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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第3章第3節(jié) 幾種常見的磁場（教案） 【知識與技能】 1、知道什么是磁感線。 2、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。 3、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。 4、知道安培分子電流假說是如何提出的。 5、會利用安培假說解釋有關(guān)的現(xiàn)象。 6、理解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 7、知道磁通量定義，知道Φ =BS的適用條件，會用這一公式進行計算。 【過程與方法】 1、通過模擬實驗體會磁感線的形狀，培養(yǎng)學生的空間想象能力。 2、由電流和磁鐵都能產(chǎn)生磁場，提出安培分子電流假說，最后都歸結(jié)為磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 3、通過引入磁通量概念，使學生體會描述磁場規(guī)律的另一重要方 法。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、通過討論與交流，培養(yǎng)對物理探索的情感。2、領(lǐng)悟物理探索的基本思路，培養(yǎng)科學的價值感。 【教學過程】 ★重難點一、磁感線★ 磁感線 1．定義：在磁場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應(yīng)強度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線． 2．性質(zhì) (1)磁感線在磁體的外部從北極(N極)指向南極(S極)，在磁體的內(nèi)部則是由南極指向北極，形成一條閉合曲線． (2)磁感線密集的地方磁場強，稀疏的地方磁場弱． (3)磁感線的切線方向即為該點的磁場方向． (4)任意兩條磁感線不能相交． 3．磁感線與電場線的比較 兩種線 比較內(nèi)容 磁感線 電場線 不同點 閉合曲線 不閉合，起始于正電荷或無限遠，終止于負電荷或無限遠 相 似 點 引入目的 為形象描述場而引入的假想線，實際不存在 疏密 場的強弱 切線方向 場的方向 是否相交 不能相交(電場中無電荷空間不相交) 【典型例題】】磁場中某區(qū)域的磁感線，如圖所示，則 （ ） A．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導線放在a處受力一定比放在b處受力小 【答案】B ★重難點二、幾種常見的磁場★ 1．常見永磁體的磁場(如圖) 2．電流的磁場 (1)直線電流的磁場 ①安培定則(右手螺旋定則)：右手握住導線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向，如圖甲所示． ②直線電流的磁場可有幾種不同的畫法，如圖乙所示(圖中的“”號表示磁場方向垂直紙面向里，“”表示磁場方向垂直紙面向外)． 【特別提醒】 直線電流的磁場強弱與距離導線的距離有關(guān)，離導線越近，磁場越強，離導線越遠，磁場越弱． (2)環(huán)形電流的磁場 ①(環(huán)形電流的)安培定則：讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導線軸線上磁感線的方向，如圖丙所示． ②環(huán)形電流的磁場可有幾種不同的畫法，如圖丁所示． 【特別提醒】 環(huán)形電流的磁場類似于條形磁鐵的磁場，其兩側(cè)分別對應(yīng)是磁場的N極和S極．由于磁感線均為閉合曲線，所以環(huán)內(nèi)、外磁感線條數(shù)相等，故環(huán)內(nèi)磁場強、環(huán)外磁場弱． 3)通電螺線管的磁場 ①(通電螺線管的)安培定則：右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線方向．(如圖a所示)． ②幾種常用的磁感線不同的畫法，如圖b所示 【特別提醒】 通電螺線管的磁場分布：外部與條形磁鐵外部的磁場分布情況相同，兩端分別為N極和S極．管內(nèi)(邊緣除外)是勻強磁場，磁場方向由S極指向N極． 3．勻強磁場 （1）如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強磁場． （2）產(chǎn)生方法 ①距離很近的兩個異名磁極之間的磁場(除邊緣部分外)； ②通電螺線管內(nèi)部的磁場(除邊緣部分外)； ③相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電時，其中間區(qū)域的磁場． 【典型例題】（多選）三根平行的長直通電導線，分別通過一個等腰直角三角形的三個頂點且與三角形所在平面垂直，如圖所示，現(xiàn)在使每根通電導線在斜邊中點O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小均為B，則下列說法中正確的有（ ） A. O點處實際磁感應(yīng)強度的大小為B B. O點處實際磁感應(yīng)強度的大小為B C. O點處實際磁感應(yīng)強度的方向與斜邊夾角為90 D. O點處實際磁感應(yīng)強度的方向與斜邊夾角正切值為2 【答案】BD ★重難點三、磁通量★ 磁通量 1．定義：設(shè)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母Φ表示． 2．公式：Φ＝BS. (1)適用條件：①勻強磁場；②磁感線與平面垂直． (2)在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式Φ＝BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積． Φ＝BScosθ. 式中Scosθ即面積S在垂直于磁感線方向的投影，我們稱為“有效面積”． ★對磁通量的進一步理解 1．定義式：Φ＝BS 公式Φ＝BS中的B應(yīng)是勻強磁場的磁感應(yīng)強度，S是與磁場方向垂直的面積，因此可以理解為Φ＝BS⊥。如果平面與磁場方向不垂直，應(yīng)把面積S投影到與磁場垂直的方向上，求出投影面S⊥，代入到Φ＝BS⊥中計算，應(yīng)避免硬套公式Φ＝BS sinθ或Φ＝BScosθ。 2．磁通密度 由Φ＝BS得B＝，叫做磁通密度。單位：Wb/m2，關(guān)系：1T＝1Wb/m2＝1N/(Am)。 3．磁通量的正負 (1)磁通量是標量，但有正負，當磁感線從某一面上穿入時，磁通量為正值，穿出時即為負值。 (2)若磁感線沿相反方向穿過同一平面，且正向磁通量為Φ1，反向磁通量為Φ2，則穿過該平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。 4．磁通量的變化量ΔΦ＝Φ2－Φ1 (1)當B不變，有效面積S變化時，ΔΦ＝BΔS。 (2)當B變化，S不變時，ΔΦ＝ΔBS。 (3)B和S同時變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔBΔS。 【特別提醒】 穿過某一面積的磁通量是由穿過該面的磁感線條數(shù)的多少決定的，與匝數(shù)無關(guān)． 【典型例題】將面積是0.5m2的導線環(huán)放在勻強磁場中，環(huán)面與磁場方向垂直。已知穿過這個導線環(huán)的磁通量是4.010-2Wb，則該磁場的磁感應(yīng)強度為 A. 2.010-2T B. 4.010-2T C. 8.010-2T D. 1.010-2T 【答案】C ★重難點四、安培分子電流假說★ 安培分子電流假說 1．內(nèi)容：所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運動電荷(電流)之間通過磁場而發(fā)生的相互作用．在原子、分子等物質(zhì)微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當于兩個磁極．如圖所示． 2．對有關(guān)磁現(xiàn)象的解釋 (1)磁化：軟鐵棒未被磁化前，內(nèi)部分子電流取向雜亂無章，磁場相互抵消，對外界不顯磁性；在外界磁鐵的磁化下，內(nèi)部各分子電流取向一致，形成磁極． (2)失磁：由于激烈的分子熱運動或機械運動使分子電流取向變得雜亂無章的結(jié)果．