高中物理第三章磁场1磁现象和磁场学案选修31教案
2020-03-02 13:17:23 来源：范文大全收藏下载本文
1 磁现象和磁场
[学习目标] 1.了解磁现象，知道磁体、磁极、磁性、磁场等概念，明确磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是通过磁场发生的.2.了解电流的磁效应，体会奥斯特发现电流的磁效应的重要意义.3.了解地磁场的分布情况和地磁两极的特点.
一、磁现象 电流的磁效应
[导学探究] (1)取一个条形磁铁，用一枚大头针分别靠近磁铁的两端和中部，观察到什么现象？
(2)取两个条形磁铁，分别将它们的同名磁极、异名磁极相互靠近，观察到什么现象？ (3)将一通电直导线水平放置在小磁针的上方，分别观察导线东西放置和南北放置两种情况下，小磁针的转动情况.答案 (1)磁铁能够吸引大头针，两端对大头针的吸引力较大，中间部分对大头针的吸引力较小.(2)同名磁极靠近，相互排斥；异名磁极靠近，相互吸引.(3)导线东西放置时，小磁针不转动；导线南北放置时，小磁针转动.[知识梳理] 1.磁现象
(1)磁性：物体具有的吸引铁质物体的性质称为磁性.(2)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极.①磁体有两个磁极，一个叫N极(又叫北极)，另一个叫S极(又叫南极).②同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引.2.电流的磁效应
(1)奥斯特实验(如图1所示)：
图1 导线沿南北方向放置在小磁针的上方.(2)意义：说明通电导体周围存在着磁场，发现了电流的磁效应，首先揭示了电与磁之间是有联系的. 1 [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)条形磁铁从中间断开后，每一段只剩一个磁极.(×)
(2)首先发现电流的磁效应的是丹麦物理学家奥斯特，他发现电流的周围能产生磁场.(√) (3)大磁铁的磁性较强，对小磁针的作用力大，但小磁针对大磁铁的磁场力较小.(×) (4)任何两个磁体之间产生的磁场力总是大小相等、方向相反.(√)
二、磁场
[导学探究] 电荷与电荷之间的相互作用是通过电场产生的，那么磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用是如何发生的？ 答案 都是通过磁场发生的.[知识梳理] 1.磁场：存在于磁体周围或电流周围的一种客观存在的特殊物质.磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的.2.基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有力的作用(如图2所示).
图2 [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)磁极和磁极之间的相互作用是通过磁场产生的.(√) (2)电流和电流之间的相互作用是通过电场产生的.(×) (3)磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的.(×)
三、地球的磁场
[导学探究] 指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，但在古代指南针为什么指南曾是一个不解之谜，你知道指南针为什么指南吗？ 答案 因为地球是个大磁体，它对指南针有力的作用.[知识梳理] 1.地磁场
地球是一个大磁体，存在的磁场叫地磁场.如图3所示，地球磁体的N极(北极)位于地理南极附近，地球磁体的S极(南极)位于地理北极附近. 2
图3 2.磁偏角
地球的地理两极与地磁两极并不重合，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个夹角，这个夹角叫做磁偏角.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地磁场的南极.(×) (2)地磁场的南极在地理北极附近.(√)
(3)地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.(×) (4)地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的.(√)
一、对磁现象和磁场的认识
例1 (多选)下列说法中正确的是( ) A.磁场是客观存在的一种物质
B.磁体上磁性最强的部分叫磁极，任何磁体都有两个磁极 C.磁体或电流在自己周围的空间会产生磁场
D.磁体与磁体间的相互作用是通过磁场发生的，而磁体与通电导体间以及通电导体与通电导体之间的相互作用不是通过磁场发生的 答案 ABC 解析 磁场是存在于磁体和通电导体周围的一种客观存在的物质，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场产生的.针对训练1 关于磁场，下列说法正确的是( ) A.磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用 B.磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C.磁场是磁体周围或通电导体周围存在的一种物质，有小磁针放入其中时，存在磁场；无小磁针放入时，磁场不存在
D.磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无 答案 A
3 解析 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导体有力的作用，A正确；磁场虽然看不见摸不着，但是它是客观存在的，B、C、D错误.
