第三章 1．磁场 磁感线-【名师导航】2025-2026学年高中物理必修第三册教师用书word（教科版）

本高中物理讲义聚焦磁场、磁感线及安培定则核心知识点，从我国古代磁现象应用引入，系统梳理磁场的定义、方向与物质性，磁感线的方向、疏密及闭合性特点，再到安培定则对直线、环形、螺线管电流磁场的判断，构建从现象到本质的学习支架。 资料特色在于融合科学态度与责任（如指南针历史）、科学思维（电场与磁场对比、磁感线模型）及科学探究（小磁针偏转等问题讨论），通过典例分析与分层作业，课中辅助教师突破抽象概念教学，课后助力学生巩固物理观念、查漏补缺。

1．磁场　磁感线 [学习目标]　1．知道磁场、磁感线的概念，了解安培定则，知道一切磁相互作用都是通过磁场实现的。2．掌握磁感线的特点，会用安培定则判断几种常见磁场的磁感线的方向，能解决有关的问题。3．通过实验探究几种常见磁场的磁感线方向与电流方向的关系，进一步理解安培定则。4．认识磁的应用对生产、生活和科学发展的作用，培养学生的学习兴趣和探索科学的精神。 一、我国古代对磁现象的认识及应用 1．我国古代四大发明之一的指南针，也就是磁针。 2．任何磁体，不管形状如何都有两个位置磁性最强，称为磁体的两个极，一个叫N极，一个叫S极。 说明：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 二、磁场与磁感线 1．磁场 (1)定义：磁体周围分布着磁场。 (2)特点：一切磁体相互作用都是通过磁场实现的。 (3)方向：小磁针N极受力的方向，就是该处磁场的方向。 2．磁感线 (1)磁感线：人们用磁感线来形象地描述磁场的方向和强弱。 (2)磁感线的特点： ①曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向。 ②曲线的疏密表示磁场的强弱。 3．磁场是一种物质，磁体和电流在自己周围空间会产生磁场，而磁场的基本特性就是对处在它里面的磁体或电流有力的作用，这些作用是通过磁场来传递的。 注意：磁感线是一些假想的曲线，是闭合的曲线，没有起始和终止位置。 三、安培定则 1．直线电流的磁场：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．环形电流的磁场：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。 说明：通电螺线管的磁场：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟螺线管电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向，或拇指指向螺线管的N极。 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)天然磁体和人造磁体都能吸引铁质物体。 (√) (2)磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。 (×) (3)在磁场中，小磁针S极的受力方向就是该点磁场方向。 (×) (4)用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场。 (×) 2．(多选)关于磁场，下列说法正确的是(　　) A．磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用 B．磁场看不见、摸不着，实际不存在，是人们假想出来的一种物质 C．磁场是客观存在的一种特殊的物质形态 D．磁场的存在与否取决于人的思想，想其有则有，想其无则无 AC　[磁场的定义：磁体或电流周围存在一种特殊物质，可以对放入其中的磁体或电流有力的作用，这种特殊物质为磁场，故选项A、C正确。] 3．下列关于磁感线的说法正确的是(　　) A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向 B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止 C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线 D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱 A　[磁场是一种看不见的特殊物质，人们为了形象地描绘磁场而引入了磁感线这一假想的曲线，它可以表示磁场的强弱与方向，A正确；磁感线都是闭合曲线，B错误；磁感线是人们假想的曲线，与有无铁屑无关，C错误；磁场的强弱由磁感线的疏密程度表示，而与磁感线的方向无关，D错误。] 观察三幅图片，请思考： 甲　　　　　乙　　　　　　丙 甲图中的小磁针为什么会发生偏转？乙图中的通电导线为什么会运动？丙图中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？ 提示：甲图中的小磁针受到了电流对它的力的作用；乙图中的通电导线受到了磁场对它的力的作用；丙图中通电导线之间的相互作用是通过磁场发生的。 考点1　对磁场的理解 1．对磁场性质的理解 基本性质 对放入其中的磁体或电流产生力的作用 客观性质 磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它和常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质 特殊性质 磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，它是以一种场的形式存在的 形象性(比喻) 磁体与磁体之间、磁体与电流间、电流与电流间通过磁场发生作用 方向性 自由转动的小磁针静止时，N极的指向即为该处的磁场方向，或小磁针N极的受力方向即为该处磁场方向 2．