13.1 磁场 磁感线 学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案围绕“磁场 磁感线”展开，核心知识点包括电流的磁效应、磁场特性、磁感线、安培定则、地磁场及安培分子电流假说。课堂导入通过奥斯特实验发现过程衔接电与磁的联系，以“知识预习+要点提醒”为支架引导学生从磁体、电流磁场逐步深入。 资料特色在于通过对比（磁感线与电场线、三种电流磁场）构建知识网络，结合判断题和例题强化物理观念，例题设计注重科学推理（如分析铁棒磁性），培养学生模型建构与问题解决能力，助力科学思维与探究素养提升。

13.1 磁场 磁感线 教学目标 1. 了解电流的磁效应的发现过程，体会奥斯特实验的重要意义。 2. 知道磁场的基本特性，了解地球的磁场。 3. 知道磁感线，知道几种常见磁场的磁感线的空间分布情况。 4. 会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。 5. 了解安培分子电流假说，认识磁现象的电本质，能解释磁化和退磁现象。 知识点一　电和磁的联系 知识预习 1. 磁现象 （1）磁性和磁体：物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性，具有磁性的物体叫磁体。 （2）磁极：磁体上磁性最强的部位叫磁极。 ① 两极：任何磁体都有两个磁极，一个叫南极（又称 S 极），另一个叫北极（又称 N 极）。能够自由转动的磁体，静止时指南的磁极叫南极，指北的磁极叫北极。 ② 磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁极之间不相互接触也能产生力的作用。 2. 电流的磁效应 （1）奥斯特实验：1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现，当给导线通电时，与导线平行放置的小磁针发生转动。 （2）实验意义：电流的磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系。 （3）电流的磁效应：通电导体的周围有磁场，即电流的周围有磁场。电流的磁场使放在导体周围的磁针发生偏转，磁场的方向跟电流的方向有关。 （4）磁铁对通电导体的作用：把一段直导线放在磁铁的磁场里，给导线通上电流，导线会发生运动，这说明磁场对电流产生力的作用。 📖要点提醒 1. 奥斯特实验证明了电流周围存在磁场，首次揭示了电与磁之间的联系。 2. 实验时必须考虑地磁场的影响，将通电导线沿南北方向水平放置，使电流产生的磁场方向与地磁场方向尽量不一致，现象才更明显。 3. 同向电流相互吸引，异向电流相互排斥。 判断题 1. 奥斯特实验表明通电导线周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关（　） 2. 同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥（　） 3. 两根平行直导线通以相同方向的电流时相互排斥（　） 答案1：√ 2：× 3：× 【例1】（单选）铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，将铁棒A靠近铁棒B时，则（　） A．A、B一定互相吸引 B．A、B一定互相排斥 C．A、B间有可能无磁场力作用 D．A、B可能互相吸引，也可能互相排斥 答案：D解析：小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，所以铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性；铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定具有磁性。若A无磁性，则A会在B的磁场作用下被磁化而与B相互吸引；若A有磁性，则异名磁极靠近时相互吸引，同名磁极靠近时相互排斥。所以A、B可能互相吸引，也可能互相排斥，选项D正确。 【例2】（单选）物理实验都需要有一定的控制条件，奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法正确的是（　） A．该实验必须在地球赤道上进行 B．通电直导线应该竖直放置 C．通电直导线应该平行东西方向放置 D．通电直导线应该平行南北方向放置 答案：D解析：小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当通电直导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，能有明显的偏转。故选项D正确。 知识点二　磁场 知识预习 1. 概念：存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质。 2. 磁场的来源： （1）永磁体的周围存在磁场。 （2）通电导体的周围存在磁场（电流的磁效应）。 （3）运动电荷的周围存在磁场。 3. 磁场的基本性质：对处于其中的磁体或通电导体有力的作用。 4. 磁场的物质性：虽然磁场看不见、摸不着，但磁场与电场一样是客观存在的，是物质存在的一种特殊形式。 📖要点提醒 1. 磁体和磁体、磁体和通电导体、通电导体和通电导体间力的作用都是通过磁场来传递的。 2. 磁场的方向规定为小磁针静止时 N 极所指的方向。 判断题 1. 磁场是客观存在的一种特殊物质（　） 2. 磁场中某点的磁场方向就是该点小磁针静止时 S 极所指的方向（　） 3. 只有磁体才能产生磁场，电流和运动电荷不能产生磁场（　） 答案1：√ 2：× 3：× 【例3】（多选）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的相互作用而人为引入的 C．磁体和电流都能产生磁场 D．导体中的负电荷在做定向移动时一定产生磁场 答案：ACD解析：电场和磁场都是一种物质，是以“场”的形式客观存在的，选项A正确、B错误；实验表明磁体和电流都能产生磁场，导体中的负电荷做定向移动时形成电流，会在其周围产生磁场，选项C、D均正确。 【例4】（单选）关于对铁块和磁体之间作用力的理解正确的是（　） A．仅磁体能对铁块产生作用力 B．仅铁块能对磁体产生作用力 C．两者相互接触时才有作用力 D．两者没接触时也有作用力 答案：D解析：铁块和磁体之间存在相互作用力，属于非接触力，即二者没接触也有作用力。选项A、B、C错误，D正确。 知识点三　磁感线 知识预习 1. 定义：物理学中把小磁针静止时 N 极所指的方向规定为该点磁场的方向。实验中常用铁屑的分布来反映磁场的分布。沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 2. 特点： （1）磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，越疏的地方磁场越弱。 （2）磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。 （3）磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由 N 极到 S 极，在磁体内部由 S 极到 N 极。 （4）磁感线在空间不能相交、不能相切、也不能中断。 📖要点提醒 1. 磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的一簇有方向的曲线，并不是客观存在的真实曲线。 2. 没有磁感线的地方，并不表示就没有磁场；通过磁场中的任一点总能而且只能画出一条磁感线。 【对比】磁感线和电场线的比较： 比较项目 分项 磁感线 电场线 相似点 意义 为形象描述磁场方向和强弱而假想的线 为形象描述电场方向和强弱而假想的线 相似点 方向 切线方向即磁场方向（小磁针N极受力方向） 切线方向即电场方向（正电荷受力方向） 相似点 疏密 表示磁场强弱 表示电场强弱 相似点 特点 在空间不相交、不中断 除电荷处，在空间不相交、不中断 不同点 闭合性 是闭合曲线；磁体外部N→S，内部S→N 不闭合，始于正电荷或无穷远，止于无穷远或负电荷 判断题 1. 磁感线是磁场中客观存在的真实曲线（　） 2. 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向（　） 3. 磁感线是闭合曲线，在磁体外部由 N 极到 S 极，内部由 S 极到 N 极（　） 答案1：× 2：√ 3：√ 【例5】（单选）关于磁感线和电场线的说法，正确的是（　） A．磁感线是人们为了研究问题方便而假想的曲线，而电场线是真实存在的 B．磁感线是封闭曲线，电场线不是封闭曲线 C．在条形磁铁的内部，磁感线是从 N 极出发，又绕回到 S 极 D．磁感线是磁场中铁屑排列成的曲线，而电场线是点电荷在电场中运动的轨迹 答案：B解析：电场线和磁感线都是为了形象描述场而引入的假想曲线，选项A错误；电场线是不闭合曲线，磁感线是闭合曲线，选项B正确；磁铁内部磁感线从 S 极指向 N 极，选项C错误；磁感线可用铁屑排列模拟，但并非磁感线本身，电场线也不是点电荷的运动轨迹，选项D错误。 知识点四　安培定则 知识预习 1. 直线电流的磁场 （1）方向判断——安培定则（也叫右手螺旋定则）：用右手握住导线，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）磁感线分布：磁感线是以导线为圆心的同心圆。 2. 环形电流的磁场 （1）方向判断——安培定则：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导线轴线上磁场的方向。 3. 通电螺线管的磁场 （1）方向判断——安培定则：让右手弯曲的四指与螺线管中电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管轴线上磁场的方向。 📖要点提醒 1. 安培定则（右手螺旋定则）用来判断电流产生的磁场方向，注意与判断安培力方向的“左手定则”相区别。 2. 直线电流：拇指指向电流方向，四指弯曲方向为磁感线环绕方向；环形电流、通电螺线管：四指弯曲方向与电流方向一致，拇指指向轴线上磁场方向（N 极）。 3. 通电螺线管内部磁场方向从 S 极指向 N 极，外部磁感线从 N 极出发回到 S 极，相当于一个条形磁铁。 4. 判断通电螺线管内部磁极受力时，应根据螺线管内部磁感线的方向来确定，不能简单根据“同名磁极相斥、异名磁极相吸”判断；同时要注意磁感线疏密不同则磁场强弱不同，受力也不同。 【对比】三种电流磁场的安培定则判断： 比较项目 直线电流的磁场 环形电流的磁场 通电螺线管的磁场 手握对象 直导线 导体环 螺线管 弯曲四指指向 磁感线的环绕方向 与环形电流的方向一致 与电流的方向一致 拇指的指向 电流方向 中心轴线上磁感线的方向 螺线管内部磁感线的方向（或N极） 判断题 1. 判断通电直导线的磁场时，拇指指向电流方向，四指弯曲方向为磁感线环绕方向（　） 2. 通电螺线管内部的磁场方向是从 N 极指向 S 极（　） 3. 安培定则（右手螺旋定则）既可判断电流的磁场方向，也可判断安培力的方向（　） 答案1：√ 2：× 3：× 【例6】（单选）两个完全相同的圆形线圈，穿在一根绝缘的光滑水平横杆上，分别通以方向相同的电流 I₁、I₂，则（　） A．两线圈互相吸引 B．两线圈互相排斥 C．两线圈静止 D．两线圈先吸引后排斥 答案：A解析：利用安培定则判断两线圈周围的磁场，相当于两个小磁体（条形磁铁）相互吸引；也可利用“同向电流相吸，异向电流相斥”判断。故两线圈互相吸引，选项A正确。 知识点五　地磁场 知识预习 1. 地磁场：地球本身是一个磁体，地球附近存在的磁场叫地磁场。 2. 地磁场的磁场分布：与条形磁铁周围的磁场分布情况相似，两极附近地磁场最强。地磁南极（S 极）在地理北极附近，地磁北极（N 极）在地理南极附近，地磁两极与地理两极并不重合。在赤道附近，地磁场与地面平行向北。 3. 磁偏角：地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此磁针并非准确地指南或指北，其间有一个夹角，这就是地磁偏角，简称磁偏角。 📖要点提醒 1. 地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近（地磁两极与地理两极相反）。 2. 地磁北极正上方磁场方向竖直向上，地磁南极正上方磁场方向竖直向下；赤道附近地磁场方向水平向北。 3. 由于磁场对运动电荷有力的作用，射向地球的高速带电粒子运动方向会发生变化，通常不能直接到达地球，故地磁场对地球上的生物有保护作用。 判断题 1. 地磁场的南极在地理北极附近（　） 2. 小磁针静止时 N 极指向地理北极附近，说明地理北极附近是地磁场的 S 极（　） 3. 地磁两极与地理两极完全重合（　） 答案1：√ 2：√ 3：× 【例7】（单选）我国是最早在航海时使用指南针的国家。关于指南针，下列说法正确的是（　） A．指南针可以只有一个磁极 B．奥斯特由通电导线能使指南针发生偏转的现象，发现了电流的磁效应 C．指南针放置在地面上静止时，它的 N 极指向地理南极附近 D．虽然火星没有地球那样的全球性磁场，但指南针仍能在火星上工作 答案：B解析：磁极总是成对出现的，指南针不可能只有一个磁极，选项A错误；奥斯特由通电导线使指南针发生偏转发现了电流的磁效应，选项B正确；指南针静止时 N 极指向地磁 S 极（地理北极附近），选项C错误；火星没有全球性磁场，指南针不能在火星上工作，选项D错误。 知识点六　安培分子电流假说 知识预习 1. 安培分子电流假说的内容：安培认为，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。 2. 分子电流假说对磁现象的解释： （1）磁化：软铁棒未被磁化时，内部各分子电流的取向杂乱无章，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性；受外界磁场作用时，各分子电流取向大致相同，两端对外显示较强的磁性，形成磁极，软铁棒就被磁化了。 （2）退磁：磁体在高温或猛烈撞击下，分子电流的取向变得杂乱无章，磁体磁性消失。 3. 磁现象的本质：安培分子电流假说揭示了磁现象的本质——磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由电荷的定向运动产生的。 📖要点提醒 1. 安培分子电流假说揭示了磁现象的电本质：一切磁现象都起源于电荷的运动（电流）。 2. 磁化和退磁可以用分子电流取向的“有序”与“无序”来解释。 判断题 1. 安培分子电流假说认为，磁体的磁场是由分子内部电荷的运动（分子电流）产生的（　） 2. 静止的电荷也能产生磁场（　） 3. 磁体在高温下磁性减弱或消失，可用分子电流取向变得杂乱来解释（　） 答案1：√ 2：× 3：√ 【例8】（单选）关于安培分子电流假说，下列说法正确的是（　） A．假说的依据是安培通过精密仪器观察到了分子电流 B．假说揭示了静止的电荷也可以产生磁场 C．分子电流假说无法解释加热退磁现象 D．磁体的磁场是由于电荷的定向运动形成的分子电流产生的 答案：D解析：安培是根据通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似，提出分子内部存在环形电流的假说，并未实际观察到分子电流，选项A错误；静止电荷不能产生磁场，选项B错误；高温退磁可用分子电流取向变得杂乱解释，选项C错误；分子电流假说揭示了磁体的磁场与电流的磁场都由电荷定向运动产生，选项D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $