第三章磁场教学案.doc

第一节 我们周围的磁现象第二节 认识磁场【学习目标】1. 了解我国古代在磁方面的研究成果及对人类文明的影响2知道地磁场和软磁性材料、硬磁性材料.3知道磁场的基本特性是对放入其中的磁体或电流有力的作用(重点)4掌握对安培定则和磁感线的应用(重点和难点)【课前预习】1. 请自主阅读课本P72-80内容2. 思考、完成课本P74练习1-23. 填写优化训练P57、P58“自主学习”【课堂教学】一、 我们周围磁现象1生活中的磁现象（举例说明）磁铁、磁卡、磁带指南针辩别方向信鸽“认家” 心磁图诊症2地磁场地球由于本身具有磁性而在其周围形成的磁场叫_地磁场能够使指南针在_时沿地球的南北方向取向，地球磁体的N极(北极)位于地理_附近，地球磁体的S极(南极)位于地理_附近，地磁极与地理极并不重合3磁性材料二、 认识磁场1磁场初探磁体或运动电荷周围存在的一种特殊物质叫磁场，磁场不是由分子、原子组成的，我们看不见摸不着它，但可以通过很多磁现象感知它的存在。奥斯特发现了电流磁效应，即电流能够产生_物理学家_经过反复研究发现,磁场对_可以产生作用力磁场的基本特性是：磁场对处在它里面的磁极或电流有_的作用（课本P76“讨论与交流”）磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间,都是通过磁场发生力的相互作用磁场的方向：磁场是有方向的，物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针_受力的方向，亦即小磁针静止时_所指的方向，就是该点的磁场方向2用磁感线描述磁场磁感线就是在磁场中人为画出的一些有方向的假想曲线。在磁体外部，磁感线从 极指向 极，在磁体内部，磁感线从 极指向 极。磁感线闭合但不相交、不相切也不中断，在这些曲线上，每一点切线方向都与该点的_一致。磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱，磁场越强的地方，磁感线越_，磁场越弱的地方，磁感线越_。熟记几种常用的磁场磁感线的分布（如图）条形磁铁的磁场： 马蹄形磁铁的磁场：直线电流的磁场：其方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用_来判定：用_握住导线，让伸直的大拇指指向_方向，弯曲的四指所指的方向就是_的环绕方向环形电流的磁场：其方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系，也可以用_来判定,即让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向通电螺线管的磁场：其电流方向跟它的磁感线方向之间的关系,仍可用_来判定：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管_磁感线的方向,或拇指指向螺线管的N极磁感线方向表述的符号：箭头，表示在纸面内的方向，如向上 ；叉“”，表示垂直纸面向里；圆点“ ”，表示垂直纸面向外。3磁感线与电场线的比较磁感线电场线相似点意义形象地描述磁场方向和相对强弱而假想的线形象地描述电场方向和相对强弱而假想的线方向线上各点的切线方向即该点的磁场方向，是磁针N极受力方向，也是小磁针静止时N极的指向线上各点的切线方向即该点的电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交、不中断除电荷处外，在空间不相交、不中断不同点是闭合曲线 静电场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4磁现象的微观解释安培分子电流假说任何物质的分子中都存在环形电流分子电流，分子电流使每个物质分子都成为一个微小的_铁棒的磁化与去磁现象的解释：（参课本P78倒数第1段内容）磁化：受外磁场的作用，铁棒的分子电流的取向趋于 ，对外 磁性。去磁：受高温、剧烈碰撞等作用，铁棒的分子电流的 取向被破坏，变得杂乱无章，对外 磁性。【堂上练习】1课本P79第1-4题；【课后作业】完成“课时作业P100-P102”【阅读材料】 地磁的起源目前，关于地磁场起源的假说归纳起来可分为两大类，第一类假说是以现有的物理学理论为依据；第二类假说则独辟蹊径，认为对于地球这样一个宇宙物体，存在着不同于现有已知理论的特殊规律。 属于第一类假说的有旋转电荷假说。它假定地球上存在着等量的异性电荷，一种分布在地球内部，另一种分布在地球表面，电荷随地球旋转，因而产生了磁场。这一假说能够很自然地通过电与磁的关系解释地磁场的成因。但是，这个假说却有一个致命缺点，首先它不能解释地球内外的电荷是如何分离的；其次，地球负载的电荷并不多，由它产生的磁场是很微弱的，根据计算，如果要想得到地磁场这样的磁场强度，地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行，理论计算和实际情况出入很大。 以地核为前提条件的地磁场假说也属于第一类假说，弗兰克在这类假说中提出了发电机效应理论。