电场与磁场的比较 比较项目 电场 磁场 不同点 产生 电荷 磁体、电流、运动电荷 基本 性质 对放入其中的电荷有电场力的作用 对放入其中的磁体、电流、运动电荷有磁场力的作用 作用 特点 对放入其中的磁体无力的作用 对放入其中的静止电荷无力的作用 相同点 磁场和电场都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，具有能量 【典例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 思路点拨：(1)一切磁现象都是通过磁场产生的。 (2)磁场和电场都是物质，是两种不同的物质。 A　[电流能产生磁场，在电流的周围就有磁场的存在。不论是磁极与磁极间、电流与电流间还是磁极与电流间，都有相互作用的磁场力。磁场是一种特殊物质，它的基本特点是对放入磁场中的磁极、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静电力的作用，但它不会对放入电场中的磁极产生力的作用，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。综上所述，A正确，B、C、D均错误。] 　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。 [跟进训练] 角度1　对电流磁效应的认识 1．奥斯特实验说明了(　　) A．磁场的存在　　　　　　 B．磁场的方向性 C．电流可以产生磁场 D．磁体间有相互作用 C　[奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场，故C正确。] 角度2　对磁场的理解 2．下列关于磁场的说法，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．磁体与磁体之间是直接发生作用的 D．磁场只能由磁体产生，电流不能产生磁场 A　[磁场和电场都是客观存在的特殊物质，不是人为规定的，A对，B错；磁体与磁体之间是通过磁场发生相互作用的，C错；电流也能产生磁场，D错。] 考点2　常见磁场及安培定则的应用 1．磁感线的特点 (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。 (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。 2．常见永磁体的磁场 条形磁铁　　蹄形磁铁　　异名磁极　同名磁极 3．三种常见的电流的磁场 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图 直线 电流 以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱 环形 电流 内部磁场比环外强，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 4．磁感线与电场线的比较 比较项目 磁感线 电场线 相同点 意义 为了形象地描述磁场的方向和强弱而假想的线 为了形象地描述电场的方向和强弱而假想的线 方向 线上各点的切线方向就是该点的磁场方向 线上各点的切线方向就是该点的电场方向 疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱 特点 在空间不相交、不相切、不中断 除电荷处外，在空间不相交、不相切、不中断 不同点 闭合曲线 始于正电荷或无限远处，止于负电荷或无限远处。不闭合的曲线 【典例2】　(多选)如图所示，螺线管中通有电流，如果在图中的a、b、c三个位置上各放一个小磁针，其中a在螺线管内部，则(　　) A．放在a处的小磁针的N极向左 B．放在b处的小磁针的N极向右 C．放在c处的小磁针的S极向右 D．放在a处的小磁针的N极向右 思路点拨：(1)通电螺线管的磁场分布与条形磁铁相似。 (2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。 BD　[由安培定则，通电螺线管的磁场如图所示，右端为N极，左端为S极，在a点磁场方向向右，则小磁针在a点时，N极向右，A项错误，D项正确；在b点磁场方向向右，则小磁针在b点时，N极向右，B项正确；在c点，磁场方向向右，则小磁针在c点时，N极向右，S极向左，C项错误。] 　环形电流的等效磁场 (1)环形电流的磁场与小磁针的相同，应用安培定则时，拇指所指的方向应该是环内磁场的方向，也是等效小磁针N极的方向。 (2)通电螺线管的磁场相当于条形磁铁，其外部的磁感线是由N极指向S极；内部是由S极指向N极。 [跟进训练] 3．当导线中分别通以图示方向的电流，小磁针静止时北极指向读者的是(　　) A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D C　[通电直导线电流方向从左向右，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向里，所以小磁针静止时北极背离读者，A错误；通电直导线电流方向竖直向上，根据安培定则，磁场的方向为逆时针(从上向下看)，因此小磁针静止时北极背离读者，B错误；环形导线的电流方向如题图C所示，根据安培定则，则有小磁针所处的位置磁场方向垂直纸面向外，所以小磁针静止时北极指向读者，C正确；根据安培定则，结合电流的方向，则通电螺线管的内部磁场方向由左向右，则小磁针静止时北极指向右方，D错误。故选C。] 1．下列不符合物理学史实的是(　　) A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．卡文迪许通过扭称实验测定了静电力常量 C．密立根利用油滴实验确定了电荷量的不连续性，并测定了元电荷的数值 D．安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质 B　[奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故A正确，不符合题意；卡文迪许通过扭称实验测定了万有引力常量，静电力常量用麦克斯韦的相关理论计算出来的，故B错误，符合题意；密立根利用油滴实验确定了电荷量的不连续性，并测定了元电荷的数值，故C正确，不符合题意；安培提出了著名的分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，故D正确，不符合题意。