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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(jìn)行計(jì)算。 【過程與方法】 1、通過模擬實(shí)驗(yàn)體會磁感線的形狀，培養(yǎng)學(xué)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?xì)w結(jié)為磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 3、通過引入磁通量概念，使學(xué)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(xué)的價值感。 【教學(xué)過程】 ★重難點(diǎn)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(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)，稀疏的地方磁場弱． (3)磁感線的切線方向即為該點(diǎn)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(diǎn) 閉合曲線 不閉合，起始于正電荷或無限遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷或無限遠(yuǎn) 相 似 點(diǎn) 引入目的 為形象描述場而引入的假想線，實(shí)際不存在 疏密 場的強(qiáng)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(qiáng)度的大小不等，Ba＞Bb B．a(chǎn)、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，Ba＜Bb C．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 【答案】B ★重難點(diǎn)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(dǎo)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(qiáng)弱與距離導(dǎo)線的距離有關(guān)，離導(dǎo)線越近，磁場越強(qiáng)，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，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(dǎo)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(qiáng)、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(qiáng)磁場，磁場方向由S極指向N極． 3．勻強(qiáng)磁場 （1）如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強(qiáng)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(dǎo)線，分別通過一個等腰直角三角形的三個頂點(diǎn)且與三角形所在平面垂直，如圖所示，現(xiàn)在使每根通電導(dǎo)線在斜邊中點(diǎn)O處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，則下列說法中正確的有（ ） A. O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B B. O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B C. O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與斜邊夾角為90 D. O點(diǎn)處實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與斜邊夾角正切值為2 【答案】BD ★重難點(diǎn)三、磁通量★ 磁通量 1．定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(qiáng)磁場；②磁感線與平面垂直． (2)在勻強(qiáng)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(jìn)一步理解 1．定義式：Φ＝BS 公式Φ＝BS中的B應(yīng)是勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jì)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(fù) (1)磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，當(dāng)磁感線從某一面上穿入時，磁通量為正值，穿出時即為負(fù)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(dāng)B不變，有效面積S變化時，ΔΦ＝BΔS。 (2)當(dāng)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(dǎo)線環(huán)放在勻強(qiáng)磁場中，環(huán)面與磁場方向垂直。已知穿過這個導(dǎo)線環(huán)的磁通量是4.010-2Wb，則該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 A. 2.010-2T B. 4.010-2T C. 8.010-2T D. 1.010-2T 【答案】C ★重難點(diǎn)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(yùn)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(dāng)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(yùn)動或機(jī)械運(yùn)動使分子電流取向變得雜亂無章的結(jié)果．