第14章 电与磁（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

物理九年级下册 •沪科版（五·四学制） 第14章 电与磁 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 从指南针的发明到电能生磁、磁也能生电，电磁之间还存在相互作用。 02 科学思维 由电动机、发电机等分析其物理原理或规律等。 03 科学探究 设计实验：探究磁体周围的磁场，电流的磁场，产生感应电流的条件等。 04 科学态度与责任 举例引导学生感受电磁现象，培养学习兴趣；小组合作中培养团队协作与交流能力。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.磁场； 2.电与磁之间的联系； 3.电与磁的作用、规律。 1.抽象的物理概念、规律等； 2.实验探究电与磁的作用、规律。 课堂引入 电 磁 物理概念、作用、规律等:如磁体、磁极及其相互作用、磁场、磁感线，电流周围的磁场，通电导线在磁场中受到作用力，电磁感应现象等。 物理应用：指南针、电动机、发电机等。 物理与科技：对物理现象、规律等充满探索热情，对科技的发展充满憧憬、信心。 知识点1 磁场 磁体 磁极 磁体 磁极 磁性：把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性。 磁体：具有磁性的物体叫做磁体。 磁极：把磁体上磁性最强的部分叫做磁极。 如图 14-1-3 所示，当磁体静止时， 指北的一端叫做磁体的北极或N极， 指南的一端叫做磁体的南极或S极。 磁体间的相互作用：同名磁极相互_______， 异名磁极相互_______。 排斥 吸引 磁化 磁化：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做磁化。 磁 性 的 变 化 磁化 能够被磁化的物质统称为磁性材料。 不容易保留 长期保留 永磁体 磁化后的磁性 ①获得磁性 ②磁性消失或减弱 有些磁性材料通过加热或猛烈撞击后。 ③既不能被磁化，也不能被磁体吸引 橡胶、塑料、铝、铜、金、银等材料。 磁场 磁体间的相互作用：①“门吸”现象；②条形磁体靠近小磁针，小磁针发生偏转。 磁场：把磁体周围存在的某种能使小磁针发生偏转的（看不见、摸不着的）特殊物质叫做磁场。 磁场的方向：物理学中把放入磁场中某点的小磁针静止时_______极所指的方向规定为该点磁场的方向。 N 磁场的分布：撒在磁体周围的铁屑被磁化后，相当于一个个 “小磁针”，这些“小磁针”在磁体周围磁场的作用下规则地排列，形象地反映了磁场的分布情况。 磁场 磁感线 磁感线 磁感线： 为了直观地描述磁场，人们按照“小磁针” 的排列在磁场中画出一条条带箭头的假想曲线， 曲线上任意点的箭头表示该点的磁场方向，这样的曲线叫做磁感线。 条形磁体周围的磁感线：如图14-1-9 所示。 磁感线上任意一点的磁场方向：小磁针静 止在该点时N极所指的方向，即沿着磁感线上该点的切线方向。 蹄形磁体周围的磁感线：如图14-1-10（b）所示。 磁感线的特点： ①在磁体的外部，磁感线总是从磁体的N极出发， 由S极进入磁体。 ②在同一磁场中，磁场强的地方磁感线分布密。 ③磁体周围的磁场分布在整个空间， 不局限于某一平面内。 地磁场 地磁场：地球周围空间存在的磁场叫做地磁场。 地磁场的特点： ①磁感线：由南指向北； ②磁极：地磁场的______极在地理的南极附近，地磁场的S极在地理的______极附近。 地磁场 静止时小磁针 N 极都指向北方。 磁偏角：地理的两极和地磁场的两极并不完全重合。指南针的指向与地理的南、北极方向间存在着一个夹角，叫做磁偏角。 地磁场的应用：①指南针：在地磁场的作用下沿南指向北，且宋代学者沈括指出，指南针所指的方向“常微东偏，不全南也”。 ②司南；“鸽子识途”等。 N 北 例1 下列关于磁现象的说法中正确的是（      ） A．同名磁极相吸，异名磁极相斥 B．磁感线总是从磁体的S极出发回到磁体的N极 C．磁感线是磁场中真实存在的闭合曲线 D．地磁场的北极在地理的南极附近 典例分析 D 【解析】A．磁极间相互作用规律为同名磁极相斥、异名磁极相吸，选项表述相反，故A错误； B．磁体外部的磁感线从N极指向S极，故B错误； C．磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，并不是真实存在的，故C错误； D．地磁场的北极在地理的南极附近，故D正确。 故选D。 典例分析 例2 图中磁体两极间磁感线的画法不正确的是（      ） A． B． C. D. 典例分析 D 【解析】 磁体外部磁感线从N极出发回到S极。 ABC．图中磁体周围的磁感线从磁体的N极出来，回到磁体的S极，故ABC正确； D．图中磁体周围的磁感线从磁体的S极和N极出来，故D错误。 本题选错误的，故选D。 典例分析 知识点2 电流的磁场 电流的磁效应 奥斯特的发现：通电导线下方的小磁针会转动。 电流的磁效应：奥斯特研究并指出电流周围也存在着磁场，这一现象叫做电流的磁效应。 通电导线产生的磁场方向与导线中_______的方向有关。 电流的磁效应 现象：如图14-2-2所示，闭合开关后小磁针发生偏转；若改变通电直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生了改变。 电流 螺线管:将导线绕制成螺旋形的线圈，做成螺线管，科学家们常常通过螺线管研究电流周围产生的磁场。 通电螺线管外部 的磁场 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布相似。 改变通电螺线管中_________的方向，通电螺线管外部的磁场方向也相应发生改变。 电流 用磁感线描述通电螺线管的磁场，如图14-2-5(b)所示。 右手螺旋定则：用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的_______极。 N 通电螺线管外部的磁场 电流的磁场的应用 电磁铁：把内部带有铁芯的螺线管叫做电磁铁。 电磁铁的磁性强弱的影响因素：线圈的匝数 、线圈中的_________大小。 图14-2-7所示的装置就是最简单的电磁铁。 电流 电磁铁的应用:最直接的应用之一是电磁起重机。 电磁继电器:利用电磁铁控制电路通断的开关称为电磁继电器。 电磁继电器的组成:电磁铁、 衔铁、弹簧、触点等部件。 电磁继电器的工作原理：当闭合控制电路中的开关S时，有较小的电流通过电磁铁的线圈，电磁铁就获得了磁性从而吸引衔铁，使触点接通工作电路。 电流的磁场的应用 例1 历史上首先发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间联系的科学家是 ( ) A ．奥斯特 B ．焦耳 C ．安培 D ．伏特 典例分析 A 【解析】A ．奥斯特首先通过实验发现电流的磁效应，首次揭示电与磁的联系，故 A 符合题意； B ．焦耳的主要贡献是总结出焦耳定律，定量描述电流的热效应规律，故 B 不符合题意； C ．安培的主要贡献是总结出安培定则等相关规律，故 C 不符合题意； D ．伏特的主要贡献是发明伏打电堆， 电压单位以其命名，故 D 不符合题意。 故选 A。 典例分析 A ．通电螺线管的左端为 N 极 B ．通电螺线管外 A 点磁场的方向向右 C ．右侧小磁针 N 极指向左 D ．两小磁针 N 极指向相同 例2 如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列说法中正确的是 ( ) 典例分析 D 【解析】A ．由图可知电源左端为正极，电流从螺线管左端流入，结合线圈绕向可知螺线管正面电流方向向下，由安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流环绕方向，大拇指指向螺线管的 N 极可知螺线管右端为 N 极，左端为 S 极，故 A 错误； B ．螺线管右端为 N 极，左端为 S 极，在磁体外部磁感线从 N 极指向 S 极，则 A 点磁场方向向左，故 B错误； C ．螺线管右端为 N 极，其右侧磁场方向向右，小磁针静止时 N 极指向磁场方向，即右侧小磁针 N 极指向右，故 C 错误； D ．螺线管左端为 S 极，其左侧磁场方向向右，小磁针静止时 N 极指向右，与右侧小磁针 N 极指向相同，故 D 正确。 故选 D。 典例分析 知识点3 通电导线在磁场中受到的作用力 通电导线在磁场中受到力的作用 如图14-3-2，观察到直导线 ab通电后由静止变为运动。 通电导线在磁场中受到力的作用 通电导线在磁场中受到了力的作用。 大量实验表明，通电导线在磁场中受到的作用力的方向与_______方向、_______方向都有关。 电流 磁场 1. 保持图14-3-2 中蹄形磁体N极和S极位置不变，把电源的正、 负极对调后重新接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，观察到直导线 ab与原来运动方向相反。 2. 保持图14-3-2 中电源的正、负极不变，把蹄形磁体N极和 S极位置对换，使直导线 ab所处磁场的方向与原来相反，接通电路后，观察到直导线 ab与原来运动方向相反。 动圈式扬声器 动圈式扬声器 主要构成：由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。 工作原理：通电导线在磁场中受到力的作用。 工作原理的具体描述：当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动， 从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 举例：生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 电动机 电动机 电动机：电动机是把电能转化为________的装置。 工作原理：通电导线在磁场中受到力的作用。 工作原理的具体描述： ①如图14-3-4所示，将线圈按图示方式置于磁体两磁极间的磁场中，并将线圈与电源、开关串联。闭合开关接通电源，线圈会发生转动。 ②通过换向器适时改变 线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下，如图14-3-5所示。 电动机的应用：“祝融号”火星车的电动机；洗衣机中的电动机；智能手机的微型电动机。 电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。 机械能 例1 如图实验装置中，闭合开关，静止的导体棒 ab 在轨道上向左运动，这说明磁场对 有力的作用，利用这一原理可以制成 （选填“ 电动”或“发电”）机。断开开关，仅将蹄形磁体的 N 、S 极对调，再次闭合开关，观察到导体棒 ab向 运动。 典例分析 通电导体 电动 右 【解析】导体棒由静止变为运动，说明它的运动状态发生了改变，即受到了力的作用。这个力是由于导体棒处于磁场中且有电流通过而产生的。因此，这说明磁场对通电导体（或通电导线）有力的作用。利用“通电导体在磁场中受力运动”这一原理，可以将电能转化为机械能。在实际应用中， 电动机就是基于这个原理制成的。 通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和和电流方向有关，若仅将蹄形磁体的 N 、S 极对调，即磁场方向改变， 电流方向不变，导体棒ab 运动方向与原来相反，即将向右运动。 典例分析 A ．导线ab 中的电流方向在这两个时刻相同 B ．导线ab 在这两个时刻受到的磁场作用力方向不同 C ．图乙中的线圈处在平衡位置上 D ．由于具有惯性，线圈能持续转动 例2 如图所示，图甲和图乙分别为直流电动机线圈在两个不同的时刻所处的位置，下列分析中正确的是( ) 典例分析 B 【解析】AB ．由图可知，导线ab 在这两个时刻分别于电源正极和负极相连，电流方向不同， 由于导体受 力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab 的受力方向不同，故 A 错误，B 正确； C ．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲、乙两图中的线圈再转动 90度角，都能到达平衡位置，图中不是平衡位置，故 C 错误； D ．电动机之所以能转动，是因为换向器在线圈由于惯性刚转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，不是全部依靠惯性持续转动的，故 D 错误。 故选 B。 典例分析 知识点4 电磁感应 电磁感应 电磁感应 感应电流：闭合回路中，导体在磁场中运动时产生了电流。这种电流叫做感应电流。 如图14-4-2所示，闭合开关后，直导线 ab沿图示方向来回移动时灵敏电流计的指针发生偏转。 产生感应电流的条件：当_________回路的一部分导体在磁场中做______________运动时，导体中会产生感应电流。 电磁感应：当闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流。这种现象称为电磁感应。 闭合 切割磁感线 如图14-4-2所示，闭合开关后，尝试用不同方式移动直导线 ab 或磁体，当导体在磁场中做切割磁感线运动时，灵敏电流计的指针会发生偏转。 发电机 发电机 发电机：发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 如图14-4-3所示，导体在磁场中切割磁感 线产生感应电流，这个装置可以看作一个最简单的发电机。 发电机的工作原理：电磁感应。 发电机的工作原理的图示：发电机的原理如图14-4-5所示。 手摇发电机：图14-4-4是实验室用的手摇发电机，当摇动手柄使线圈在磁场中转动时，连续转动的线圈代替直导线切割磁感线产生的感应电流使小灯泡发光。 发电机的应用：水力发电、风力发电等。 例1 发电机的原理是 现象，可以将 能转化为 能。 典例分析 电磁感应 机械 电 【解析】发电机的工作原理是电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路中就会产生感应电流。 发电机就是利用电磁感应把机械能转化为电能的装置。 典例分析 例2 在探究电磁感应现象的实验中，当导体 ab向右运动时，灵敏电流计的指针向左偏转，如图所示。下列不能使灵敏电流计指针偏转方向改变的操作是 ( ) A ．磁体不动，导体 ab 向左运动 B ．导体ab 不动，磁体向右运动 C ．磁体和导体 ab 同时同速向左运动 D ．对调磁体 N 、S 极，导体 ab向右运动 典例分析 C 【解析】感应电流的方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向有关。 A ．由题可知，磁体不动，导体 ab 向左运动，只改变导体切割磁感线的运动方向，感应电流方向改变，指针偏转方向改变，即应向右偏转，故 A 不符合题意； B ．导体ab 不动，磁体向右运动，相当于导体 ab 向左运动，只改变导体切割磁感线的运动方向，感应电流方向改变，指针偏转方向改变，即应向右偏转，故 B 不符合题意； C ．磁体和导体 ab 同时同速向左运动，两者相对静止，导体 ab 不切割磁感线，电路中无感应电流，指针不偏转，不能使指针偏转方向改变，故 C 符合题意； D ．对调磁体 N 、S 极，导体 ab 向右运动，只改变磁场方向，感应电流方向改变，指针偏转方向改变，即应向右偏转，故 D 不符合题意。 故选 C。 典例分析 课堂小结 课堂小结 电与磁 磁场的概念、方向、分布 磁感线；条形、蹄形磁体的磁感线；地磁场 磁场 磁感线 电流的磁效应 通电螺线管外部的磁场 电流的磁场 电磁铁 电磁继电器 电流的磁场的应用 磁性、磁体、磁极 磁极间的相互作用；磁化 磁体 磁极 感应电流的产生及其产生条件 发电机 电磁感应 通电导线在磁场中受到的作用力及其方向的影响因素 动圈式扬声器；电动机 通电导线在磁场中受到的作用力 01 02 03 04 05 06 课堂练习 1 ．关于磁场，下列说法正确的是 ( ) A ．磁场虽看不见摸不着，但它却是客观存在的特殊物质 B ．磁感线是磁场中真实存在的曲线 C ．磁极间的相互作用不都是通过磁场发生的 D ．磁感线总是从 N 极出发回到 S 极 课堂练习 A 2 ．如图是我国四大发明之一——司南，东汉学者王充在《论衡》中记载：“ 司南之杓，投之于地，其柢指南” 。其柢相当于指南针的 极，指向地球磁场的 极。 课堂练习 南 北 3 ．如图所示时，线圈向左运动，那么当电流方向改变时，线圈将向 运动。如此反复，线圈带动纸盆振动而发声。与扬声器原理相似的是 （填“ 电动机”或“ 电磁起重机”）。 课堂练习 右 电动机 A ．乙电磁铁的左端为 N 极， 电源左端为正极 B ．乙电磁铁的左端为 S 极， 电源右端为正极 C ．乙电磁铁的左端为 N 极， 电源右端为正极 D ．乙电磁铁的左端为 S 极， 电源左端为正极 4 ．如图所示， 电磁铁甲和乙通电后，它们相近的两个磁极互相排斥，则 ( ) 课堂练习 C A ．图甲：通电导体在磁场中受力的作用 B ．图乙：移去小磁针后，通电导线产生的磁场消失 C ．图丙：导体ab 左右切割磁感线时，电流表指针摆动 D ．图丁：司南长柄始终指向南方，说明地球周围存在着磁场 5 ．磁场之妙——追寻电与磁之间的物理奥秘。下列关于电与磁的说法错误的是 ( ) 课堂练习 B 6 ．如图所示的四种情况中，圆圈 a 表示垂直于纸面放置的一根导体，它是闭合电路的一部分，图中箭头表示这根导体的运动方向。那么，导体中有电流产生的是 ( ) A ． 甲和乙 B ．乙和丙 C ．丙和丁 D ． 甲和丁 课堂练习 C 7 ．如图所示为一款“智能照明灯” 的电路，控制电路中， R1 为定值电阻，R2 为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。以下说法正确的是 ( ) A ．电磁铁是利用电流的热效应工作 B ．天暗时，衔铁被吸下，灯 L 自动熄灭 C ．当光照强度增大时， 电压表示数增大 D ．将R1 换成阻值更大的电阻，可延长灯 的发光时间 课堂练习 D 谢谢聆听 谢谢聆听 $