他认为地核中电流的形成，应该是地核金属物质在磁场中做涡旋运动时，通过感应的方式而发生的。同时，电流自身形式的场就是连续不断的再生磁场，好像发电机中的情形一样。弗兰克所建立的模型说明了怎样实现地磁场的再生过程，解释了地磁场有一定的数值。但是在应用这种模型的时候，却很难解释地核中的这种电路是怎样通过圆形回路而闭合的。此外，这个模型也没有考虑到电流对涡旋运动的反作用，而这种反作用是不允许涡旋分布于平行赤道面的平面内的。 属于第一类假说的还有漂移电流假说、热力效应假说和霍尔效应假说等，但这些假说都不能全面地解释地磁场的奇异特性。 关于地磁场起源还有第二类假说，这其中最具代表性的就是重物旋转假说。 1947年，布莱克特提出任意一个旋转体都具有磁矩，它与旋转体内是否存在电荷无关。这一假说认为，地球和其他天体的磁场都是在旋转中产生的，也就是说星体自然生磁，就好像电荷转动能产生磁场一样。但是，这一假说在试验和天文观测两方面都遇到了困难。在现有的实验条件下，还没有观察到旋转物体产生的磁效应。而对天体的观测结果表明，每个星球的磁场分布状况都很复杂，尚不能证明星球的旋转与磁场之间存在着必然的依存关系。 因此上说，关于地磁场的起源问题，学术界仍处在探索与争鸣之中，尚没有一个具有相当说服力的理论，对地磁场的成因作出解释。第三节 安培力（一）【学习目标】1.知道用左手定则判断安培力的方向，知道安培力的方向与磁场方向和电流方向都垂直(重点)2会计算匀强磁场中安培力的大小(重点)3理解磁感应强度的物理意义和定义式(重点和难点)【课前预习】1请自主阅读课本P80-83内容2填写优化训练P61“自主学习”内容【课堂教学】一、安培力的方向和大小磁场对电流的作用力称为 。1安培力的方向通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判断：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向_,那么，_所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向【堂上练习】1画出下图中各磁场对通电导线的安培力的方向2两条平行直导线通过相同方向的电流时，相互 （填“排斥”或“吸引”）； 通过相反方向的电流时，相互 （填“排斥”或“吸引”）。分析：2安培力的大小磁感应强度描述磁场强弱和方向的物理量定义：当通电导线与磁场方向_时,通电导线所受的安培力F跟_和_的乘积IL的_叫做磁感应强度定义式：B_.单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是_，简称_，符号是T，1 T1 N/(Am)磁感应强度是矢量，其方向为该处的_可形象地表示磁感应强度的大小和方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的_；磁感线上每一点的_与该点磁感应强度的方向一致匀强磁场：如果磁场的某一区域里,磁感应强度的_和_处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场【堂上练习】3（单选）关于磁感应强度，下列说法正确的是()A一小段通电导体放在磁场A处，受到的磁场力比B处的大，说明A处的磁感应强度比B处的磁感应强度大B由B可知，某处的磁感应强度大小与放入该处的通电导线所受磁场力F成正比，与导线的IL成反比C一小段通电导体在磁场中某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零D小磁针N极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向安培力的大小实验表明：把一段通电直导线放在磁场里，当导线方向与磁场方向_时，导线所受到的安培力最大;当导线方向与磁场方向_时，导线所受到的安培力等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受到的安培力介于_和_之间由磁感应强度定义式可知，在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受的安培力F BIL .上式适用条件是： 。思考：公式FBIL中，L是导线的实际长度吗？【堂上练习】4将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1 T试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向5如图，关于以下三种情况下通电导线所受安培力的大小，正确说法是 甲 乙 丙AF甲=F乙=F丙 BF甲F乙F丙CF甲F乙F丙 D无法比较【课后作业】1课本P84第1、2、4题2完成“课时作业P102-P103”第三节 安培力（二）【学习目标】1. 比较磁感应强度B与电场E，加深对磁感应强度B的理解2了解磁通量的概念，理解磁通量的变化，会求磁通量的变化量【课前复习】1磁感应强度B与电场强度E的比较概念比较内容磁感应强度B电场强度E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质定义式共同点都是用比值的形式下定义特点BF/(IL)，通电导线与B垂直，B与F、I、L无关EF/qE与F、q无关方向共同点矢量，都遵从矢量合成法则不同点小磁针N极的受力方向，表示磁场方向放入该点正电荷的受力方向，表示电场方向2由磁感应强度定义式B= ，由些可知通电直导线所受的安培力F 。上式适用条件是： ； 。【课堂教学】一、磁通量1在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向_的平面S，B和S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量2公式：BS.3上式的适用条件为： 。4单位：磁通量的单位是_，简称_，符号是Wb.1 Wb_.5从BS可得B，因此磁感应强度B，又叫做_6磁通量的正负及变化【堂上练习】1. 如图所示，一个单匝线圈abcd水平放置，面积为S，当有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，求：穿过线圈的磁通量当线圈以O1O2边为轴转过30时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化量当线圈以O1O2边为轴转过60时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化量当线圈以O1O2边为轴转过90时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化量当线圈以O1O2边为轴转过180时，穿过线圈的磁通量及磁通量的变化量2如图，通电直导线质量为m，长L，通入电流I，放在倾角为的沦肌光滑斜面上。匀强磁场方向如图，要使通电直导线静止在斜面上，求：磁感应强度B的大小。第四节 安培力的应用【学习目标】1理解直流电动机的工作原理2理解磁电式电表的工作原理3会分析解决通电直导线在安培力作用下的平衡问题【课前预习】1请自主阅读课本P85-87相关内容2填写优化训练P63“自主学习”内容【课堂教学】一、直流电动机的原理：1结构：如图所示，在线圈中通以直流电流，矩形线圈在磁场力的作用下发生转动，带动机械运行。2原理分析：(1)当线圈由位置丁经位置甲运动到位置乙时，图中线圈左边受力方向向 ，右边受力方向向 ，使线圈 时针转动（从O1O2方向看）；当线圈在位置乙时不受力，由于惯性继续转动；(2)当线圈由位置乙经位置丙运动到位置丁时，由于电流换向，图中线圈左边受力方向向 ，右边受力方向向 ，使线圈继续 时针转动（从O1O2方向看）；当线圈在位置丁时不受力,由于惯性继续转动；然后，线圈重复以上过程转动下去3直流电动机的优点：通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便【课堂练习】1(单选)如图甲、乙、丙所示，在匀强磁场中，有三个通电线圈如图中所示位置，则()A三个线圈都可以绕OO轴转动B只有乙中的线圈可以绕OO轴转动C只有甲、乙中的线圈可以绕OO轴转动D只有乙、丙中的线圈可以绕OO轴转动二、电流表的工作原理1结构：2原理分析：如图所示是线圈在磁场中受力的示意图当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用由 可知，线圈左右两边所受的安培力的方向相 ，于是架在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，反抗线圈的转动电流越大，安培力就越 ，螺旋弹簧的形变也就越大，所以，从线圈偏转的 大小就能判断通过电流的大小线圈中的电流方向改变时， 的方向随着改变，指针的 方向也随着改变所以，根据指针的 方向，可以知道被测电流的方向【课堂练习】2如图所示，一个矩形线圈abcd可绕其中心轴OO转动，现在把它放到匀强磁场B中，当线圈中通以如图所示的电流时，请回答以下问题：(1)在如图所示的位置时，ab、cd、ad和bc四个边受安培力的情况如何?线圈将如何运动？(2)从如图位置逆时针转过90时(俯视)，ab、cd两边受安培力的大小有何变化？(3)从如图位置逆时针转过180时(俯视),ab、cd两边受安培力的大小、方向有何变化？(4)线圈abcd能否在磁场中连续转动呢？3(双选)关于磁电式电流表，下列说法中正确的有()A电流表的线圈处于匀强磁场中B电流表的线圈处于均匀辐向磁场中C电流表的线圈转动时，安培力不变D电流表指针的偏转角与所测电流成正比4如图所示，导体杆ab的质量为m，电阻为R，放置在与水平面夹角为的倾斜金属导轨上，导轨间距为d，电阻不计，系统处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，电池内阻不计，问：若导线光滑，电源电动势E多大才能使导体杆静止在导轨上？【课后作业】1完成“课时作业P104-P105”第12页