故选B。] 2．下列场线描述的电场或磁场中正确的是(　　) A　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　D D　[选项A表示负点电荷电场线，方向应指向负电荷，A错误；选项B表示直线电流周围磁场方向与电流的关系，磁场环绕方向应为逆时针(俯视)，B错误；选项C表示等量异种点电荷的电场线，应从正电荷出发，终止于负电荷，C错误；选项D表示环形电流内部磁感线方向与电流方向的关系，符合右手螺旋定则，D正确。故选D。] 3．一个磁场的磁感线如图所示，一个小磁针被放入磁场中，则小磁针将(　　) A．逆时针转动，直到S极指向右 B．顺时针转动，直到N极指向右 C．一直顺时针转动 D．一直逆时针转动 B　[因为小磁针N极受磁场力的方向就是磁场的方向，故选项B正确。] 4．如图所示，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　) A．＋x方向　　　　 B．－x方向 C．＋y方向 D．－y方向 A　[由题意可知，电子流沿z轴正向流动，则电流方向沿z轴负向，由安培定则可以判断，电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向(俯视)，通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向.故选A。] 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．写出磁场的特点和方向。 提示：一切磁体相互作用都是通过磁场实现的。小磁针N极的受力方向。 2．磁感线的特点有哪些？ 提示：(1)曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向。 (2)曲线的疏密表示磁场的强弱。 3．安培定则适用于哪些磁场？磁场的建立采用了哪些科学方法？ 提示：直线电流的磁场和环形电流的磁场。类比法、假说等。 安培分子电流假说 磁体和电流都能产生磁场。它们的磁场是否有联系？我们知道，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场十分相似。安培由此受到启发，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(图1)。 安培的假说能够解释一些磁现象。一根铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性(图2甲)。当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁性，形成磁极(图2乙)。磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变得杂乱无章了。 在安培所处的时代，人们不知道物质内部为什么会有分子电流。20世纪后，人们认识到，原子内部带电粒子在不停地运动，这种运动对应于安培所说的分子电流。 问题：(1)什么情况下铁棒被磁化了？ 提示：各分子电流的取向大致相同时，被磁化了。 (2)分子电流形成的磁场是否遵从安培定则？ 提示：遵从。 课时分层作业(十四)　磁场　磁感线 考点一　对磁场的理解 1．英国物理学家法拉第提出了“电场”和“磁场”的概念，并引入了电场线和磁感线来描述电场和磁场，为经典电磁学理论的建立奠定了基础。下列相关说法正确的是(　　) A．电场和磁场看不见摸不着，但都是客观存在的物质 B．电场和磁场都不是客观存在的物质 C．电场线和磁感线都可以相交或相切 D．电场线和磁感线都是闭合的曲线 A　[电场和磁场看不见摸不着，但都是客观存在的物质，故A正确，B错误；电场线和磁感线都不可以相交或相切，故C错误；静电场中的电场线不是闭合的曲线，磁感线是闭合的曲线，故D错误。] 2．小华同学在探究磁极间的相互作用时，不小心将条形磁铁掉在了地上，当小华把条形磁铁拾起来再次进行实验时，发现该条形磁铁失去了磁性。则下列说法正确的是(　　) A．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流消失了 B．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得一致了 C．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流的趋向变得杂乱无章了 D．由安培的分子电流假说可知，条形磁铁中的分子电流强度减弱了 C　[由安培的分子电流假说可知，原来有磁性的物体，经过高温、剧烈震动等作用后分子电流的排布重新变得杂乱无章，分子电流仍然存在且强度也没有发生变化，但分子电流产生的磁场相互抵消，这样就会失去磁性，C正确。] 3．举世瞩目的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，其全程共30 km，列车最高速度可达552 km/h，单向运行约8 min。磁悬浮列车底部装有电磁铁，轨道地面上则安装有线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起来。地面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持(　　) A．相同　　　　　　　　　 B．相反 C．不能确定 D．以上均不对 A　[磁悬浮列车采用磁场力使列车与轨道分离并悬浮起来，减小摩擦阻力，地面线圈与列车上的电磁铁间存在斥力，相对的磁极极性应相同，A正确。] 4．指南针是我国古代的四大发明之一。司南是春秋战国时期发明的一种指南针，如图所示。它由青铜盘和磁勺组成，磁勺放置在青铜盘的中心，可以自由转动。由于受地磁场作用，司南的磁勺尾静止时指向南方。下列说法中正确的是(　　) A．磁勺能够指示方向，是利用了地磁场对磁勺的作用 B．磁勺的指向不会受到附近磁铁的干扰 C．磁勺的指向不会受到附近铁块的干扰 D．磁勺的N极位于司南的磁勺尾部 A　[司南能够指示南北，是由于地球具有磁场，地磁场是南北指向，故A正确；司南的指向会受到附近磁铁和铁块的干扰，故B、C错误；由于司南的磁勺尾静止时指向南方，所以磁勺的S极位于司南的磁勺尾部，故D错误。] 5．日常生活中，磁的应用给我们带来方便，下列实例中，没有应用磁场的是(　　) A．进出小区的电子门禁卡 B．辨识方向的家用指南针 C．笔记本电脑的指纹加密 D．围棋赛评析时竖直摆放的棋盘 C　[门禁卡里有磁条，利用电磁感应原理读取卡里的信息，故A错误；指南针功能用到了地磁场，故B错误；笔记本电脑的指纹加密没有应用磁场，故C正确；围棋赛评析时竖直的棋盘对棋子有吸引力，故棋子不下滑，用到了磁场，故D错误。故选C。] 考点二　磁感线与安培定则的应用 6．(源自鲁科版教材改编)中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是(　　) A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．因地磁场的影响，在进行奥斯特实验时，通电导线应南北放置 C　[由题意可知，地理南、北极与地磁场的南、北极不重合，存在地磁偏角，故A正确；磁感线是闭合的，由题图可推知地球内部也存在磁场，地磁的南极在地理北极附近，在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行，故B正确，C错误；在进行奥斯特实验时，磁针由于受到通电导线产生的磁场的作用而转动，根据安培定则可知，通电导线产生的磁场方向与导线中电流的方向垂直，故因地磁场影响，通电导线应南北放置，故D正确。] 7．M1与M2为两根未被磁化的铁棒，现将它们分别放置于如图所示的位置，则被通电螺线管产生的磁场磁化后(　　) A．M1的左端为N极，M2的右端为N极 B．M1和M2的右端均为N极 C．M1的右端为N极，M2的左端为N极 D．M1和M2的左端均为N极 A　[根据安培定则先画出通电螺线管的磁感线，M1和M2被磁化后的N极和所在位置磁感线方向一致，故M1的左端为N极，M2的右端为N极，A正确。] 8．如图，一束电子沿z轴正方向运动，则在图中y轴上A点的磁场方向是(　　) A．＋x方向 B．－x方向 C．＋y方向 D．－y方向 A　[电子沿z轴正方向运动，电流方向沿z轴负方向，由安培定则可以判断电流产生的磁场的磁感线是以z轴上各点为圆心的同心圆，方向沿顺时针方向(沿z轴负方向看)，则可知y轴A点磁场方向沿x轴正方向，选项A正确。] 9．如图所示为磁铁旁边静止的小磁针所处的位置，试判断各图中磁铁的南、北极。 [解析]　在磁铁内部磁感线由S极到N极，在磁铁外部磁感线由N极到S极，根据小磁针静止时N极指向与磁感线方向相同，即可确定各磁铁的南、北极。 [答案]　(a)右端为S极，左端为N极　(b)左端为N极，右端为S极　(c)左端为N极，右端为S极　(d)左端为S极，右端为N极　(e)两端同为S极 10．如图所示，圆环带有大量的负电荷，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极都向纸内转 B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸内转 C．b、c的N极都向纸内转，而a的N极向纸外转 D．b的N极向纸内转，而a、c的N极向纸外转 B　[圆环带有负电荷，圆环顺时针转动时，产生的等效电流方向沿逆时针方向；由安培定则可知，a、c所在处磁场垂直于纸面向里，b处磁场垂直于纸面向外，故a、c处的小磁针的N极向纸内转，b处小磁针的N极向纸外转，B正确。] 11．如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座C上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为m的磁环A、B套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环A悬浮后静止。已知重力加速度为g。这时磁环B对底座C的压力FN的大小为(　　) A．FN＝mg　　　　　　　 B．FN＝2mg C．FN>2mg D．mg<FN<2mg B　[以A、B整体为研究对象，由平衡条件可知，C对B的支持力为2mg，再由牛顿第三定律知，B对C的压力大小也是2mg，B项正确。] 12．将图中的电磁铁连入设计的电路中(请在虚线框内完成电路图，并简要说明理由)，要求： (1)电路能改变电磁铁磁性的强弱； (2)使小磁针静止时的指向如图所示。 [解析]　(1)电路能改变电磁铁磁性的强弱，对于确定的电磁铁，铁芯和匝数一定，只能改变电流的大小，在电路中改变电流的大小的器材是滑动变阻器，电路中接入滑动变阻器。 (2)电路接通后能使小磁针静止在题图位置。由此推断电磁铁的左端是S极，右端是N极，根据安培定则，电流应该是电磁铁的右端流入，左端流出。如图所示。 [答案]　见解析 13．关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案： (1)取一小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场。 (2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极。 你认为这个实验方案中有没有需要改进或改正的地方，如有请改进或改正。 [解析]　(1)小磁针静止时指向某一方向，说明月球周围存在磁场。 (2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极。有需改进的地方，即应在不同的地点多做几次实验，观察小磁针是否总是指向某一个方向。 [答案]　见解析 15 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $