2022年高二物理磁場 磁感線 人教版(I)

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1、2022年高二物理磁場 磁感線 人教版(I) 教學目標： 一、知識目標 1.知道磁場的基本特性是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用. 2.知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的. 3.知道什么是磁感線. 4.知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的分布情況. 5.會用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向. 二、能力目標 1.進一步培養(yǎng)學生的實驗觀察、分析的能力. 2.培養(yǎng)學生的空間想象能力. 三、德育目標 在教學中滲透物質(zhì)的客觀性原理. 教學重點 1.磁場的物質(zhì)性和基本特性. 2.會用安培定

2、則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向. 教學難點 1.磁感線和電場線的區(qū)別與聯(lián)系、磁體內(nèi)部存在磁場 2.典型磁場的三維分布、在不同截面上的二維圖象對應 教 學 過 程 教學設計 設計意圖 第十五章 磁場 在領會知識的次序上，教材把磁排在電之后，但從歷史發(fā)展的角度看，人們對電和磁可以說是有著同等濃厚的興趣，在認識它們的規(guī)律方面差不多是齊頭并進，并沒有嚴格的次序之分（譬如1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應、1821年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁旋轉效應，就早于1826年歐姆定律的得出；我國古代的四大發(fā)明之一就有指南針）。這也反映出電和磁密切聯(lián)系，從當今的應用領域來看，完全

3、孤立的電應用或磁應用是很少的，他們已經(jīng)“綁定”為一個密不可分的整體。因此，我們對獨立電和磁的學習事實上是為了后面的電磁感應作知識上的準備，這就象學力和運動是為動力學作準備一樣，它們在電學和力學中的位置關系有這驚人的相似。 在本章，我們要學習磁現(xiàn)象、磁場的描述、磁場對電流的作用以及對運動電荷的作用，知識主線十分清晰。第一節(jié)可以視為第一單元；第二、三節(jié)為第二單元；第四~第六節(jié)則可視為第三單元。其中第三單元的內(nèi)容重要一些，是近幾年高考的熱點（在實行綜合考試前，幾乎每年都有一個重量級的大題）。 從難度看，本章的知識不是很大，和其它知識的綜合也很有限，希望大家懷著輕松的心態(tài)面對本章的學習，為后面的電

4、磁感應打下扎實的基礎。 復習提問，引入新課 ［問題］初中學過磁體有幾個磁極？ ［學生答］磁體有兩個磁極：南極、北極. ［問題］磁極間相互作用的規(guī)律是什么？ ［學生答］同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引. ［問題］兩個不直接接觸的磁極之間是通過什么發(fā)生相互作用的？ 章節(jié)引入 整體概括 ［學生答］磁場. ［過渡語］磁場我們在初中就有所了解，今天我們要深入地學習電. §15--1 磁場、磁感線 一、磁場 1、磁極間的相互作用規(guī)律 ［演示實驗］演示磁極間的相互作用規(guī)律. ［現(xiàn)象］同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引. 2、磁場 A、磁

5、場的概念 磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)。 磁極間的相互作用是通過各自的磁場作用于對方的. B、磁場的來源 （1）磁體周圍存在磁場. ［問題］磁體周圍有磁場，還有什么地方存在磁場呢？ ［演示］奧斯特實驗. 把一條導線平行地放在磁針的上方，給導線通電. ［現(xiàn)象］磁針發(fā)生偏轉. 教 學 過 程 ［學生得出］通電導線周圍也存在磁場. （2）通電導線（電流或運動電荷）周圍有磁場. ——奧斯特實驗 ［問題］電流能夠產(chǎn)生磁場，那么電流在磁場中是否受力呢？ ［演示］磁場對電流的作用. 照課本圖16—2那樣，把一段直導線放在磁鐵的磁場里，給導線通上電流. ［現(xiàn)象］導線

6、因受力而發(fā)生運動. ［學生分析得出］磁場不僅對磁極產(chǎn)生力的作用，對電流也產(chǎn)生力的作用. ［問題］電流能夠產(chǎn)生磁場，而磁場對電流又有力的作用，那么電流和電流之間能否發(fā)生力的作用呢？ ［學生答］電流和電流之間可以發(fā)生相互作用. ［演示證明］兩條平行直導線，當通以相同方向的電流時，它們相互吸引，當通以相反方向的電流時，它們相互排斥，學生回答正確. ［問題］磁鐵和磁鐵間、磁鐵和電流間、電流和電流間都是通過什么發(fā)生作用的？ ［教師引導學生分析］ 演示奧斯特實驗 演示磁場對電流

7、的作用 ［學生分析得出］ C、磁場是媒介物：磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過磁場發(fā)生的. D、磁場的基本性質(zhì)：對處于其中的磁極和電流有力的作用. E、磁場的物質(zhì)性：雖然磁場看不見摸不著，對于我們初學者感到很抽象，其實磁場和電場一樣是客觀存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式. 二、磁場的方向、磁感線 ［過渡語］磁場是客觀存在的，那么磁場是否有方向？其方向如何？下面我們就來探討一下. ［演示］在展示臺上放一個獨立的小磁針，在地磁場中的方向（指向南、北西向），把磁鐵靠近小磁針，觀察發(fā)生的現(xiàn)象. ［現(xiàn)象］把磁鐵鄰近小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針不再指向南北，而是指向一個新的方向. 教

8、 學 過 程 ［演示］在磁鐵的不同位置放上小磁針. ［現(xiàn)象］靜止時小磁針的N極指向各不相同. ［學生討論得］磁場是有方向性的. 1.磁場是有方向的. 2.規(guī)定：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向. ［啟發(fā)學生思考］ 電場可以用電場線形象地描述，磁場可以用什么來描述呢？ ［學生答］磁場可以用磁感線形象地描述. 3、磁感線 ［教師問］什么是磁感線呢？ ［學生答］所謂磁感線是在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向表示該點的磁場方向. （1）磁感線的定義 在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上

9、每一點的切線方向都與該點的磁場方向相同，這樣的曲線叫做磁感線。 （2）特點： A、磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極. B、任意兩條磁感線不相交。 C、磁感線上每一點的切線都是該點的磁場方向。 （3）幾種常見磁場的磁感線譜（P170） 演示磁場對小磁針的作用 畫出各磁場不同角度觀察時的平面圖 a、條形磁鐵（見圖1） b、蹄形磁鐵 c、直線電流 d、環(huán)形電流（見圖2） e、通電螺線

10、管 *f、輻向磁場（見圖3） 4、安培定則（右手螺旋定則） ［用投影片出示通電直導線周圍的磁感線分布情況］ ［問題］通電直導線周圍的磁感線如何分布？ ［學生答］直線電流磁場的磁感線是一些以導線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上. ［問題］直線電流周圍的磁感線分布和什么因素有關系？ ［學生答］直線電流周圍的磁感線方向和電流方向有關系. ［問題］直線電流的方向跟電的磁感線方向之間的關系如何判斷呢？ ［出示投影片］直線電流的方向和電的磁感線方向之間的關系可用安培定則（也叫右手螺旋定則）來判定：用右手握住導線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的

11、四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向. ［出示投影片］環(huán)形電流的磁場. ［教師引導學生得］ 教 學 過 程 環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導線中心軸線上磁感線的方向. ［出示投影片］通電螺線管的磁場. ［問題］通電螺線管外部的磁場和什么相似？ ［學生答］通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當于南極，一端相當于北極. ［問題］通電螺線管內(nèi)部的磁場如何？ ［學生答］通電螺線管內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的

12、磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線. ［問題］通電螺線管的磁感線方向和什么因素有關系？ ［學生答］通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關. ［問題］如何判斷通電螺線管的極性？ ［學生回憶得］通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向. 5、磁感線和電場線 ［問題］磁感線和電場線有何區(qū)別？ ［教師引導學生分析得］ 1.電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述. 2.電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線. 3.電場線上每一點的切

13、線方向都是跟該點的場強方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁感應強度方向一致. 4.電場線的疏密程度表示電場強度的大小. 磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小. ` 類比學習 ［問題］畫磁感線時電場線要特別注意什么？ ［學生答］任兩條電場線（磁感線）不能相交. ［問題］通電直導線、環(huán)形電流、通電螺線管三者之間有何內(nèi)在聯(lián)系？ ［學生答］通電直導線環(huán)電流通電螺線管 ［問題］電流磁場和天然磁鐵相比有何特點？ ［學生答］ 1.電流磁場的有無可

14、由通斷電來控制. 2.電流磁場的極性可以由電流方向變換. 3.電流磁場的強弱可由電流的大小來控制. ［問題］電流的磁場有何用途？ ［學生答］電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機、電話、電動機、發(fā)電機以及在自動控制中得到普遍應用的電磁繼電器. 三、磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 通過剛才的學習，我們發(fā)現(xiàn)磁體和電流這兩種完全不同的物質(zhì)周圍空間都存在著磁場，且通電螺旋管周圍的磁感線分布和條形磁鐵非常相似，這說明了什么問題？ 教 學 過 程 電與磁之間一定有某種聯(lián)系，磁體和電流的磁場本質(zhì)上有可能存在相同的起源問題． 1、安培分子電流假說 導體中的電流是由大量的自由電子的定向

15、移動而形成的，而電流的周國又有磁場，所以電流的磁場應該是由于電荷的運動產(chǎn)生的．那么，磁鐵的磁場是否也是由電荷的運動產(chǎn)生的呢？ 安培提出在磁鐵中分子、原于存在著一種環(huán)形電流一一分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體． 磁鐵的分子電流的取向大致相同時，對外顯磁性；磁鐵的分子電流取向雜亂無章時，對外不顯磁性。 假說的驗證 （1）能解釋實驗現(xiàn)象 現(xiàn)象一：軟鐵棒被磁化。演示：軟鐵棒未被磁化前無磁性；磁化后有磁性，能吸引大頭針． 現(xiàn)象二：磁鐵受到猛烈的敲擊會失去磁性。演示：猛擊磁鐵，觀察小磁針偏轉情況（2）近代的原子結構理論證實了分子電流的存在． 根據(jù)物質(zhì)的微觀結構理論，微

16、粒原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負電，電子在庫侖力的作用下，繞核高速旋轉，形成分子電流． 2、磁現(xiàn)象的電本質(zhì) 科學假說在人們認識自然奧秘中有著重要的作用，是人們研究科學發(fā)展的一種重要方式，經(jīng)過實驗驗證后的假說就升華為理論，即安培分子電流理論．從該理論中，我們可以清楚地看到磁鐵和電流的磁場本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的． 四、地磁場 1、地磁場的特征 類似條形磁鐵，極性和地理極性相反。 了解安培分子電流假說 掌握磁現(xiàn)象的電本質(zhì)