沪科版选修31 5.1磁与人类文明 教案-最新教育文档
2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案：第5章 5.1 磁与人类文明、5.2 怎样描述磁场 Word版含答案
5.1磁与人类文明、5.2怎样描述磁场1.了解我国古代在磁方面的成就，知道地磁场及认识各种磁性材料.2.知道磁感线的定义，知道条形磁体的磁感线分布及磁感线的特点.(重点)3.知道磁通量是定量描述磁场的物理量，知道磁通量的概念，并会进行计算.(重点)4.了解磁感应强度，知道其方向的规定.(重点、难点)一、改变人类活动的发明指南针是我国古代四大发明之一，我国古人利用磁石指向南北的特性发明了指示方向的司南，在古代这种器具称为“指南针”.指南针的发明，促进了人类文明的传播，使航海事业得到了发展.二、地磁场及磁性材料1.地磁场(1)定义：地球周围存在磁场，这个磁场叫地磁场Ｗ.(2)地理南北极与地磁南北极的关系：指南针在静止时沿地球南北取向，这表明地球是一个大磁体.地磁的N极(北极)位于地理的南极附近，地磁的S极(南极)位于地理的北极附近.(3)磁偏角地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为11°，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角Ｗ.2.形形色色的磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程.(2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫做退磁或去磁Ｗ.(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料Ｗ.磁化后容易退磁的物质叫做软磁性材料，不容易退磁的物质叫做硬磁性材料Ｗ.(4)计算机磁盘及磁盘驱动器计算机磁盘是在盘片上均匀地涂上一层极薄的磁性材料构成的，盘片是软塑料薄膜的叫软盘，盘片是硬的铝片或陶瓷片的叫硬盘Ｗ.盘片按指定格式被磁化，就成了能保存信息的磁盘.三、磁场的描述1.磁场的形象描述(1)实验观察磁感线的分布 ①磁感线：是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点磁场的方向上. ②磁感线的疏密表示磁场的强弱Ｗ. ③磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从N 极指向S 极；在磁体内部，由S 极指向N 极Ｗ.(2)匀强磁场 磁感应强度大小、方向处处相同的磁场叫匀强磁场，匀强磁场的磁感线是一些间距相同的平行直线.1.在用实验观察时，细铁屑的分布是磁感线吗？提示：不是.2.磁场的定量描述(1)磁通量①定义：设在匀强磁场中有一个与磁感线方向垂直的平面，若穿过该平面的磁感线有Φ条，我们就称穿过这个平面的磁通量为Φ.②单位：韦伯，简称韦，符号是Wb Ｗ.1 Wb ＝1 T ·m 2③磁通量是标量，但有正负.(2)磁感应强度①定义：垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度.②定义式：B ＝ΦS. ③单位：特斯拉，简称特Ｗ.符号是T Ｗ.1 T ＝1 Wb m 2④磁感应强度是矢量，自由小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向.2.穿过某一面积的磁感线条数越多，该处的磁场就越强吗？提示：不一定，穿过某面积的磁感线条数不仅和磁感应强度有关还与该面的放置方式有关.对地磁场的认识学案导引1.指南针指南的原因是什么？2.地磁场的分布和条形磁铁形成的磁场一样吗？1.地磁场：地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球南极附近，磁感线分布如图所示.2.地磁场的分布特点(1)地磁体周围的磁场分布：与条形磁铁周围的磁场分布情况相似.(2)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.(3)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北.(4)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.3.指南针指南的原因地球的磁场很弱，其表面的磁场比一条小磁铁近旁的磁场弱得多，然而，能自由旋转的小磁针已显示出地磁场对它的作用，指南针正是利用这一原理制成的.人们使用指南针以防止旅游、探险时迷路.地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地球的北极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③[思路点拨] 解决此类问题应先明确地磁场的分布特点及地球表面各处地磁场的方向.[解析]本题考查地磁场的特点与分布，地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要有三个特点：(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示.(2)在磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(B y)则南北相反，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，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北.故正确答案为D．[答案] D本题易误认为①⑤也正确，误认为①正确的原因是受“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的影响，简单套用这一结论而不理解指南针指南北的原理.误认为⑤正确的原因是不清楚地磁场的分布情况.以后在解决此类问题时应弄清物理现象的原理，指南针的指向取决于指南针所处位置的磁场方向，其N极指向该处磁场方向，地磁场由南向北，其方向并非与地面平行，所以小磁针的南极指向地球南方.1.关于地磁场下列说法中正确的是()A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极B．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理南极C．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理北极D．