第三章 第1节 磁场 磁感线（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

本讲义聚焦磁场与磁感线核心知识点，从我国古代磁现象认识切入，系统梳理磁场的客观性、方向及基本性质，通过磁感线形象描述磁场，结合安培定则判断电流磁场方向，以安培分子电流假说揭示磁性起源，构建完整知识支架。 该资料以核心素养为导向，通过任务驱动引导科学思维，如对比电场与磁场强化物理观念，结合奥斯特实验渗透科学态度与责任。课中助力教师高效授课，课后“针对训练”“新题目精选”帮助学生巩固知识，查漏补缺，体现学科特色教学方法。

　第三章　电磁场与电磁波初步 第1节　磁场　磁感线 核心素养导学 物理观念 (1)了解磁现象，知道磁场的性质。 (2)了解电流的磁效应。 (3)知道磁感线的概念，并能记住几种常见磁场的磁感线分布特点。 (4)知道安培分子电流假说的内容。 科学思维 会用安培定则判断电流周围的磁场方向。 科学态度与责任 体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义。 一、我国古代对磁现象的认识及应用 1.任何磁体都有两个磁极。 2.发明指南针(罗盘针)，并将之用于航海。 3.利用磁石治疗多种疾病。 二、磁场与磁感线 1.磁场：磁体周围分布着磁场，一切磁相互作用都是通过磁场实现的。 2.磁场的方向：小磁针N极的受力方向。 3.磁场的基本性质：对处于磁场中的磁极或电流有力的作用。 4.磁感线：一些假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向为该点的磁场方向，曲线的疏密表示磁场的强弱。 三、安培定则 1.电流的磁效应 奥斯特通过通电导线使小磁针偏转发现电流周围存在着磁场，揭示了电与磁的联系。 2.安培定则 电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判断。各种电流的磁场磁感线判断方法如下： (1)直线电流：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，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：让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。 (3)通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指跟螺线管电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部的磁场的方向，或者说拇指所指的方向就是通电螺线管N极的方向。 微点拨 　　磁感线可以用细铁屑来显示，但它并不真实存在，磁感线是为了形象地研究磁场而人为假设的曲线。 1.奥斯特实验：南北方向的直导线放置在小磁针上方，给直导线通电。观察实验现象。 (1)导线通电后观察到什么现象? 提示：导线通电后发现小磁针转动了。 (2)实验现象说明了什么问题? 提示：实验现象说明了通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用。奥斯特实验发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系。 2.(1)通电的螺线管相当于一个条形磁体，一端是N极，另一端是S极，把一个小磁针放入螺线管内部，小磁针的N极指向螺线管的哪端? 提示：指向螺线管的N极。小磁针N极的指向是N极受到磁场力的方向，N极受力的方向是该位置的磁感线的方向，在螺线管内部，磁感线方向由S极指向N极，所以小磁针的N极指向螺线管的N极。 (2)观察三幅图片，请思考：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起来?图丙中通电导线之间的相互作用是怎样发生的? 提示：图甲中小磁针发生偏转；图乙中通电导线运动起来是因为受到了力的作用；图丙中通电导线之间的相互作用是借助磁场发生的。 新知学习(一)|对磁场的理解 [任务驱动] 　　如图，自然界中有电场、磁场、重力场等多种场，这些场有什么共同点呢? 　　提示：这些场看不见，摸不着，不是由实物粒子组成，但都是客观存在的物质，都对放入其中的物体有力的作用。 [重点释解] 1.磁场的存在：磁体的周围、电流的周围都存在磁场。 2.磁场的客观性：磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观存在的。场和实物是物质存在的两种形式。 3.磁场的基本性质：对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁体与磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间的相互作用都是通过磁场发生的。 4.磁场的方向性：有方向，处在磁场中能够自由转动的小磁针，静止时N极的指向，即小磁针N极的受力方向就是该处的磁场方向。 5.电场和磁场的比较 比较项目 电场 磁场 不 同 点 产生 电荷周围 磁体、电流、运动电荷周围 基本 性质 对放入其中的电荷有静电力的作用 对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用 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 磁场和电场一样，都是不依赖于人的意志而客观存在的特殊物质，都具有能量 [针对训练] 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 解析：选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。 