二、对奥斯特实验和电流的磁效应的认识
例2 在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是( ) A.沿导线方向放置磁针，使小磁针在导线的延长线上 B.垂直导线方向放置磁针，使小磁针在导线的正下方 C.导线沿南北方向放置在小磁针的正上方 D.导线沿东西方向放置在小磁针的正上方 答案 C 解析 为了使现象明显，应该将小磁针放置在导线一侧，且平行导线方向放置小磁针.又由于小磁针只能在水平面内转动，所以应该将小磁针放置在导线下方或上方，即将小磁针和导线放置在同一竖直面内，而不能将小磁针和导线放置在同一水平面内，由于地球的磁场是沿南北方向的，为了使实验现象明显，应该使电流的磁场不沿南北方向，最好沿与南北方向夹角最大的东西方向，所以应在南北方向放置导线.故选C.针对训练2 (多选)如图4所示，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上.当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是( )
图4 A.小磁针不动
B.若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转 C.若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转 D.若是一根通电导线，小磁针会发生偏转 答案 BCD 解析 电流是由运动电荷产生的，当电荷在小磁针上方运动时也会形成电流，从而形成磁场，通电导线周围也存在磁场，这两种磁场是等效的，均会使小磁针发生转动，故B、C、D均正确.
三、对地磁场的认识
例3 (多选)下列说法正确的是( ) A.地球是一个巨大的磁体，其N极在地理南极附近，S极在地理北极附近
B.地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下 C.在地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的 D.在地球表面各点磁场强弱相同
4 答案 AB 解析 地磁场的分布类似于条形磁铁周围的磁场分布，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，选项D错误；在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，因此选项C错误.
地磁场问题的处理要点
1.地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下.2.在赤道正上方，地磁场方向水平向北.3.在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方.
1.(多选)磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间、通电导体与通电导体之间的相互作用，以下示意图正确的是( ) A.磁体磁场磁体 B.磁体磁场通电导体 C.通电导体电场通电导体 D.通电导体磁场通电导体 答案 ABD 解析 磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的.2.(多选)指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说法正确的是( ) A.指南针可以仅具有一个磁极
B.指南针能够指向南北，说明地球具有磁场 C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 答案 BC 3.地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，下列说法正确的是( ) A.地磁场的方向是沿地球上经线方向的 B.地磁场的方向是与地面平行的 C.地磁场的方向是从北向南方向的
D.在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的
5 答案 D 解析 地磁场的方向是由南向北方向，但与经线并不重合，在赤道上空，地磁场方向与地面平行，在地理南极附近，地磁场方向竖直向上，在地理北极附近，地磁场方向竖直向下.4.(多选)如图5所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力F的作用发生摆动，以下说法正确的是( )
图5 A.这个力F是通过磁场产生的 B.这个力F没有反作用力
C.这个力F的反作用力作用在通电导线上 D.这个力F的反作用力作用在蹄形磁铁上 答案 AD 解析 蹄形磁铁通过磁铁的磁场对通电导线产生了力的作用，同时通电导线也通过导线的磁场对蹄形磁铁产生了力的作用.
一、选择题(1～6题为单选题，7～9题为多选题) 1.判断一段导线中是否有直流电流通过，手边若有几组器材，其中最为可用的是( ) A.被磁化的缝衣针及细棉线 B.带电的小纸球及细棉线 C.小灯泡及导线 D.蹄形磁铁及细棉线 答案 A 2.下列关于磁场的说法中正确的是( ) A.磁体周围的磁场看不见、摸不着，所以磁场不是客观存在的 B.将小磁针放在磁体附近，小磁针会发生偏转是因为受到磁场力的作用 C.把磁体放在真空中，磁场就消失了
D.当磁体周围撒上铁屑时才能形成磁场，不撒铁屑磁场就消失 答案 B 3.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南， 6 然常微偏东，不全南也.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图1.结合上述材料，下列说法不正确的是( )
图1 A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D.在赤道上磁针的N极在静止时指向地理北极附近答案 C 4.如图2所示，弹簧测力计下挂一铁球，将弹簧测力计自左向右从条形磁铁上方缓慢移动时，弹簧测力计的示数( )
图2 A.不变 B.逐渐减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小 答案 C 解析 磁铁上磁极的磁性最强，对铁球的吸引力最大，所以铁球自左向右移动时，所受磁铁的引力先减小后增大，弹簧测力计的示数也随之先减小后增大，故选C.5.如图3所示，假如将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将( )
图3 7 A.指北 B.指南 C.竖直向上 D.竖直向下 答案 D 6.将A、B两个磁环先后套在光滑的木支架上，并使两磁环相对的磁极极性相同，此时可以看到上方的磁环A“悬浮”在空中，如图4所示，设两磁环受到的重力相等且都为G，则磁环B对木支架底座的压力F与重力G的大小关系是( )
图4 A.F＜G C.G＜F＜2G 答案 D 解析 由A、B两磁环相对的磁极极性相同，知它们之间相互作用力是斥力.A悬浮在空中，说明A受力平衡，因此，A受到的重力和B对A的排斥力大小相等.根据牛顿第三定律，B受到A的斥力大小等于G.对B受力分析可知，B受到重力、向下的斥力和底座对B向上的支持力，B静止，所以F支＝2G，所以B对底座的压力F也为2G.7.下列说法中正确的是( ) A.磁场看不见、摸不着，所以它并不存在，它是人们为了研究问题方便而假想出来的 B.同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 C.磁体和通电导体都能产生磁场
D.若小磁针始终指向南北方向，则小磁针的附近一定没有磁铁 答案 BC 解析 磁场是一种“场”物质，它和我们常见的分子、原子组成的物质不同，它是以一种“场”的形式存在的，故选项A错误.由磁极间相互作用的基本规律及电流的磁效应可知，选项B、C正确.若磁铁放在小磁针的南方或北方，小磁针仍可能始终指向南北方向，故选项D错误.8.某同学身边有一个长铁条，为了检验它是否具有磁性，该同学用它的一端靠近能自由转动的小磁针.下列给出了几种可能产生的现象以及相应结论，其中正确的是( ) A.若小磁针被吸引过来，则说明长铁条一定有磁性 B.若小磁针被吸引过来，则长铁条可能没有磁性 C.若小磁针被推开，则说明长铁条一定有磁性
B.F＝G D.F＝2G D.若小磁针被推开，则长铁条可能没有磁性 答案 BC 解析 因为磁铁有吸引铁质物体的性质，小磁针有磁性，可吸引长铁条，故长铁条可能没有磁性，选项A错，B对；根据同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引可知，选项C对，D错.9.如图5所示，关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是( )
图5 A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的 B.乙图中，磁体对通电导线的力的作用是通过磁体的磁场发生的 C.丙图中电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的 D.丙图中电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的 答案 BC 解析 甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的.综上所述，选项B、C正确.
二、非选择题
10.关于月球上的物理现象和规律，同学们提出了很多问题和猜想，有关月球有无磁场，同学们提出了自己的猜想和检验猜想的实验方案：
(1)取一枚小磁针用细线悬挂在月球表面附近，如果它静止时N极指向某一方向，则可表明月球周围存在磁场.(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的北极.你认为这个实验方案中有没有需要改进和改正的地方，如有，请改进或改正.答案 有需改进和改正的地方.(1)应做多次实验，观察小磁针N极是否总是指向某一个方向.(2)小磁针静止时，它的N极指向就是“月磁”的南极.11.两个完全相同的条形磁铁，放在平板AB上，磁铁的N、S极如图6所示，开始时平板和磁铁均处于水平位置，且静止不动.
图6 9 a.若将AB突然竖直向上平移(平板与磁铁之间始终接触)，并使之停在A″B″处，结果发现两个条形磁铁吸在了一起；
b.若将AB从原来位置突然竖直向下平移，并使之停在位置A′B′处，结果发现两个条形磁铁也吸在了一起.回答下列问题：
(1)开始时两磁铁静止不动的原因是 ； 左侧的磁铁受到的静摩擦力的方向向 .(2)在a过程中，磁铁开始滑动时，平板在向上做 (填“加速”或“减速”)运动.(3)在b过程中，磁铁开始滑动时，平板在向下做 (填“加速”或“减速”)运动.(4)若平板AB突然向右加速，则左侧的磁铁将会做什么运动？
答案 (1)两磁铁间相互作用的磁力小于磁铁与平板间的最大静摩擦力 左 (2)减速 (3)加速 (4)相对于平板AB静止或相对于平板AB向左滑动
解析 (1)两磁铁间相互作用的磁力小于磁铁与平板间的最大静摩擦力，所以两磁铁都静止不动，此时对左侧的磁铁来说，吸引力向右，故静摩擦力的方向向左.(2)平板向上运动时，两磁铁吸在了一起，说明磁铁受到的摩擦力减小，支持力减小，磁铁处于失重状态，加速度方向向下，故平板向上做减速运动.(3)平板向下运动时，两磁铁也吸在了一起，说明磁铁仍处于失重状态，故平板向下做加速运动.(4)若平板AB运动的加速度较小，左侧磁铁相对于平板AB静止不动，但受到的静摩擦力向左减小或向右增大；若平板AB运动的加速度较大，左侧磁铁将会相对于平板AB向左滑动. 10
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