13.1 磁场 磁感线 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦磁场、磁感线、安培定则及电流磁场等核心知识点，通过磁悬浮列车原理等实例导入，结合电场线类比构建学习支架，帮助学生从已知电场过渡到磁场学习，梳理电与磁的联系脉络。 其亮点在于以模型建构（磁感线）、科学推理（安培定则应用）和科学态度与责任（奥斯特实验探索）为核心，通过易错辨析、地磁场成因探究等活动，采用对比法与实例教学，深化学生物理观念，教师可高效开展结构化教学。

第十三章　电磁感应与电磁波初步 1. 磁场　磁感线 学 习 目 标 1.了解磁现象,了解电和磁的联系,了解电流磁效应的发现过程,体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感。(科学态度与责任) 2.知道磁场的基本特性、磁感线和几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象。(科学思维) 3.会应用安培定则判断通电直导线和通电螺线管周围的磁场方向。 (物理观念) 4.了解安培分子电流假说。(科学思维) 基础落实·必备知识全过关 一、电和磁的联系 一、电和磁的联系   1.奥斯特实验:把通电导线放置在小磁针上方,通电时磁针　　　　了。  2.意义:发现了电流的　　　　　　,首先揭示了　　　　　的联系。 电生磁实验 转动 磁效应 电与磁 二、磁场和磁感线 1.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。  2.磁感线 (1)磁感线及其作用　 在磁场中画出一些曲线,使曲线上每一个点的　　　　　　　　　方向都跟这点　　　　　　的方向一致,这样的曲线叫作磁感线。利用磁感线可以形象地描述磁场。 (2)实验模拟 在条形磁体上方放置一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,可以模拟出磁感线的形状,原因是细铁屑在磁场里　　　　成了“小磁针”。轻敲玻璃板,细铁屑就会有　　　　地排列起来。 建立物理模型 可类比电场线 实际上不存在  磁场 切线 磁场 磁化 规则 【要点提示】 磁感线的疏密表示磁场的强弱,磁感线的切线方向表示磁场的方向。 三、安培定则 用右手展示 1.判断直线电流产生的磁场方向 用右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与　　　　方向一致,弯曲的四指所指的方向就是________环绕的方向。这个规律也叫右手螺旋定则。  2.判断环形电流产生的磁场方向 让右手弯曲的四指与　　　　　　　　的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上　　　　的方向。  3.判断通电螺线管产生的磁场方向 让右手弯曲的四指与螺线管　　　　的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上　　　　　　的方向。 电流 磁感线 环形电流 磁场 电流 磁场 【要点提示】 直线电流的磁场方向与弯曲四指方向一致,环形电流的磁场方向与拇指指的方向一致。 情境链接 某磁悬浮列车的速度为430 km/h。你了解磁悬浮的工作原理吗? 提示:磁悬浮的底部装进了强大的电磁铁,利用电磁作用使得列车悬浮于铁轨之上。磁体与磁体之间的相互作用、磁体与电流之间的相互作用以及电流与电流之间的相互作用都是通过磁场实现的。 教材拓展 阅读教材第107页“安培分子电流假说”,解释条形磁体的磁场与通电螺线管外部的磁场为什么十分相似? 提示:根据安培分子电流假说,条形磁体内部存在环形分子电流,各分子电流的取向大致相同,两端对外界显示出磁性,相当于通电螺线管。 易错辨析 (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)用细铁屑可以演示磁体周围磁感线的分布,所以磁感线是客观存在的。 (　　) (3)运动电荷周围既能产生电场,又能产生磁场。 (　　) (4)一环形电流产生的磁场,环内的磁感线与环外的磁感线数目相等。 (　　) (5)通电直导线周围磁场的磁感线是以导线为圆心的圆。 (　　) (6)环形电流的磁场相当于小磁针,通电螺线管的磁场相当于条形磁体。 (　　) × ×　 √ √ √ √ 提示:磁场和电场一样,是客观存在的一种物质。 提示:磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想线,实际并不存在。 重难探究·能力素养全提升 探究点一　对磁场的理解 导学探究 观察下面图片,请思考下列问题。 图甲中的小磁针为什么会发生偏转? 图乙中的通电导线为什么会运动? 图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的? 