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，因此我们说磁场是和我们常见的桌子、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。 新知学习(二)|对磁感线的理解 [任务驱动] 　　如图所示为一条形磁体的磁感线，则该磁体的哪端是N极?小磁针的N极在左端还是右端?图中 a、b两点哪点的磁场较强? 提示：磁体的右端为N极；小磁针的N极在左端；图中b点的磁场较强。 [重点释解] 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)磁感线闭合且不相交、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 [针对训练] 1.(多选)下列说法正确的是 (　 ) A.磁场是一种物质 B.磁感线真实存在 C.磁体之间通过磁场相互作用 D.磁感线的疏密可以描述磁场的强弱 解析：选ACD　磁场尽管看不见、摸不着，但它是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质，故A正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的线，实际并不存在，故B错误；磁体之间通过磁场相互作用，故C正确；磁感线的疏密可以描述磁场的强弱，磁感线越密，表示该处磁场越强，故D正确。 2.如图所示，表示蹄形磁体周围的磁感线，磁场中有a、b两点，下列说法正确的是 (　 ) A. a、b两处的磁场强弱相等 B.a、b两处的磁场强弱不等，b点较强 C.蹄形磁体的磁感线起始于蹄形磁铁的N极，终止于蹄形磁铁的S极 D.a处没有磁感线，所以该处没有磁场 解析：选B　由于磁感线较密处磁场较强，由题图可知b处的磁感线较密，a处的磁感线较疏，故b处磁场较强，A错误，B正确；磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，故C错误；在没画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在，故D错误。 3.关于磁场的说法正确的是 (　 ) A.磁感线和电场线一样，是不闭合的 B.因地磁场影响，在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显 C.沿着磁感线的方向，磁场逐渐减弱 D.地球表面上任意位置的地磁场方向都与地面平行 解析：选B　磁场的磁感线是闭合的，故A错误；通电导线南北放置时，地磁场影响最小，此时实验现象最明显，故B正确；磁场的强弱用磁感线的疏密表示，与磁感线的方向无关，故C错误；磁感线是闭合的曲线，不是地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行，故D错误。 新知学习(三)|安培定则及其应用 　　　　　　　　[重点释解] 1.三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，外部类似条形磁体，由N极指向S极 　　[特别提醒] (1)磁场是分布在立体空间的。 (2)利用安培定则不仅可以判断磁场的方向，还可以根据磁场的方向判断电流的方向。 (3)利用安培定则判断直线电流时，四指所指的方向是导线之外磁场的方向；判断环形电流和通电螺线管电流时，拇指的指向是线圈轴线上磁场的方向。 (4)环形电流相当于小磁针，通电螺线管相当于条形磁体，利用安培定则判断时，拇指所指的一端为它的N极。 2.安培分子电流假说 (1)假说内容：在原子、分子等物质微粒内部，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。 (2)假说的意义：安培分子电流假说，揭示了磁铁磁性的起源，它使我们认识到：磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的运动产生的。 (3)假说对一些现象的解释： ①磁化：一根铁棒，在未被磁化的时候，内部各分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外界不显磁性；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。 ②消磁：磁体受到高温或猛烈的敲击会失去磁性，这是因为在激烈的热运动或机械振动的影响下，分子电流的取向又变得杂乱了。 [典例体验] [典例]　(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 [解题指导] (1)通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似。 (2)小磁针的N极受力的方向即为磁场的方向。 [解析]　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。 [答案]　BD [针对训练] 1.通电螺线管磁场分布如图所示。图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是 (　 ) A.A位置　 B.B位置　 C.C位置　 D.D位置 解析：选B　由题图可知，小磁针N极所指的方向水平向右，而A点磁场方向斜向左上；B点的磁场方向水平向右；C点的磁场方向斜向左下；D点的磁场方向斜向左上，可知图中A、B、C、D四个位置各点磁场方向与图中小磁针所在位置的磁场方向一致的是B位置。故选B。 2.(2025·德阳阶段练习)如图所示，当开关K闭合后，小磁针指向不变的是 (　 ) 解析：选D　A选项图中，开关K闭合后，根据安培定则可知，小磁针所在位置的磁场方向垂直于纸面向外，小磁针指向在磁场力作用下将发生变化，故A错误；B选项图中，开关K闭合后，根据安培定则可知，左侧小磁针所在位置的磁场方向竖直向下，下方小磁针所在位置的磁场方向垂直于纸面向里，小磁针指向在磁场力作用下将发生变化，故B错误；C选项图中，开关K闭合后，根据安培定则可知，小磁针所在位置的磁场方向垂直于纸面向里，小磁针指向在磁场力作用下将发生变化，故C错误；D选项图中，开关K闭合后，根据安培定则，结合蹄形磁体的磁场分布特征可知，小磁针所在位置的磁场方向水平向左，磁场方向与小磁针指向相同，可知小磁针指向不会发生变化，故D正确。 