高中物理 第2章 磁及其應(yīng)用 第1節(jié) 磁性與磁場(chǎng)教師用書(shū) 魯科版選修1-1

第1節(jié)磁性與磁場(chǎng)課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.了解磁體的吸鐵性和指向性2.了解磁場(chǎng)的概念3.知道地球是一個(gè)大磁體，能解釋指南針指示南北的原因4.知道磁偏角.1.磁場(chǎng)的概念，地磁兩極的位置(重點(diǎn))2.磁偏角(難點(diǎn))奇妙的磁性1.基本知識(shí)(1)磁性：能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)(2)磁體：具有磁性的物體(3)磁極：磁體上磁性特別強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極，磁體都有兩極，即北(N)極和南(S)極2思考判斷(1)任何磁體都有兩個(gè)磁極()(2)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引()3探究交流為什么說(shuō)指南針的發(fā)明，使航海事業(yè)得到了發(fā)展？【提示】在茫茫大海上航行，人很容易迷失方向，在指南針出現(xiàn)之前，人們只能夜晚依靠北極星，白晝通過(guò)太陽(yáng)確定方向，若天氣變化，則無(wú)法辨別方向有了指南針，人們就可以在海上遠(yuǎn)行，所以說(shuō)指南針的發(fā)明，使航海事業(yè)得到了發(fā)展.磁場(chǎng)的概念1.基本知識(shí)磁體周圍存在著磁場(chǎng)，磁體與磁體之間、磁體與鐵釘之間的作用力都是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的2思考判斷(1)磁場(chǎng)對(duì)處在其中的磁極有力的作用()(2)磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，具有能量()3探究交流看圍棋講座時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，棋子在豎直放置的棋盤上可以移動(dòng)，但不會(huì)掉下來(lái)，你知道這是為什么嗎？【提示】這是因?yàn)槠遄雍推灞P都是由磁性材料做成的，它們之間存在著磁力，從而使棋子和棋盤之間存在著彈力，使棋子受到一個(gè)與重力平衡的向上的靜摩擦力，所以棋子不會(huì)掉下來(lái).地球是個(gè)大磁體1.基本知識(shí)(1)地磁場(chǎng)：地球本身是一個(gè)大磁體，地磁南極和地磁北極分別位于地理北極和地理南極附近，地球周圍存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)(2)磁偏角：地磁兩極與地理兩極并不重合水平放置的磁針，它的指向與地理子午線并不一致，而是有一夾角，叫磁偏角在地球上的各個(gè)地方，磁偏角是不同的2思考判斷(1)地磁場(chǎng)能使小磁針的兩極指向正南正北()(2)地理的南北極與地磁的南北極并不重合，地磁的北極在地理北極附近()3探究交流信鴿千里歸巢是一件再普通不過(guò)的事情為鴿子導(dǎo)航的“地圖”在哪兒？為什么在暴風(fēng)雨天氣或者在出現(xiàn)日食的日子鴿子會(huì)迷路？圖211【提示】科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，讓信鴿迷路的原因是既看不見(jiàn)又摸不著的地球磁場(chǎng)因?yàn)樾砒澰陲w行時(shí)是依靠地球的磁場(chǎng)定位的，它們的鼻子就是接受磁場(chǎng)回波的“雷達(dá)”這些回波通過(guò)鼻子傳給大腦，由大腦發(fā)出指令當(dāng)?shù)厍虼艌?chǎng)受到如天氣或日食等因素干擾時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致信鴿失去方向?qū)Υ艌?chǎng)的理解【問(wèn)題導(dǎo)思】1磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)嗎？【提示】是2磁極之間的相互作用是通過(guò)什么實(shí)現(xiàn)的？【提示】磁場(chǎng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是物質(zhì)磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì)1說(shuō)它“特殊”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ?jiàn)的以分子、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒組成的物質(zhì)的形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在2說(shuō)它是“物質(zhì)”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ?jiàn)的實(shí)物一樣，能對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用因此我們說(shuō)磁場(chǎng)是和我們常見(jiàn)的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)3磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生的磁場(chǎng)力是非接觸力磁場(chǎng)是一種實(shí)際存在的物質(zhì)，也具有能量下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