提示:小磁针发生偏转、通电导线运动、通电导线之间吸引或者排斥一定都是受到了力的作用;磁体对磁体有力的作用、电流对磁体有力的作用、磁体对电流也有力的作用、电流对电流也有力的作用,这些作用是通过磁场发生的。 知识归纳 磁场的特点 产生 磁体的周围和电流的周围都存在磁场 基本性质 对放入其中的磁体或电流产生力的作用 物质性 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 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 方向性 自由小磁针静止时,N极的指向即该处的磁场方向,或小磁针N极的受力方向即该处的磁场方向 特别提示　实物和场是自然界中两种基本的物质形态。(1)实物即具体的、有形的物质形态,由物质粒子组成。(2)场是物质的另一种存在形态,和实物一样,也是一种客观存在物,具有能量等物质的基本属性。 典例剖析 【例1】下列说法正确的是(　　) A.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场产生的 B.通电导体与通电导体间的相互作用是通过电场产生的 C.磁体与通电导体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 A　 解析:在通电导体的周围有磁场存在,无论是磁体与磁体间还是通电导体与通电导体间、磁体与通电导体间,都有相互作用的磁场力。磁场是磁现象中的一种特殊物质,它的基本特点是对放入其中的磁体、通电导体有磁场力的作用;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,因此,磁场和电场是两种不同的物质,各自具有其自身的特点。A正确。 方法技巧　本题考查磁场与电场的有关理解,在处理这类题目时要注意理解概念。 1.注意磁场与电场的区别。 2.理解磁体与磁体、通电导体与通电导体、磁体与通电导体之间的作用都是通过磁场产生的。不要将通电导体与通电导体之间的相互作用理解成是通过电场产生的。 探究点二　对磁感线的进一步认识 导学探究 图甲表示条形磁体的磁感线的分布情况,图乙表示通电 螺线管的磁感线的分布情况,从图中可以看出,通电螺线 管的磁感线是闭合的,而条形磁体的磁感线不闭合,这种 判断对吗? 提示:不对。不管是磁体的磁场,还是电流的磁场,磁感线都是闭合的。 知识归纳 1.磁感线的特点 (1)磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向,即小磁针N极受力的方向。 (2)磁体外部的磁感线从N极指向S极,内部从S极指向N极,磁感线是闭合曲线。 (3)磁感线的疏密表示磁场强弱,磁感线密集处磁场强,磁感线稀疏处磁场弱。 (4)磁感线在空间不相交。 2.磁感线和静电场的电场线的比较 比较对象 磁感线 静电场的电场线 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 始于正电荷或无穷远处,止于负电荷或无穷远处,不闭合的曲线 特别提示　电场线有始点和终点,而磁感线是闭合曲线,没有始点和终点。 3.地磁场的磁感线 (1)地球是一个大磁体,存在的磁场叫地磁场。如图所示,地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近,地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近。 (2)地磁场的方向在南半球斜向上,在北半球斜向下,与地球表面不平行。 (3)在赤道平面上,可以认为到地心等距离的各点处,地磁场的方向与地球表面平行。 典例剖析 【例2】关于地磁场,下列说法正确的是(　　) A.在广东省中山市,自由悬挂的小磁针N极会指向南方 B.在地球内部,磁场方向大致由地理北极指向地理南极 C.地球内部不存在磁场 D.地球附近磁感线非常密集,导致部分磁感线可能相交 B 解析:根据地理的南极是地磁的北极,在广东省中山市,自由悬挂的小磁针N极会指向北方,故A错误;同理,在地球内部,磁场方向大致由地理北极指向地理南极,故B正确,C错误;地球附近磁感线非常密集,但磁感线不可能相交,故D错误。 对点演练 1.关于磁感线与电场线的描述,正确的是(　　) A.电场线起止于电荷,磁感线起止于磁极 B.电场线一定是不闭合的,磁感线一定是闭合的 C.磁感线是自由小磁针在磁场力作用下的运动轨迹 D.电场线和磁感线实际上均存在,只是肉眼看不到 B 解析:磁感线没有起点也没有终点,是闭合的曲线,电场线不是闭合曲线,起始于正电荷(或无穷远处),止于无穷远处(或负电荷),A错误,B正确;磁感线是描述磁场强弱和方向的形象曲线,当磁感线是曲线时,小磁针在磁场力作用下的运动轨迹并不一定与其重合,C错误;电场线和磁感线都是为了描述抽象的场而人为引入的曲线,实际上并不存在,D错误。 探究点三　安培定则 导学探究 根据安培假说的物理思想:磁场来源于运动电荷。