3.关于电流周围产生的磁场分布，下列图示正确的是 (　 ) 解析：选D　根据通电直导线周围磁场分布规律可知，从导线向远处延伸，磁场强度逐渐减弱，表示磁感线的×和·逐渐稀疏，根据安培定则可知导线左侧磁场方向应垂直纸面向里，右侧磁场方向应垂直纸面向外，故A错误；根据安培定则可知通电直导线产生的磁场方向应为逆时针方向，且从导线向远处延伸，磁感线应逐渐稀疏，故B错误；根据安培定则可知环内部磁场方向应垂直纸面向里，环外侧磁场方向应垂直纸面向外，且环内磁感线分布应当是不均匀的，故C错误；根据安培定则可知该环形导线产生的磁场方向大致向右，且靠近上方磁感线向上弯曲，靠近下方磁感线向下弯曲，故D正确。 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉物理观念——地磁场及其成因 1.(选自鲁科版教材“科学书屋”)地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近(图1)。在地磁两极，磁针竖直指向地面；在赤道上，磁针水平指示南北。磁针指示南北是一种近似的说法，小磁针的指向与地理正南正北方向之间的夹角称为磁偏角。对于地球磁性的成因，目前仍没有确定的说法，部分科学家认为是由地核中熔化了的金属(铁和镍)的环流引起的。 地磁场对人类的生产生活都有重要意义。根据地磁场出现的异常情况，可发现未知的矿藏或者特殊的地质构造。地磁场能使来自太阳的高速带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。 科学家还根据对地球火山岩石的精确测定，发现地磁场强度和方向发生过多次变化(图2)。 　　[讨论与交流]　假如地磁场是由地球表面带电荷引起的，试分析地球表面电荷的电性。 提示：负电荷。因地球表面带有电荷，地球自转时产生环形电流，根据右手螺旋定则可知地球表面环形电流方向自东向西，而地球自转方向自西向东，故地球表面电荷为负电荷。 ◉科学思维——录音磁头的工作原理 2.(选自粤教版教材课后练习)如图所示是录音磁头的工作原理图。录音时，磁带上一层磁性材料通过磁头的作用被磁化成类似于图中的小磁体，从而记录声音。请根据图中小磁体的极性标出此时磁头线圈中电流的方向。 提示：图中小磁体的极性及磁头线圈中电流的方向如图所示。 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.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体的干扰 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 解析：选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体和铁块的干扰，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。 2.(多选)如图所示，弹簧测力计下方悬挂一条形磁体，其中条形磁体N极的一部分位于未通电的螺线管内，则下列说法正确的是 (　 ) A.若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将减小 B.若将a点处接电源正极，b点处接负极，弹簧测力计的示数将增大 C.若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将增大 D.若将b点处接电源正极，a点处接负极，弹簧测力计的示数将减小 解析：选AC　根据右手螺旋定则，若将a点处接电源正极，b点处接电源负极，螺线管上端为N极，会排斥条形磁体，弹簧测力计示数将减小；若将a点处接电源负极，b点处接电源正极，螺线管上端为S极，会吸引条形磁体，弹簧测力计示数将增大，故A、C正确，B、D错误。 3.(2025·南充期末)如图甲所示是一个磁悬浮地球仪，其原理如图乙所示，摆件的底座内有一个线圈，地球仪里有一块磁铁，磁铁N极在下、S极在上，底座通电时地球仪就可以悬浮起来。忽略线圈电阻变化及电源内阻，下列说法正确的是 (　 ) A.要使地球仪悬浮起来，线圈应该接上交流电 B.当电流从线圈a端流入时，地球仪就可以悬浮起来 C.若仅增大线圈中的电流，地球仪稳定时受到的斥力变大 D.若仅增加线圈的匝数，地球仪稳定时受到的斥力不变 解析：选D　为使地球仪稳定地悬浮在空中，线圈产生的磁场方向应是不变的，线圈应通稳恒电流，故A错误；磁铁下端是N极，因此线圈上端是N极，由安培定则可知，电流应从线圈b端流入，地球仪才可能悬浮起来，故B错误；地球仪稳定悬浮时受到的斥力与重力等大反向，所以大小不变，故C错误，D正确。 4.某充气泵的结构如图所示，当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁体，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到充气的目的。电磁铁用的铁芯可分为硬磁性材料和软磁性材料，硬磁性材料在磁场撤去后还会有很强的磁性，而软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性了。为了可以不断充气，下列说法正确的是 (　 ) A.小磁体的下端一定为N极 B.小磁体的下端一定为S极 C.充气泵电磁铁的铁芯应该用硬磁性材料 D.充气泵电磁铁的铁芯应该用软磁性材料 解析：选D　小磁体的下端是N极还是S极，都可以实现吸引或者排斥的效果，A、B错误；充气泵电磁铁的铁芯应该用软磁性材料，因为软磁性材料在磁场撤去后就没有明显的磁性，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $