高二物理人教版選修3-1課件 第3章磁場 第1、2節(jié)《磁現(xiàn)象和磁場磁感應(yīng)強度》

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歡迎進入物理課堂 第三章磁場 本章的重點內(nèi)容是磁場 磁感線 磁感應(yīng)強度 安培力 洛倫茲力的概念以及磁場對通電導(dǎo)線 運動電荷的作用 難點是安培力作用下物體的平衡和運動 帶電粒子在勻強磁場以及復(fù)合場中的運動等問題 本章分析 推理和推導(dǎo)內(nèi)容較多 如 分析引出磁感應(yīng)強度的概念 由安培力公式導(dǎo)出洛倫茲力公式 由洛倫茲力導(dǎo)出帶電粒子在勻強磁場中的運動規(guī)律等 在這些分析推導(dǎo)過程中 運用的知識比較綜合 因此 除了掌握重點知識 突破難點知識 還要在學(xué)習(xí)過程中提高自己的分析 推理和推導(dǎo)能力 發(fā)展綜合運用知識的能力和提高抽象思維的能力 本章高考的熱點是安培力的應(yīng)用和帶電粒子在磁場中的運動 在洛倫茲力的考查中 大多數(shù)試題是以帶電粒子在復(fù)合場中的運動為主 第一 二節(jié)磁現(xiàn)象和磁場磁感應(yīng)強度 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道磁場的概念 認(rèn)識磁場是客觀存在的物質(zhì) 了解磁現(xiàn)象及電流的磁效應(yīng) 2 掌握地磁場的產(chǎn)生 理解地磁兩極與地理兩極的關(guān)系 3 理解掌握磁感應(yīng)強度的大小 方向 4 學(xué)會類比法 知道比值定義物理量的方法是常用的物理方法 重點難點 1 了解磁現(xiàn)象 磁場及電流的磁效應(yīng) 2 地磁場中磁感線的分布 3 磁感應(yīng)強度概念的建立和計算 易錯問題 磁感應(yīng)強度的計算式B F IL中F應(yīng)是B I時的磁場力 一 磁現(xiàn)象1 天然磁石和人造磁鐵都叫永磁體 它們都能吸引鐵質(zhì)物體 我們把這種性質(zhì)叫做 2 磁體上磁性最強的區(qū)域叫做磁極 能夠自由轉(zhuǎn)動的磁針 靜止時指南的磁極叫做 又叫S極 指北的磁極叫做 又叫N極 磁性 南極 北極 二 電流的磁效應(yīng)圖3 1 11 奧斯特實驗 奧斯特發(fā)現(xiàn) 電流能使磁針偏轉(zhuǎn) 如圖3 1 1所示 2 不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場 電流也能產(chǎn)生磁場 這個現(xiàn)象稱為電流的 磁效應(yīng) 三 磁場電荷之間的相互作用是通過發(fā)生的 磁體與磁體之間 磁體與通電導(dǎo)體之間以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用 是通過發(fā)生的 電場 磁場 四 地球的磁場1 地球本身是一個大磁體 它的N極位于附近 S極位于附近 2 地球的地理兩極與地磁兩極并不重合 磁針的指向與南北方向有一個夾角 這個夾角稱做 如圖3 1 2所示 南極 地理的 地理的北極 磁偏角 圖3 1 2 五 磁感應(yīng)強度1 物理學(xué)中用來描述磁場的強弱 2 放入磁場中的小磁針 在磁場中受力將會發(fā)生轉(zhuǎn)動 當(dāng)磁針靜止時 極所指的方向規(guī)定為該點的磁感應(yīng)強度的方向 簡稱為磁場的方向 磁感應(yīng)強度 N 3 探究實驗 1 如圖3 1 3所示的實驗裝置 可以認(rèn)為磁極間的磁場是的 直導(dǎo)線的方向與磁感應(yīng)強度的方向 圖3 1 3 垂直 均勻 2 有電流通過時導(dǎo)線將擺動一個角度 觀察擺動角度的大小可以比較的大小 3 實驗表明 通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 它受力的大小與導(dǎo)線的長度L 導(dǎo)線中的電流I成正比 用公式表示為F 磁場力 ILB 4 磁感應(yīng)強度的定義公式是B 在國際單位制中 磁感應(yīng)強度的單位是 符號是T 1T 特斯拉 在北半球的上空 地磁場的方向水平嗎 思考 思考 提示 不水平 向北偏下 一 對磁場 地磁場的認(rèn)識1 磁場 1 磁場的基本特性 對處在它里面的磁極或電流有力的作用 磁極之間 磁極與電流之間 電流與電流之間 都是通過磁場發(fā)生力的相互作用 2 運動電荷的磁場 電流是由于電荷做定向移動形成的 因此運動電荷周圍不但有電場 同時也產(chǎn)生磁場 3 磁場的客觀性 磁場雖然不是由分子 原子組成的 但它能夠?qū)Ψ湃肫渲械拇艠O 電流產(chǎn)生力的作用 它是客觀存在的 雖然我們看不見它 但可以通過很多磁現(xiàn)象感知它的存在 因此它與前面學(xué)過的電場一樣 也是一種物質(zhì) 2 地磁場 1 地磁場特點 地磁場的方向并不是正南正北方向的 即地磁兩極與地理兩極并不重合 地磁南極在地理北極附近 地磁北極在地理南極附近 地磁場方向與正南正北方向間有一夾角叫磁偏角 2 雖然地磁兩極與地理兩極并不重合 但它們的位置相對來說差別不是很大 因此 一般我們認(rèn)為 地理南極正上方磁場方向豎直向上 地理北極正上方磁場方向豎直向下 在赤道正上方 地磁場方向水平向北 在南半球 地磁場方向指向北上方 在北半球 地磁場方向指向北下方 3 影響 由于磁場對運動電荷有力的作用 故射向地球的高速帶電粒子 其運動方向會發(fā)生變化 不能直接到達地球 因此地磁場對地球生命有保護作用 二 對磁感應(yīng)強度公式B 的理解1 在定義式B 中 通電導(dǎo)線必須垂直于磁場方向放置 因為磁場中某點通電導(dǎo)線受力的大小 除和磁場強弱有關(guān)以外 還和導(dǎo)線的方向有關(guān) 導(dǎo)線放入磁場中的方向不同 所受磁場力也不相同 通電導(dǎo)線受力為零的地方 磁感應(yīng)強度B的大小不一定為零 這可能是電流方向與B的方向在一條直線上的原因造成的 2 磁感應(yīng)強度B的大小只決定于磁場本身的性質(zhì) 與F I L無關(guān) 3 研究磁感應(yīng)強度是分步進行的 其方向由磁針受力確定 其大小根據(jù)電流元受力來計算 通電導(dǎo)線受力的方向不是磁場磁感應(yīng)強度的方向 4 磁感應(yīng)強度的定義式也適用于非勻強磁場 這時L應(yīng)很短很短 IL稱作 電流元 相當(dāng)于靜電場中的 試探電荷 5 我們要找的是磁場中某一點磁感應(yīng)強度的大小 因此要把電流元放入磁場中某一點 這要求電流元要足夠的短 1 對于定義式B 不能理解為B與F成正比 與IL成反比 B由磁場本身決定 2 F ILB 通電導(dǎo)線必須與磁場方向垂直 三 磁感應(yīng)強度B與電場強度E的比較電場強度E是描述電場的力的性質(zhì)的物理量 磁感應(yīng)強度B是描述磁場的力的性質(zhì)的物理量 現(xiàn)把這兩個物理量比較如下 1 磁場中某處磁感應(yīng)強度的大小和方向由磁場本身決定 與放入的通電導(dǎo)線的長度 電流無關(guān) 電流元IL只是一種量度方法 被測量的大小與量度方法是無關(guān)的 2 導(dǎo)體受到的磁場力與放置情況有關(guān) 而B與放置情況無關(guān) 在做 奧斯特實驗 時 下列操作中現(xiàn)象最明顯的是 A 沿電流方向放置磁針 使磁針在導(dǎo)線的延長線上B 沿電流方向放置磁針 使磁針在導(dǎo)線的正下方 例1 C 電流沿南北方向放置在磁針的正上方D 電流沿東西方向放置在磁針的正上方 解析 把導(dǎo)線沿南北方向放置在地磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài)的磁針的正上方 通電時磁針發(fā)生明顯的偏轉(zhuǎn) 是由于南北方向放置的電流的正下方的磁場恰好是東西方向 答案 C 思維總結(jié) 通電直導(dǎo)線的磁場與磁體產(chǎn)生的磁場本質(zhì)相同 1 奧斯特實驗說明了 A 磁場的存在B 磁場的方向性C 電流可以產(chǎn)生磁場D 磁體間有相互作用答案 C 關(guān)于地磁場 下列敘述正確的是 A 地球的地磁兩極和地理兩極重合B 我們用指南針確定方向 指南針指南的一極是指南針的北極C 地磁的北極與地理的南極重合D 地磁的北極在地理南極附近 例2 解析 地球是一個大磁體 其磁北極 N極 在地理南極附近 磁南極 S極 在地理北極附近 并不重合 指南針指南的一極應(yīng)該是磁針的南極 S極 選項D正確 答案 D 思維總結(jié) 解決有關(guān)地磁場問題 弄清地磁場的磁感線的特點是關(guān)鍵 2 地球是一個大磁體 在地面上放置一個小磁針 小磁針的南極指向地磁場的南極 地磁場的北極在地理南極附近 赤道附近地磁場的方向和地面平行 北半球地磁場方向相對地面是斜向上的 地球上任何地方的地磁場方向都是和地面平行的 以上關(guān)于地磁場的描述正確的是 A B C D 答案 D 下列說法中正確的是 A 磁場中某一點的磁感應(yīng)強度可以這樣測定 把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到的安培力F跟該導(dǎo)線的長度L和通過的電流I的乘積IL的比值表示該點的磁感應(yīng)強度B 即 例3 B 通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用 則該點的磁感應(yīng)強度一定為零C 磁感應(yīng)強度只是定義式 它的大小取決于場源以及在磁場中的位置 與F I L以及有無導(dǎo)線無關(guān)D 通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向 解析 根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義 通電導(dǎo)線應(yīng)為 在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線 只有在這個方向上導(dǎo)線所受的力才最大 故A錯 當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場方向平行時 不受安培力作用 故B錯 在磁場源穩(wěn)定的情況下 磁場內(nèi)每一點的磁感應(yīng)強度是惟一確定的 與放入該點的檢驗電流無關(guān) C正確 安培力的方向與磁感應(yīng)強度的方向并不相同 而是垂直 故D錯 答案 C 思維總結(jié) 磁場的強弱由磁場本身決定 與磁場中是否放入通電導(dǎo)線 導(dǎo)線放入的位置無關(guān) 用垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線所受安培力大小來量度磁場的強弱 導(dǎo)線的作用在于檢測 與電場不同的是電場中只要場強不為零 帶電粒子一定受力 而磁場中即使磁感應(yīng)強度不為零 通電導(dǎo)線受力也有可能為零 安培力的大小與B I L及電流與磁場的夾角有關(guān) 3 有關(guān)磁感應(yīng)強度的方向 下列說法正確的是 A B的方向就是小磁針N極所指的方向B B的方向與小磁針在任何情況下N極受力方向一致C B的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向D B的方向就是該處磁場的方向 解析 選BD 磁場的方向就是磁感應(yīng)強度的方向 規(guī)定為小磁針靜止時N極所指方向或小磁針N極受力方向 它與通電導(dǎo)線所受力的方向是不一致的 故選BD 在磁場中某一點放入一通電導(dǎo)線 導(dǎo)線與磁場垂直 導(dǎo)線長1cm 電流為5A 所受磁場力為5 10 2N 求 1 這點的磁感應(yīng)強度是多大 若電流增加為10A 所受磁場力為多大 2 若讓導(dǎo)線與磁場平行 這點的磁感應(yīng)強度多大 通電導(dǎo)線受到的磁場力多大 例4 答案 1 1T0 1N 2 1T0 思維總結(jié) 1 磁場中某點的磁感應(yīng)強度與導(dǎo)線中電流的大小 放置方向無關(guān) 2 磁場力的大小與電流大小 導(dǎo)線放置方向有關(guān) 通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時 受到的磁場力最大 這時F BIL 平行時磁場力為0 4 有一小段通電導(dǎo)線 長為1cm 電流強度為5A 把它置于磁場中某點 受到的磁場力為0 1N 則該點的磁感應(yīng)強度B一定是 A B 2TB B 2TC B 2TD 以上情況都有可能 1 下列說法中正確的是 A 磁極與電流間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的B 電流與電流間的相互作用是通過電場產(chǎn)生的C 電流與電流間的相互作用是通過磁場產(chǎn)生的D 磁極與電流間的相互作用是磁極的磁場和電流的電場產(chǎn)生的答案 AC 2 2010年奉賢高二檢測 一位同學(xué)設(shè)計實驗以驗證奧斯特實驗的結(jié)論 以下操作及判斷正確的是 A 讓電流由東向西流過水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向南方B 讓電流由東向西流過水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向北方 C 讓電流由北向南流過水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向東方D 讓電流由北向南流過水平放置的直導(dǎo)線 直導(dǎo)線下方的小磁針N極指向西方 解析 選C 受地磁場的影響 小磁針靜止不動時指南北方向 當(dāng)電流由東向西流過水平放置的直導(dǎo)線時 直導(dǎo)線下方的磁場與地磁場方向相反 則小磁針靜止不動或輕撥一下后轉(zhuǎn)動180 而靜止 故A B錯 當(dāng)電流由北向南流過水平放置的直導(dǎo)線時 直導(dǎo)線下方的磁場方向由西向東 故小磁針N極指向東方 C對D錯 3 由磁感應(yīng)強度定義式B 知 磁場中某處的磁感應(yīng)強度的大小 A 隨著通電導(dǎo)線中電流I的減小而增大B 隨著IL乘積的減小而增大C 隨著通電導(dǎo)線所受磁場力F的增大而增大D 跟F I L無關(guān) 解析 選D 本題考查對磁感應(yīng)強度及其定義式B 的理解 磁感應(yīng)強度僅由磁場本身決定 與定義它的物理量F I L均無關(guān) 故選D 4 下列關(guān)于磁感應(yīng)強度的方向和電場強度的方向的說法 正確的是 A 電場強度的方向與電荷所受的電場力的方向相同B 電場強度的方向與正電荷所受的電場力的方向相同 C 磁感應(yīng)強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同D 磁感應(yīng)強度的方向與小磁針靜止時N極所指的方向相同答案 BCD 5 如圖3 1 4所示 通電導(dǎo)線l垂直放于磁場中 導(dǎo)線長8m 磁感應(yīng)強度B的值為2T 導(dǎo)線所受的力為32N 求導(dǎo)線中電流的大小 解析 由F BIL得 圖3 1 4 答案 2A 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全