)B磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的C磁鐵吸引鐵釘、鐵屑的作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的D磁場(chǎng)只存在于磁鐵內(nèi)部【審題指導(dǎo)】根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)逐一進(jìn)行分析【解析】磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種物質(zhì)磁極間相互作用就是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的，A、B、C均正確磁場(chǎng)在磁鐵內(nèi)、外部都存在，D錯(cuò)誤故選D.【答案】D磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種物質(zhì)，磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行的1下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是()A磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì)B磁場(chǎng)是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的C磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的D磁場(chǎng)只有在磁極與磁極發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生【解析】磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，故C錯(cuò)誤；磁場(chǎng)具有能量，對(duì)磁極有力，是一種客觀存在的物質(zhì)，A正確，B錯(cuò)誤；磁場(chǎng)在磁極周圍始終存在，D錯(cuò)誤【答案】A對(duì)地磁場(chǎng)的理解【問(wèn)題導(dǎo)思】1地磁場(chǎng)的方向均與地面平行嗎？【提示】不是2地磁場(chǎng)的磁偏角是固定不變的這種說(shuō)法對(duì)嗎？【提示】不對(duì)1地磁場(chǎng)的特點(diǎn)(1)地磁場(chǎng)的N極、S極與地理的南、北極相反，但稍有偏差(2)地磁場(chǎng)的水平分量總是從地球的南極指向地球的北極，豎直分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下(3)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)弱相等，距離地面高度越高，磁場(chǎng)越弱，方向總是水平向北2地磁場(chǎng)的意義(1)對(duì)自然界中生物的生活習(xí)性和人類生活、生產(chǎn)具有重要意義例如候鳥(niǎo)的遷移、魚(yú)類的回游等(2)人類的行軍、航海、礦產(chǎn)勘探都離不開(kāi)地磁場(chǎng)(3)地磁場(chǎng)是地球生命的保護(hù)傘，能防止來(lái)自太陽(yáng)的高速離子流直射地球，威脅生命關(guān)于地磁場(chǎng)，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磁偏角在地球不同位置是相同的D地磁的北極在地理南極附近【審題指導(dǎo)】地磁兩極與地理兩極并不完全重合，存在磁偏角在地球不同位置磁偏角不同要準(zhǔn)確確定地理位置就要考慮磁偏角【解析】地球是一個(gè)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)磁偏角在地球不同位置是不同的，所以選項(xiàng)D正確【答案】D磁偏角在地球不同位置是不同的，且由于地球磁極的緩慢移動(dòng)，磁偏角也緩慢變化使用指南針，不能得出準(zhǔn)確的地理位置2地球是一個(gè)大磁體，它的磁場(chǎng)分布情況與一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況相似，以下說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870011】A地磁場(chǎng)的方向沿地球上經(jīng)線方向B地磁場(chǎng)的方向是與地面平行的C地磁場(chǎng)的方向是從北指向南方向的D在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的【解析】地磁場(chǎng)的方向由南向北，只有赤道位置平行于地面，因磁偏角的存在，地磁場(chǎng)的方向并不沿地球上經(jīng)線方向，故A、B、C均錯(cuò)誤，在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的，D正確【答案】D【備課資源】(教師用書(shū)獨(dú)具)鴿子回家和海龜回游許多人都知道，家里養(yǎng)的鴿子可以從離家?guī)资?、幾百甚至上千公里的地方飛回家里；燕子、大雁等候鳥(niǎo)每年都在春秋兩季分別從南方飛回北方，又從北方飛到南方；一些海龜從棲息的海灣游出幾百、幾千公里后又能回到原來(lái)的棲息處它們是如何辨別方向的？尤其是在茫茫的海洋上難道它們也像人類航海時(shí)一樣使用指南針嗎？