如果用这种思想解释地球磁场的形成,根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实,认为地磁场是由于地球的自转所形成。那么由此推断,地球总体应该是带正电还是带负电? 提示:因在地球的内部地磁场从地球北极指向地球南极,根据右手螺旋定则可判断出地球表现环形电流的方向应从东到西,而地球是从西向东自转,所以只有地球带负电荷才能形成上述电流。综上所述,地球总体应该带负电。 知识归纳 1.常见永磁体的磁场 2.三种常见的电流的磁场 种类 安培定则 立体图 横截面图 纵截面图         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         内部磁场比环外磁场强,磁感线越向外越稀疏         内部磁场为匀强磁场且比外部磁场强,方向由S极指向N极,外部磁场类似条形磁体的磁场,方向由N极指向S极 典例剖析 【例3】如图所示,(a)、(b)是直线电流产生的磁场截面图,(c)、(d)是环形电流产生的磁场截面图,(e)、(f)是通电螺线管电流产生的磁场截面图。试判断各图中的电流方向或磁场方向。 答案:见解析 解析:根据安培定则,可以确定题图(a)中电流方向垂直纸面向里,题图(b)中电流方向从下向上,题图(c)中电流方向沿逆时针方向,题图(d)中磁场方向从上向下,题图(e)中磁场方向向左,题图(f)中磁场方向向右。 方法技巧　判断磁场方向的四种方法 1.磁感线上某点的切线方向即该点的磁场方向。 2.小磁针静止时N极的指向即该点的磁场方向。 3.根据安培定则判断电流的磁场方向。 4.磁体外部的磁场方向由N极指向S极,磁体内部的磁场方向由S极指向N极。 对点演练 2.(多选)通电螺线管的纵向剖面图如图所示, “ ” 和 “ ” 分别表示导线中 的电流垂直纸面流进和流出, 图中四个小磁针(涂黑的一端为N极)静止时指向 正确的是(　　) A.a B.b C.c D.d AD 解析:根据安培定则可知通电螺线管左端为N极,右端为S极,根据通电螺线管周围磁感线分布情况作出部分磁感线如图所示,由此可知四个小磁针静止时指向正确的是a、d,A、D正确。 学以致用·随堂检测全达标 1.(对磁场的认识)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.磁极与磁极间是直接发生作用的 D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流之间发生作用时才产生 A 解析:电场和磁场都是一种物质,它和我们常见的由分子、原子构成的物质不同,不是以微粒形式存在的,而是以“场”的形式客观存在的,A正确,B错误;磁极与磁极之间的相互作用,是通过磁场发生的,C错误;磁场是磁体或电流周围存在的一种特殊物质,即使磁极与磁极、磁极与电流之间没有发生相互作用,磁场仍然存在,D错误。 2.(磁场的方向、安培定则)下列关于磁场的相关判断和描述正确的(　　) A.图甲中导线所通电流与受力后导线弯曲的示意图符合物理事实 B.图乙中表示条形磁体的磁感线从N极出发,到S极终止 C.图丙中导线通电后,其正下方小磁针的N极向纸面内转动 D.图丁中环形导线通电后,其轴心位置小磁针的N极向纸面内转动 C 解析:同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,A错误;磁感线是闭合曲线,在磁体内部从S极指向N极,B错误;根据安培定则,题图丙直导线下方有垂直于纸面向里的磁场,N极向纸面内转动,C正确;根据安培定则,题图丁环形导线内部有垂直于纸面向外的磁场,N极向纸面外转动,D错误。 3.(地磁场的特点)在汽车里使用的一种指南针是圆球形的。将一个圆球形的磁性物质悬浮在液体里,并密封在一个稍大一些的透明圆球里,在磁性圆球上已经标注了东、南、西、北四个方向,静止时指南针(磁性圆球)的南极指南,北极指北。如果北极科考队员携带这种指南针来到地球的北极,对于指南针的指向,下列说法正确的是(　　) A.指南针的南极指向任意方向 B.指南针的北极指向任意方向 C.指南针的南极向上、北极向下 D.指南针的北极向上、南极向下 C 解析:地理的南极附近是地磁场的北极,地理的北极附近是地磁场的南极,所以在地球的北极点上地磁场的方向是向下的,磁场的方向就是指南针的北极受力的方向,即指南针静止时北极所指的方向,所以指南针的北极向下、南极向上,故选C。 4.(安培定则的应用)(多选)一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的下方,并与小磁针指向平行,如图所示。此时小磁针S极向纸内偏转,则这束带电粒子可能是(　　) A.向右飞行的正粒子束 B.向左飞行的正粒子束 C.向右飞行的负粒子束 D.向左飞行的负粒子束 AD 解析:小磁针S极向纸内转,说明电流产生的磁场在小磁针处垂直于纸面向外,由安培定则可得,电流方向向右。可以形成方向向右的电流的是向右飞行的正粒子束或向左飞行的负粒子束。 $