(　　) A．这5个位置中，e点的磁场最强 B．a点没有磁感线穿过，所以a点没有磁场 C．c、d两点关于直线对称，所以c、d两点磁场方向相同 D．b、e两点在同一直线上，所以b、e两点磁场方向相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 解析　从磁感线分布情况看，e点位置的磁感线分布最密集，磁场最强，A正确；磁感线是人为绘制的描述磁场强弱及方向的曲线，并非真实存在的，a点没有画磁感线，但a点有磁场，B错误；磁感线在c、d两点的切线方向表示c、d两点的磁场方向，所以c、d两点磁场方向并不相同，C错误；磁感线在b、e两点的切线方向相同，所以b、e两点磁场方向相同，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 4．(磁场与磁感线)关于磁场，下列说法正确的是(　　) A．磁场是存在于磁体或通电导体周围的一种特殊物质 B．磁场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想化模型 C．磁体周围分布的磁感线就是磁场 D．磁体间的相互作用是通过电流作为媒介发生的 解析　磁场是存在于磁体或通电导体周围的一种特殊物质，不是理想化模型，故A正确，B错误；磁体的周围存在磁场，而磁感线是假想的，故C错误；磁体间的相互作用是通过磁场作为媒介发生的，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 5．(磁感线)关于磁感线，下列说法中正确的是(　　) A．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场 B．磁感线不可能从S极到N极 C．磁场不一定都是由磁体产生的 D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交 解析　磁感线是为了形象描述磁场而假想的一组有方向的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，A错误。在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，B错误。磁体能产生磁场，通电导体也能产生磁场，C正确。两个磁场叠加的区域，每一点磁场只有一个方向，所以磁感线不可能相交，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 6．(环形电流的磁场)如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　) A．a、b、c的N极都向纸里转 B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转 C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转 D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转 解析　带有负电荷的顺时针转动的圆环相当于逆时针方向的环形电流，由安培定则得，环内中心处磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向里，则b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 7．(直线电流的磁场)指南针静止时，其位置如图中虚线所示。若在其上方放置一水平方向的导线，并通以恒定电流，则指南针转向图中实线所示位置。据此可知可能是(　　) A．导线南北放置，通有向北的电流 B．导线南北放置，通有向南的电流 C．导线东西放置，通有向西的电流 D．导线东西放置，通有向东的电流 解析　指南针静止时N极指北，在其上方放置一水平方向的通电导线后，N极向东转，即电流在其下方产生的磁场方向可能向东，据安培定则可知，可能是导线南北放置，通有向南的电流，B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 8．(电场线和磁感线对比)(多选)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．静电场的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，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 解析　电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A错误。两种场线的切线方向均表示相应的场方向，故两种场线都不会相交，B错误。静电场的电场线起始于正电荷或无限远、终止于无限远或负电荷，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，形成闭合曲线，C正确。电场线越密的地方，表示该处电场越强；磁感线越密的地方，表示该处磁场越强，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 9．(安培分子电流假说)(多选)用安培提出的分子电流假说可以解释下列哪些现象(　　) A．永久磁体的磁场 B．直线电流的磁场 C．环形电流的磁场 D．软铁棒被磁化的现象 解析　分子电流假说是安培为解释磁体的磁现象而提出的，所以A、D是正确的；而通电导线周围的磁场是由其内部自由电荷定向移动而产生的宏观电流产生的，分子电流和宏观电流虽然都是运动电荷引起的，但产生的原因是不同的，B、C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 10．(电流的磁场)如图所示，当开关S闭合后，小磁针指向不变的是(　　) 解析　依据安培定则，判断出电流的磁场方向；再根据小磁针静止时N极的指向为磁场的方向，判知D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 11．(电流的磁场)在量子力学早期的发展中，为了解释一些光谱实验中的现象，物理学家们引入了电子自旋的概念。当时物理学家将电子设想为一个绕着自身对称轴旋转的均匀带负电的小球，如图所示，已知这个小球绕着轴从上往下看逆时针旋转，则轴上各点处的磁场方向为(　　) A．沿z轴正方向 B．沿z轴负方向 C．垂直于z轴方向 D．以上都不正确 解析　小球带负电，从上往下看逆时针旋转，形成顺时针的环形电流，根据安培定则可知，轴上各点处的磁场方向沿着z轴负方向，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 12．(安培分子电流假说)如图所示，系在细线下端的回形针被磁体吸引，现用点燃的火柴对回形针加热，过一会儿发现回形针不被磁体吸引了。下列对回形针失去磁性所作的解释正确的是(　　) A．回形针加热后，内部的分子电流消失了 B．回形针加热后，内部的分子电流反向了 C．回形针加热后，内部的分子电流排列整齐了 D．回形针加热后，内部的分子电流排列无序了 解析　回形针受到磁场作用后，内部分子电流排列整齐，从而被磁体吸引，当用火对回形针加热时，回形针内部的分子电流虽然仍然存在但变得杂乱无章，每个分子电流产生的磁场相互抵消，从而对外不显磁性，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 13．(直线电流的磁场)在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示。有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场最强的某点，记为a；②在a点附近的地面上，找到与a点磁场强弱相同的若干点，将这些点连成直线EF；③在地面上过a点垂直于EF的直线上，找到磁场方向与地面夹角为37°的b、c两点，测得b、c两点距离为L(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)。已知与无限长通电直导线距离相等的各点磁场强弱相同。由此可确定金属管线(　　) A．垂直于EF，深度为eq \f(L,2) B．平行于EF，深度为eq \f(L,2) C．垂直于EF，深度为eq \f(2,3)L D．平行于EF，深度为eq \f(2,3)L 解析　用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场强弱最强的某点，记为a，说明a点离电流最近；找到与a点磁场强弱相同的若干点，将这些点连成直线EF，说明这些点均离电流最近，金属管线应该平行EF；画出侧视图，如图所示，b、c间距为L，且b、c处磁场方向与地面夹角均为37°，故金属管线深度为h＝eq \f(\f(L,2),tan37°)＝eq \f(2,3)L。A、B、C错误，D正确。 $$