大量和長(zhǎng)期的觀察研究表明，這些生物從原居處遠(yuǎn)行后再回到原居處，的確是與地球磁場(chǎng)有關(guān)的我們來(lái)看看一些觀察研究的情況首先關(guān)于鴿子的觀察研究曾將兩組鴿子分別綁上強(qiáng)磁性的永磁鐵塊和弱磁性的銅塊，在遠(yuǎn)離鴿巢放飛后，綁有銅塊的鴿子全部都飛回鴿巢，但大部分綁有永磁鐵塊的鴿子卻迷失方向而未返回鴿巢這表明永磁鐵塊的磁場(chǎng)干擾，使鴿子不能識(shí)別地球磁場(chǎng)其次關(guān)于海龜回游的觀察研究對(duì)出生在美國(guó)東南海岸的一種海龜游動(dòng)進(jìn)行的觀察發(fā)現(xiàn)，幼海龜在大西洋中沿著順時(shí)針路線出游，經(jīng)過(guò)若干年后又能回到出生地產(chǎn)卵這些海龜是依靠什么導(dǎo)航呢？有的觀察研究者認(rèn)為同地球磁場(chǎng)有關(guān)，并進(jìn)行了這樣的實(shí)驗(yàn)研究，在裝有海水并加上人造磁場(chǎng)的大容器中放入海龜，其沿某一方向游行當(dāng)人造磁場(chǎng)反向時(shí)，海龜?shù)挠蝿?dòng)也反向這表明磁場(chǎng)影響海龜?shù)挠涡?下列說(shuō)法中正確的是()A指南針指出的“北”不是真正的北，兩者有一定的差別B地球兩極與地磁兩極不重合，地磁南極在地球南極附近，地磁北極在地球北極附近C在任何星球上都能利用指南針進(jìn)行方向的判斷D我國(guó)是最早在航海上使用指南針的國(guó)家【答案】AD2有關(guān)條形磁鐵的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A條形磁鐵的兩個(gè)磁極磁性最強(qiáng)，中間磁性最弱B把條形磁鐵分成兩段后，每一段只有一個(gè)磁極C條形磁鐵分成兩段后，每一段還是有兩個(gè)磁極D把條形磁鐵用細(xì)線懸掛起來(lái)，靜止后能指南北【解析】條形磁鐵磁極磁性最強(qiáng)，中間最弱，且懸線懸掛靜止后N極指北；分成兩段后仍然有兩個(gè)磁極所以選項(xiàng)A、C、D說(shuō)法正確，選項(xiàng)B說(shuō)法錯(cuò)誤【答案】B3一位科學(xué)家在野外考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨身攜帶的能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)沿豎直方向，且N極向下，則他的位置在()A赤道附近B地理南極附近C地理北極附近 D某座高山上【解析】小磁針豎直向下時(shí)應(yīng)位于地磁兩極，又因?yàn)槭荖極向下，所以根據(jù)異名磁極相互吸引，應(yīng)位于磁極S極，即地理的北極附近選項(xiàng)C正確【答案】C4判斷兩根鋼條甲和乙是否有磁性，可將它們的一端靠近小磁針的N極或S極當(dāng)鋼條甲靠近時(shí)，小磁針自動(dòng)遠(yuǎn)離，當(dāng)鋼條乙靠近時(shí)小磁針自動(dòng)靠近，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870012】A兩根鋼條均有磁性B兩根鋼條均無(wú)磁性C鋼條甲一定有磁性，鋼條乙一定無(wú)磁性D鋼條甲一定有磁性，鋼條乙可能有磁性【解析】鋼條甲靠近小磁針時(shí)，小磁針自動(dòng)遠(yuǎn)離，說(shuō)明它們相互排斥，則甲一定有磁性當(dāng)乙靠近小磁針時(shí)，它們相互吸引，這時(shí)可能有兩種情況：一是乙沒(méi)有磁性，此時(shí)屬于磁體與鐵磁性物質(zhì)相互吸引；二是乙有磁性，且與小磁針是異名磁極，此時(shí)屬于異名磁極相互吸引【答案】D學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(五)(建議用時(shí)：45分鐘)1以下關(guān)于地磁場(chǎng)的說(shuō)法中不正確的是()A地磁場(chǎng)是地球的盾牌，起著保護(hù)地球上的生命的作用B地磁場(chǎng)的N極在地理北極附近，但不與北極重合C極光現(xiàn)象與地球的磁場(chǎng)有關(guān)D指南針只有在磁場(chǎng)類似于地球磁場(chǎng)的天體上才能正常工作【解析】宇宙中射向地球的高能粒子，由于地磁場(chǎng)的作用，大量粒子被偏轉(zhuǎn)，人類和其他生命才得以延續(xù)，故A正確地磁場(chǎng)的N極應(yīng)在地理南極附近，B錯(cuò)誤極光現(xiàn)象是地磁場(chǎng)將射向地球的帶電粒子偏轉(zhuǎn)到地球的兩極，帶電粒子與大氣相互作用而發(fā)出的光，C正確指南針是利用地磁場(chǎng)對(duì)它的作用才實(shí)現(xiàn)指“南”的，故D正確【答案】B2甲、乙兩塊條形磁鐵異名磁極相互靠近，下列關(guān)于乙磁鐵北極受力原因的說(shuō)法正確的是()A甲的南極直接施力給乙的北極B甲通過(guò)自己的磁場(chǎng)施力給乙的北極C甲通過(guò)自己的磁場(chǎng)施力給乙的磁場(chǎng)D以上說(shuō)法均不對(duì)或不全面【解析】磁極之間的作用力實(shí)際上是磁極的周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁極的作用力，因此B正確【答案】B3磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈通過(guò)地面線圈與列車上的電磁體排斥力使列車懸浮起來(lái)地面線圈上的極性與列車上的電磁體下極極性總保持()A相同 B相反C不能確定 D以上均不對(duì)【解析】磁懸浮列車要實(shí)現(xiàn)磁懸浮，地面線圈上的極性與列車上的電磁體下極極性總保持相同，A正確【答案】A4.如圖212所示，a、b、c三根鐵棒中有一根沒(méi)有磁性，則這一根是()圖212AaBbCc D都有可能【解析】由圖知，b、c排斥，所以b、c一定有磁性，選A.【答案】A5下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870013】A磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的B磁極周圍存在磁場(chǎng)C磁極與磁極間的作用不是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的D磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì)【解析】磁極與磁極的相互作用，實(shí)質(zhì)上是磁極在磁場(chǎng)中受到的力，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C不正確磁場(chǎng)和電場(chǎng)性質(zhì)、本質(zhì)不同，所以它們不是同一種物質(zhì)，所以選項(xiàng)D不正確【答案】AB6把一條形磁鐵從中間切斷，則兩截磁鐵的兩個(gè)斷面間將()A互相吸引 B互相排斥C不發(fā)生相互作用 D無(wú)法判斷【解析】在任何一個(gè)磁體上，N極和S極總是成對(duì)出現(xiàn)的，切斷后的每截磁鐵都有N極和S極，而且兩截磁鐵的N極與S極相對(duì)，則互相吸引，故A對(duì)【答案】A7.如圖213所示，甲、乙兩個(gè)形狀、外表、顏色都相同的鐵棒，一根有磁性，一根沒(méi)有磁性，下列說(shuō)法正確的是()圖213A甲能吸住乙，甲有磁性B甲能吸住乙，乙有磁性C甲吸不住乙，乙有磁性D甲吸不住乙，甲有磁性【解析】磁體兩極磁性強(qiáng)，中間磁性弱，由此作出判斷【答案】AC8關(guān)于地球的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A在地面上放置一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，靜止時(shí)小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極B地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近C地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的D地球磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是不同的【解析】可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)南極指向地磁場(chǎng)的北極，A錯(cuò)誤；地磁場(chǎng)的兩極和地理兩極是相反的，B正確；依據(jù)地磁場(chǎng)的空間分布，只有赤道上的磁場(chǎng)方向與地面平行，C錯(cuò)誤；磁偏角是變化的，地磁兩極的位置也是變化的，D正確【答案】BD9某人在A地時(shí)發(fā)現(xiàn)指南針指向偏向東南一些而在B地時(shí)發(fā)現(xiàn)指南針又偏向西南一些，是指南針不靈了嗎？請(qǐng)解釋這種現(xiàn)象【答案】不是因?yàn)樵诘厍蛏系牟煌恢?，磁偏角不同，所以在不同的位置，指南針指向?huì)有所不同10在醫(yī)院中，有一種儀器可以把病人吞下的金屬物品取出其結(jié)構(gòu)是在一個(gè)有伸縮性的塑料管中放入用鋼線固定著的活動(dòng)永久磁鐵，當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將鋼線從塑料管中緩慢拉出，再把塑料管拉出，就可以把金屬物取出(1)你能說(shuō)出這種儀器的原理嗎？(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個(gè)回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來(lái)？【答案】(1)利用磁鐵能吸引某些金屬物品，如鐵、鈷、鎳等(2)回形針11一個(gè)沒(méi)有標(biāo)明南北極的小磁針，你能想辦法判斷它的磁極嗎？(1)A同學(xué)用一個(gè)已知磁性的小磁針，立刻得出了結(jié)果你知道他是怎樣得出的嗎？(2)B同學(xué)設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)方案：他將小磁針固定在小塑料盤中，然后放在水中他的結(jié)論也是正確的，你能說(shuō)出他利用了什么原理嗎？【答案】(1)A同學(xué)利用磁體磁極間的相互作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引與已知磁極的小磁針的N極相吸引的，一定是未知小磁針的S極，若與已知磁極的小磁針的S極相吸引，一定是未知小磁針的N極(2)B同學(xué)利用了地磁場(chǎng)的影響，小磁針指地理南極的一端一定是小磁針的S極，指地理北極的一端一定是小磁針的N極12磁帶、磁卡、磁盤、磁信用卡等生活中的許多器具都利用了磁體的磁性，請(qǐng)你選擇你最熟悉的器具，簡(jiǎn)述它是怎樣利用磁體的磁性來(lái)工作的【答案】 以磁帶為例，認(rèn)識(shí)磁記錄的原理：磁帶為一具有磁性敷層的合成樹(shù)脂長(zhǎng)帶，用于記錄聲音和影像錄制時(shí)，磁帶通過(guò)一塊電磁鐵(錄制頭)產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨聲音或影像信號(hào)而改變當(dāng)磁帶上的磁性顆粒通過(guò)磁頭時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)移動(dòng)磁性顆粒，于是就“寫入”了一串相關(guān)磁性變化的信息當(dāng)播放錄制內(nèi)容時(shí)，磁帶再次通過(guò)相同的磁頭，磁帶上磁性顆粒的排列方式使通過(guò)磁頭的電流與錄制時(shí)的電流一致，如果破壞磁性粒子的排列方式，則可將所錄制的內(nèi)容清除掉