地磁场在地表附近某处有两个分量，水平分量指向地理的北极附近，竖直分量一定竖直向下解析：选C．根据地磁场的特点可知：地理北极附近为地磁场南极，地理南极附近为地磁场北极，但并不重合，A错误；小磁针由于受到地磁场的作用，静止时，N极总指向地理北极，B错误，C正确；在赤道正上方，地磁场方向水平向北，在南半球地磁场的竖直分量向上，在北半球竖直分量向下，D错误.对磁感线的进一步理解学案导引1.磁感线就是磁体周围的磁场吗？2.如何用磁感线说明磁场的特点？1.对磁感线的理解(1)磁感线是为了形象地研究磁场而假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线.(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱.(3)磁场中某一点，磁感线的方向、磁场的方向和小磁针静止时N极所指的方向，三者是一致的.(4)任意两条磁感线不能相交，也不能相切.(5)没有画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场的存在.通过磁场中的任意一点总能而且只能画出一条磁感线.(6)磁场中的任意一条磁感线都是闭合曲线.2.磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相似点意义用来形象地描述磁场方向和强弱而假想的线用来形象地描述电场方向和强弱而假想的线方向某点的切线方向为磁场方向，也是小磁针N极的受力方向某点的切线方向为电场方向，也是正电荷受电场力的方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交在空间不相交不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，不是闭合曲线强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间任一点场线不相交.(2)从两种场的区别理解两种场线的区别：电场——正负电荷分离——电场线有始、终(不闭合)；磁场——N、S极不分离——磁感线闭合.(3)在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在.(4)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交.关于磁场、磁感线，下列说法正确的是()A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，至S极终止[思路点拨] 解此题要注意两点：(1)磁场的物质性(2)磁感线的特点及用途[解析]磁针放在磁体的周围受到力的作用，说明磁体在周围空间产生了磁场，磁场是一种客观物质，由此可知选项A是错误的；人们为了形象地描绘磁场，用图形——磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线，客观上并不存在，铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下转动，最终规则地排列起来，显示出磁感线的分布特点，并非磁场的客观反映.电流的磁场和磁体的磁场的磁感线都是闭合曲线，在磁体外从N极到S极，在磁体内从S 极到N极，而电场线从正电荷出发到负电荷终止，不闭合.由此可知选项B、D是错误的，选项C正确.[答案] C用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它是一种理想化模型，并不真正存在.由于磁体的N极和S极是不可分离的，所以磁感线总是闭合的曲线，可以这样理解和记忆：磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合.2.关于磁感线的说法，正确的是()A．磁感线总是从N极出发，终止于S极B．磁感线是客观存在的、肉眼看不见的曲线C．磁感线上任一点的切线方向表示该点磁场的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱D．磁感线就是磁场中铁粉排列成的曲线解析：选C．磁感线是闭合不相交的、假想的、实际不存在的线.是为了形象描述磁场而引入的线.故选C．磁通量和磁感应强度学案导引1.磁通量是如何定量描述磁场的？磁通量和磁感线间有什么关系？2.磁通量越大，磁场就越强吗？磁场的方向能用磁通量表示吗？1.对磁通量的理解(1)关于磁通量也可以这样定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量.(2)若平面与磁场垂直Φ＝BS.若平面与磁场不垂直①Φ＝BS cos α(α为S与垂直于B的平面间的夹角)②Φ＝BS sin θ(θ为B与平面间的夹角)由此可见，在计算磁通量时一定要注意α、θ角的位置.(3)磁通量虽然是标量，但有正、负，若规定磁感线从某一侧穿入平面时为正值，则从该侧穿出平面为负值.从两个相反方向穿过某一平面的磁通量可相互抵消.(4)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.如图所示，在水平方向的匀强磁场中，平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过面积abcd的磁通量应为Φ＝B·S cos θ.S cos θ即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”.若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.2.磁感应强度的理解(1)磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量，其作用相当于用电场强度描述电场.磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度.(2)磁感应强度越大的地方，磁感线越密集.(3)磁场中某点的磁感应强度的大小取决于磁场本身，与其他因素无关.(4)磁感应强度有方向，其方向也就是该处的磁场方向，与该处的磁感线的切线方向相同，也与放在该处的小磁针的N 极的受力方向相同.一边长为10 cm 的正方形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向成30°角时，若通过线圈的磁通量为2.5×10－3 Wb ，则该磁场的磁感应强度B 为多少？[思路点拨][解析] 线圈垂直于磁场方向的面积S ＝L 2sin 30°＝0.1×0.1×12 m 2＝5×10－3m 2，则B ＝ΦS ＝2.5×10－35×10－3T ＝0.5 T. [答案] 0.5 T利用公式B ＝ΦS进行计算时，必须明确B 与S 垂直的前提，若不垂直时可采用两种方法处理：(1)将面积S 向垂直磁场方向投影.(2)将磁感应强度B 进行分解，利用与面积垂直的磁感应强度的分量.3.关于磁通量，下列说法中正确的是( )A ．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B ．磁通量越大，磁感应强度越大C ．通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度解析：选C．磁通量是标量，没有方向，故A不对.由Φ＝BS知Φ是由B和S两个因素决定，Φ越大，有可能是由于S较大造成的，所以，认为磁通量越大，磁感应强度越大是错误的，由Φ＝BS⊥知，当线圈平面与磁场平行时，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对，磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对.典型问题——磁感应强度的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.A、O、B在M、N的连线上，O为MN的中点，C、D 位于MN的中垂线上，且A、B、C、D到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．A、B两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．C、D两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．A、C两点处的磁感应强度的方向不同[解析]根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为0，故选项A错误；A、B两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故选项B错误；根据对称性，C、D两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故选项C正确；A、C两点处的磁感应强度方向相同，故选项D错误.[答案] C(多选)如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流，a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是()A．a处的磁感应强度大小比c处的大B．b、c两处的磁感应强度大小相等C．a、c两处的磁感应强度方向相同D．b处的磁感应强度为零解析：选AD ．磁感应强度为矢量，由安培定则可判断每根导线在其左侧产生的磁场方向向里，在其右侧产生的磁场方向向外.因导线中电流相等，每条导线在离导线越近处产生的磁场越强，故B a >B c ，选项A 正确.而b 处因两根导线产生的磁感应强度大小相等，方向相反，故b 处磁感应强度为零，选项D 正确.[随堂检测]1.指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，关于指南针能指示南北方向是由于( )A ．指南针的两个磁极相互吸引B ．指南针的两个磁极相互排斥C ．指南针能吸引铁、钴、镍等物质D ．地磁场对指南针的作用解析：选D ．用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极在地磁的N 极附近，地球的北极在地磁的S 极附近，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向，因此选项D 正确，A 、B 、C 错误.2.雪龙号南极科考船从南极出发，赴澳大利亚海域附近参与MH370搜寻工作，若沿途不断测量地磁场的强弱和方向，测量结果可能是( )A ．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向B ．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向C ．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角D ．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角解析：选D ．磁极附近磁场最强，故磁场大小不断变化.地磁场N 极在地理南极附近，但不重合，故D 正确.3.(多选)关于磁通量，下列说法中正确的是( )A ．穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B ．穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大C ．匝数为N 的线圈放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，线圈面积为S ，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为BSD ．穿过垂直于磁感应强度方向的某一个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量的绝对值解析：选CD ．公式B ＝ΦS的应用条件是B ⊥S ，当B 与S 不垂直时，B 或S 取有效值.当B 与S 平行时，Φ＝0，但B 不一定等于0，所以A 、B 错.Φ＝BS 与线圈的匝数无关，只与线圈面积和磁感应强度有关，所以C 对.穿过垂直于磁感线方向平面的磁感线的条数为穿过此平面的磁通量，故D对.4.(多选)关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是()A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向B．磁场中任意两条磁感线均不相交C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D．磁感线总是从磁体的N极指向S极解析：选AB．磁感应强度的方向就是磁场的方向，磁感线的切线方向就是磁场方向，因此选项A是正确的；两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即两个磁感应强度方向，这是不可能的，磁场中某点磁感应强度是唯一确定的，磁感应强度的方向也只有一个，因此两条磁感线不能相交，选项B是正确的.磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而假想的一组曲线，不是真实存在的，但铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的，而铁屑不是磁感线，选项C是错误的.在通电螺线管内部，在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极，选项D错误.5.如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm.现在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm，10匝；B线圈半径为2.0 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝.问：(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？解析：(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈中的磁感线的条数相等，因此在求通过B线圈中的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积.设圆形磁场区域的半径为R，改变前线圈磁通量Φ1＝B1πR2，改变后线圈磁通量Φ2＝B2πR2，对线圈A，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1.0×10－2)2 Wb＝1.256×10－4Wb，对线圈B，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1.0×10－2)2 Wb＝1.256×10－4Wb.(2)原图中线圈平面与磁场方向垂直，若用公式Φ＝BS sin θ求磁通量，此时θ1＝90°；当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°.对线圈C：设C线圈的半径为r，Φ1＝Bπr2sin θ1，Φ2＝Bπr2sin θ2，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(sin 90°－sin 60°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb.答案：(1)ΔΦA＝1.256×10－4 WbΔΦB＝1.256×10－4 Wb(2)ΔΦC＝8.4×10－6 Wb[课时作业]一、单项选择题1.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，以下说法正确的是()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的D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的解析：选D．地理南北极与地磁南北极不重合，所以地磁场方向与经线有夹角即磁偏角；地磁场方向不与地面平行，它们之间的夹角称为磁仰角；在地磁极附近，磁场方向与地面是垂直的.2.磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是() A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理解析：选B．军舰已被磁化，是小磁针与磁化的军舰发生作用，故属于磁极间的相互作用，B正确.3.现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，二者相互吸引，则()A．甲有磁性，乙无磁性B．甲无磁性，乙有磁性C．甲、乙均无磁性D．甲、乙均有磁性解析：选B．条形磁体两端磁性最强，中部磁性最弱，当甲的一端对乙中部没有吸引力，说明甲一定没有磁性，但不能判定乙是否有磁性，而乙的一端对甲中部有吸引力，则可判定乙有磁性，故选B．4.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是()A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大解析：选C．由题图可知，线圈由A经过B到C的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，通过线圈的磁通量为Φ＝BS，可见通过线圈的磁通量先变大后变小.5.如图所示，在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较()A．ΦA>ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA＝ΦBD．不能确定解析：选A．分别画出穿过A、B环的磁感线的分布如图所示，磁铁内的磁感线条数与其外部磁感线条数相等.通过A、B环的磁感线条数应该这样粗略计算，用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数(因为磁铁内、外磁感线的方向相反).很明显，磁铁外部的磁感线通过B环的条数比A环的多，故B环中剩下的磁感线比A环剩下的磁感线条数少，故ΦA>ΦB，故A 对，B、C、D都错.6.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是()A．0 B．2BSC．2BS cos θD．2BS sin θ解析：选C．线圈在图示位置时，磁通量为：Φ1＝BS cos θ线圈绕ad轴向下转过180°时，磁通量为：Φ2＝－BS cos θ所以该过程中，通过线圈的磁通量的变化量为：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－2BS cos θ|＝2BS cos θ.二、多项选择题7.关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的解析：选AB．条形磁铁内部磁感线从S极到N极，C不正确，磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项D不正确；磁场是一种客观存在的物质，所以选项A正确；磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时N极受力方向和N极指向均为磁场方向，所以选项B正确.。
2019-2020高中物理沪科版选修3-1教学建议：5.1 磁与人类文明 Word版含答案
教学建议磁与人类文明一节的教学中,主要是让学生知道磁是自然界一些物质与生俱来的性质,如我们的地球以及宇宙中许多行星都具有磁性。
我们的祖先很早就发现了物质的这一性质并发明了指南针和指南车。
用哲学家培根对这一发明的评价,让学生感悟一项发明往往会导致一种新的社会事业或产业的产生与发展。
同时还要让学生知道自古至今人类从来就没有停止过对磁现象研究的脚步,进而介绍形形色色磁性材料的广泛应用,使学生比较充分地领悟人类研究磁现象的价值并产生了解磁现象和研究磁现象的兴趣。
地球的磁场教学在“明白地理的南北极和地磁的南北极的区别,知道存在磁偏角,介绍沈括对磁偏角的研究,用一个条形磁铁来模拟地球,说明小磁针静止时为什么会指向地球的南北极”的基础上,对磁偏角,作了更细致的描述。
教学中除指导学生阅读教材了解这些知识外,还应让学生认识并能够清楚地表述地磁场的空间立体分布情况。
锻炼学生的空间想象和空间表述能力,对后续学习是有很大帮助的。
由于磁现象在学生平时的学习、生活中都有了一定的基础,所以认识起来不会存在大的困难,但他们对磁现象的认识还很肤浅,有的还不统一,所以加强演示实验还是很有必要的。
对于生活中一些能记录磁信息的东西,学生比较新奇,他们见到的也不多、不全,上课时多拿一些磁卡之类的东西展示,学生的兴趣能得到很好的提高。
参考资料磁力对大脑的影响美国佐治亚州亚特兰大Emory大学的神经学专家查尔斯做了一个实验。
查尔斯让他的同事拉赫大声地数数,而他将一个手机大小的磁线圈对准拉赫的前额。
“一、二、三”,拉赫数着。
但当查尔斯把线圈开关打开后,拉赫很快就说不出话了,而是含混地重复着类似“四”的发音。
查尔斯把开关关上后,拉赫又“四、五、六”地数下去了。
“太奇怪了”!拉赫说:“单词就在嘴边却说不出来,和做梦时手脚不听使唤的感觉一样。
”在这个实验中,查尔斯通过磁场刺激,影响了拉赫的一部分大脑。
他使用的方法叫穿颅磁力刺激法,简称TMS。
TMS的工作原理非常简单:8字形线圈内短暂电流在千分之一秒内产生强磁场,它在小范围内又产生了一个电场,作用于大脑表皮下几厘米的地方,从而使大脑的神经细胞反应异常。
磁与人类文明教案
《5.1磁与人类文明》教学设计紫阳县毛坝中学杨明时2009年11月30日教学目标：知识与能力：了解中国对磁的认识和了解磁在现代生活中的利用。
方法与过程：通过图片展示、资料收集、交流、动手实验等方式认识磁现象。
情感态度价值观：树立爱国主义的理想，关注科技发展。
重点：了解磁现象在生产、生活中的应用。
初步分析常见的磁现象的原理。
难点：区分软磁性与硬磁性材料，体会磁在科技发展中的重要性。
教学过程：一、导入新课，激发兴趣。
1、前几章我们学习了电场的有关知识，从这一章我们开始学习有关磁场及电磁场的有关知识。
2、中国是四大文明古国之一，中国古代科技在世界上遥遥领先，其中四大发明给世界带来了深远的影响。
有哪四大发明呢？（学生回答）。
3、多媒体展示课题。
二、指南针探究。
1、多媒体展示指南针图片。
2、提问：①、通常指南针为什么能指示南北？②、指南针指示的是正南和正北吗？③、如果在地磁场南北两极点上，你还能用指南针判断周围的方向吗？④、如果周围有强磁体，指南针还能正确地指示方向吗？3、活动与讲解。
①、结合问题“①通常指南针为什么能指示南北？”讲解地磁场。
②结合问题“②、指南针指示的是正南和正北吗？”讲解磁偏角。
③、结合问题“③、如果在地磁场南北两极点上，你还能用指南针判断周围的方向吗？④、如果周围有强磁体，指南针还能正确地指示方向吗？”探究其他磁场对指南针的影响，认识指南针的局限性。
三、磁铁的认识。
1、通过学生回忆及展示磁铁照片认识磁铁。
2、学生动手，探究磁体间相互作用及材料的磁化。
3、讲解材料的分类、软磁性材料、硬磁性材料。
四、思考交流：生活中及工业上的磁现象有哪些应用？通过多媒体展示信息浏览中的磁悬浮列车、磁法勘探、计算机磁盘、核磁共振、电磁起重机、录音带、录像带、形形色色的磁卡、回旋加速器等使学生了解相关发展五、重点讲解、知识应用。
讲解计算机磁盘信息记录过程。
六、课外作业。
通过课后学习熟悉相关概念、解决未知疑团。
沪科版3—1第五章课程标准与教材解读
课程标准与教材分析沪科版物理选修3-1第五章磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明一、新课标要求：《磁与人类文明》是沪科版物理选修3-1第五章磁场与回旋加速器第一节。
内容包括磁性、磁体、磁极、磁化等概念以及磁极间相互作用规律，是后续学习的知识基础；在研究磁体两端磁性最强时用转化法进行研究，是后续实验常用的方法之一。
和以前版本相比，内容有较大减少：以我国四大发明之一的“指南针”作引子，突显爱国教育，强调课程育德；加强可操作实验，体现物理学科特色。
做好学生实验及演示实验，通过实验来感知概念或规律，是本节的主要特色。
依据以上分析，我确定本课的学习目标如下：知识与技能目标1、知道磁体有吸铁性和指向性，能运用指向性辨别方向；2、知道磁极，能判断磁体的南极和北极；3、知道磁极间的相互作用规律；4、了解磁化现象，能将钢针磁化。
过程与方法目标经历实验、交流、展示等环节，继续学习运用“转化法”研究物理问题，体验物理实验过程，实践自主学习与合作交流的学习方法。
情感态度与价值观目标1、通过了解我国古代在磁的研究方面取得的成就，激发爱国热情，进一步提高学生学习物理的兴趣。
2、通过合作实验和展示交流训练合作学习的态度和意识。
二、考纲分析教学重点1、实验验证磁性、磁极、磁化的概念；磁极间的相互作用规律。
（自学课本知其然，实验验证知其所以然，所以以实验为教学重点。
主要通过操作实验和交流实验来突破）2、运用转化法研究磁极。
（转化法是初中物理常用研究方法，也是后续学习的基础。
主要通过演示实验、交流实验、举例分析来突破）教学难点实验设计。
（学生对“自由转动”、“实验条件的把握”都感到较难，通过学生实验、教师巡视点拔、交流实验来突破）三、学情分析1、年龄特征：八年级学生正处于发育、成长阶段,他们思维活跃，求知欲旺盛，喜欢动手动脑，对直观内容比较感兴趣，具有强烈的操作兴趣，处于从形象思维向抽象思维过渡时期。
2、认知基础：学生在小学科学课中已学过有关磁现象的初步知识，通过近一年的物理学习，对物理概念、物理规律的学习并不陌生。
5.1磁与人类文明-沪科教版选修3-1教案
5.1 磁与人类文明-沪科教版选修3-1教案一、教学内容1. 磁的特性及应用•磁性物质的种类及磁性体的分类•磁性材料在工业、生活中的应用2. 磁场的产生及测量•磁场的概念、性质和特点•磁场的产生和测量，以及应用3. 磁电效应及其应用•磁电效应的概念•基本的电动势规律、法拉第电磁感应定律和电动机动力学二、教学目标1.熟练掌握磁性材料的种类、磁性体的分类。
2.熟悉磁性材料在工业和生活中的应用。
3.掌握磁场的概念、性质、特点和产生测量，以及应用。
4.熟悉磁电效应的概念和基本的电动势规律、法拉第电磁感应定律和电动机动力学。
三、教学重点和难点1. 教学重点•磁性材料的种类、磁性体的分类以及应用。
•磁场的概念、性质、特点和产生测量，以及应用的掌握和熟悉。
•磁电效应的概念和基本规律的熟悉和掌握。
2. 教学难点•磁场的概念、性质、特点和产生测量，以及应用的深度理解和应用能力的提高。
•磁电效应的基本规律的深度理解和应用能力的提高。
四、教学策略1. 教学方法本节课主要采用讲授、实验结合的教学方法。
2. 教学手段利用多媒体手段进行教学，提供多种学习资源和实验环节，提高学生对知识的理解和应用能力。
五、教学过程设计1. 课前预习•学生对磁性材料和磁场的概念进行预习。
•在本单元的课本中找到相应的学习资源，预习相关知识。
2. 导入新课在课堂上介绍磁性材料的相关知识，引入磁场的概念和特性。
3. 讲解重点内容•磁性材料的种类，磁性体的分类和应用。
•磁场的概念、特性、产生和测量，以及应用。
•磁电效应的概念和基本规律。
4. 实验环节分小组进行实验，观察磁场的产生和测量，以及磁电效应的实验，加深对相关知识的理解。
5. 作业布置•在家中进行课本上的练习和复习。
•查找相关知识资料，探究磁性材料在不同领域的应用。
六、教学评价1. 课堂表现评价•认真听讲并有提问。
•积极参与实验讲解和实验操作。
2. 作业评价•完成作业，准确答题。
•主动查找相关知识资料，并探究磁性材料在不同领域的应用。
沪科版3-1选修三5.1《磁与人类文明》WORD教案2
5.1磁与人类文明一、创设情境，引入新课（6min）学〖师〗上几章我们学习了“电”的知识，知道了电流、电压和电阻的概念，并对日常生活中常见的电现象进行了解释，下面我们要学习一个与电联系非常紧密的现象，那就是“磁”现程象，我们把这一章叫做电与磁。
（板书课题）大家听说过这样的故事吗?序1 •秦始皇统一中国以后，建造了规模宏大的阿房宫，为了防范刺客，聪明的工匠们修建了奇特的阿房宫的北门，一旦有人身怀铁器，立刻就会被发现。
这是怎么回事呢？2 .在加拿大东海岸，有一个神奇而令人生畏的世百尔岛，来往的船只只要一靠近它，不但指南针失灵，还会把船吸向海底，造成触礁沉没。
学习了今天这一课，我们就会明白中的原因了。
（板书课题）二、进入新课，科学探究（一）磁现象（20min）1.磁体：有一种物体，本身就有吸铁的性质，我们把这类的物体叫做磁体。
（结合故事一）师生讨论、回答学生听讲、思考学生回答我们生活中的一些磁现象加强知识间的联系利用故事引起学生的兴趣关注身边的物理现象2 .磁极：在磁体上，不同部位吸铁能力是不同的，我们把吸铁能最强的部位叫做磁极。
磁体上一般有两个磁极。
【演示】条形磁铁对铁进行吸引，观察磁铁的不同部位所吸铁屑的多少。
【问题】磁铁的不同部位，对铁的吸引力是一样的吗？【结论】磁铁的两端对铁的吸引力大，中间小，所以我们把磁性最强的部位叫做磁极。
【练习】有两根外形一样的钢棒，甲靠近乙的中间有吸引力，而乙靠近甲的中间则没有吸引力，试判断哪根钢棒有磁性，哪根没有磁性？学生观察、并回答尽量增大实验的可见度学生回答小知识后紧跟练习，可以及时巩固3.磁体的指向性：【演示】把一个条形磁体用细线悬挂起来，发现它的一端总是指南，另一端总是指北。
于是人们根据这个现象，将磁体的两极进行命名：南极：磁体静止时指南的那一端叫做南极（S极）北极：磁体静止时指北的那一端叫做南极（N极）〖介绍指南针〗指南针就是一个小磁针。
1•它是我国的四大发明之一；2 •它对航海事业的发展起到了极大的促进作用。
高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 5.1 磁与人类文明 5.2 怎样描述磁场学案 沪科版选修31
5.1 磁与人类文明5.2 怎样描述磁场了解地球的磁场．[知识梳理]一、地磁场及磁性材料1．地磁场(1)地磁场的两极：地球周围存在着磁场，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近．(2)磁偏角：用一个能自由转动的小磁针观察地磁场方向时，可以看到它的磁极一般并不指向地理的正南正北方向，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫作磁偏角．2．磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程．(2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫作退磁或去磁．(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料．二、磁场的描述1．磁感线(1)磁感线是在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点磁场的方向上．(2)物理学中把磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫作匀强磁场．2．条形磁体和蹄形磁体的磁感线磁体都有两个磁极，在外部磁感线从北极指向南极，在内部从南极指向北极，它是一系列闭合的曲线．图511三、磁场的定量描述1．磁通量Φ 磁场中穿过某一面积的磁感线的条数叫作穿过这个面积的磁通量．2．磁感应强度B(1)垂直穿过某单位面积上的磁通量叫作磁感应强度．(2)公式：B ＝ΦS. (3)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb ；磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T ＝1 Wb 1m 2. (4)矢量：磁感应强度是一个既有大小又有方向的物理量，是矢量，磁场中某点的磁感应强度方向是过该点的磁感线的切线方向，也就是放在该点的小磁针N 极的受力方向．[基础自测]1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)(1)磁感线是用细铁屑排列而成的真实的曲线．(×)(2)磁感线能表示磁场的强弱和方向．(√)(3)地理的南北两极与地磁场的南北极并不重合，地磁场的北极在地理北极附近．(×)(4)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√)(5)穿过某一面积的磁通量为零，则磁感应强度一定为零．(×)(6)磁感应强度的方向就是磁感线的方向．(×)【提示】(1)× 磁感线不是真实存在的．(3)× 地磁场北极在地理南极附近．(5)× 穿过某一面积的磁通量为零，磁感应强度不一定为零．(6)× 磁感线某点的切线方向表示该点磁感应强度的方向．2．关于磁感线，下列说法中正确的是( )【导学号：69682243】A ．两条磁感线的空隙处不存在磁场B．磁感线总是从N极到S极C．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D．两个磁场叠加的区域，磁感线可能相交C[磁感线是为了形象地描绘磁场而假设的一组有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向都表示该点的磁场方向，曲线疏密表示磁场强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误．]3．如图512所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是( )图512A．地球周围有电场B．地球周围有磁场C．月球周围有磁场D．太阳周围有磁场B[地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B对．] 4．关于磁通量，下列说法中正确的是( )【导学号：69682244】A．磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B．在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大C．磁通量大，磁感应强度不一定大D．把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大C[磁通量是标量，磁通量大小Φ＝BS⊥＝BS cos θ，与B、S、θ均有关系．故C正确．][合作探究·攻重难]1(1)为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在．(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱．(3)磁感线的方向：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极．(4)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断．(5)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．2．磁感线与电场线的比较图513关于磁感线的描述，下列说法中正确的是( )A ．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致B ．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C ．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D ．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交思路点拨：①磁感线的疏密可以表示磁场的强弱，磁感线的方向可以用来确定磁场的方向． ②磁感线永远不相交．A [磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一簇有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B 错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C 错；两个磁场叠加，描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，磁感线不相交，所以D 不正确．]磁感线的五个特点(1)磁感线是假想的，不是真实存在的线．(2)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场方向．(3)磁感线是闭合曲线．(4)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱．(5)磁感线不能相交或相切．[针对训练]1．(多选)关于磁感线，下列说法正确的是( )A．磁感线可以表示磁场的强弱和方向B．小磁针N极在磁场中的受力方向，即为该点磁感线的切线方向C．沿磁感线方向，磁场减弱D．磁感线是闭合曲线，没有起始点ABD[磁感线的疏密表示磁场强弱，切线表示磁场方向，故A正确．沿磁感线方向，磁场可能增强也可能减弱，故C错．小磁针N极的受力方向是磁感线的切线方向，故B正确．磁感线是闭合曲线，无起始点，故D正确．]2．(多选)下列关于电场线和磁感线的说法正确的是( )【导学号：69682245】A．二者均为假想的线，实际上并不存在B．实验中常用铁屑来模拟磁感线形状，因此磁感线是真实存在的C．任意两条磁感线不相交，电场线也是D．磁感线是闭合曲线，电场线是不闭合的ACD[两种场线均是为形象描绘场而引入的，实际上并不存在，故A对，B错；任意两条磁感线或电场线不能相交，否则空间一点会有两个磁场或电场方向，故C对；磁体外部磁感线由N 极指向S极，内部由S极指向N极，故磁感线是闭合的曲线，而电场线始于正电荷，终于负电荷，故不闭合，D对．]1(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直．(2)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积．2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的变化量公式：ΔΦ＝Φ2－Φ1.(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.如图514所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为________．若使框架绕OO′转过30°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化是________．图514思路点拨：①计算磁通量时，首先要确定与磁感线方向垂直的有效面积．②磁通量有正负，若初始位置磁通量为Φ，则线圈平面转过180°时磁通量变为－Φ.【解析】(1)初始位置时，S⊥B，故Φ1＝BS.(2)框架转过30°时，Φ2＝BS cos 30°＝32 BS.(3)框架转过90°时，S∥B，故Φ3＝BS cos 90°＝0.(4)从初始位置转过180°的过程中，规定初始位置时穿过方向为正，则Φ1＝BS，Φ2＝－BS，故ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－2BS.【答案】BS32BS0 －2BS有关磁通量的四点提醒(1)平面S与磁场方向不垂直时，要把面积S投影到与磁场垂直的方向上，即求出有效面积．(2)可以把磁通量理解为穿过面积S的磁感线的净条数．相反方向穿过面积S的磁感线可以互相抵消．(3)当磁感应强度和回路面积同时发生变化时，ΔΦ＝Φt－Φ0，而不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS 计算．(4)磁通量有正负，但其正负不表示大小，也不表示方向，仅是为了计算方便而引入的．[针对训练]3．如图515所示，边长为L 的n 匝正方形线框abcd 内部有一边长为L 2的正方形区域的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B .下列有关的说法正确的是( )【导学号：69682246】图515A ．穿过线框abcd 的磁通量为BL 2B ．穿过线框abcd 的磁通量为nBL 2C ．穿过线框abcd 的磁通量为BL 24 D ．穿过线框abcd 的磁通量为nBL 24 C [磁通量Φ＝BS ，与线圈匝数无关，式中的S 为在磁场中且与磁场垂直的面积，所以Φ＝B ·L 24，C 正确．] 4.如图516所示，在条形磁铁中部垂直套有A 、B 两个圆环，设通过线圈A 、B 的磁通量分别为ΦA 、ΦB ，则( )图516A ．ΦA ＝ΦBB ．ΦA <ΦBC ．ΦA >ΦBD ．无法判断B [在条形磁铁的周围，磁感线是从N 极出发，经外空间磁场由S 极进入磁铁内部．在磁铁内部的磁感线从S 极指向N 极，又因磁感线是闭合的平滑曲线，所以条形磁铁内外磁感线条数一样多，从下向上穿过A 、B 环的磁感线条数一样多，而从上向下穿过A 环的磁感线多于B 环，则从下向上穿过A 环的净磁感线条数小于B 环，所以通过B 环的磁通量大于通过A 环的磁通量．][当 堂 达 标·固 双 基]1．指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具．关于指南针能指示南北方向是由于( )A ．指南针的两个磁极相互吸引B．指南针的两个磁极相互排斥C．指南针能吸引铁、钴、镍等物质D．地磁场对指南针的作用D[用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极是地磁的N极，地球的北极是地磁的S极，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向，因此选项D正确，A、B、C错误．]2．一根钢条靠近磁针的磁极，磁针被吸引过来，则( )【导学号：69682247】A．钢条一定具有磁性B．钢条一定没有磁性C．钢条可能有磁性，也可能没有磁性D．条件不足，无法判断C[小磁针被吸引过来，可能是钢条与小磁针的一端是异名磁极相互吸引，也可能是不带磁性的钢条与磁体相互吸引，所以钢条可能有磁性，也可能没有磁性．故C正确．] 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D[地理南北极与地磁南北极不重合，所以地磁场方向与经线有夹角，A错；地磁场方向不与地面平行，B错；地磁场的方向从南指向北，C错；在地磁南北极附近，磁场方向是与地面垂直的，地磁南极上空，地磁场的方向竖直向下，D对．]4．下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( )【导学号：69682248】A．磁感线可以形象地描述各点磁场的方向B．磁感线是磁场中客观存在的线C．磁感线总是由磁铁的N极指向S极D．实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线A[磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，但它不是客观存在的线，可用细铁屑模拟．在磁铁外部磁感线方向由N极到S极，但内部是由S极到N极．故只有A正确．] 5．(多选)面积为2.5×10－2m2的矩形线圈放在磁感应强度为4.0×10－2T的匀强磁场中，则穿过线圈的磁通量可能是( )A．10×10－2 Wb B．1.0×10－3 WbC．1.0×10－4 Wb D．0BCD[线圈与磁场垂直时，通过它的磁通量最大，且Φm＝BS＝1.0×10－3 Wb.线圈与磁场平行时，通过它的磁通量为0.故通过线圈的磁通量范围是0≤Φ≤1.0×10－3 Wb.所以A错，B、C、D对．]。
高中物理第5章磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明素材沪科版选修31
高中物理第5章磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明素材沪科版选修31教学建议磁与人类文明一节的教学中,主要是让学生知道磁是自然界一些物质与生俱来的性质,如我们的地球以及宇宙中许多行星都具有磁性。
我们的祖先很早就发现了物质的这一性质并发明了指南针和指南车。
用哲学家培根对这一发明的评价,让学生感悟一项发明往往会导致一种新的社会事业或产业的产生与发展。
同时还要让学生知道自古至今人类从来就没有停止过对磁现象研究的脚步,进而介绍形形色色磁性材料的广泛应用,使学生比较充分地领悟人类研究磁现象的价值并产生了解磁现象和研究磁现象的兴趣。
地球的磁场教学在“明白地理的南北极和地磁的南北极的区别,知道存在磁偏角,介绍沈括对磁偏角的研究,用一个条形磁铁来模拟地球,说明小磁针静止时为什么会指向地球的南北极”的基础上,对磁偏角,作了更细致的描述。
教学中除指导学生阅读教材了解这些知识外,还应让学生认识并能够清楚地表述地磁场的空间立体分布情况。
锻炼学生的空间想象和空间表述能力,对后续学习是有很大帮助的。
由于磁现象在学生平时的学习、生活中都有了一定的基础,所以认识起来不会存在大的困难,但他们对磁现象的认识还很肤浅,有的还不统一,所以加强演示实验还是很有必要的。
对于生活中一些能记录磁信息的东西,学生比较新奇,他们见到的也不多、不全,上课时多拿一些磁卡之类的东西展示,学生的兴趣能得到很好的提高。
参考资料磁力对大脑的影响美国佐治亚州亚特兰大Emory大学的神经学专家查尔斯做了一个实验。
查尔斯让他的同事拉赫大声地数数,而他将一个手机大小的磁线圈对准拉赫的前额。
“一、二、三”,拉赫数着。
但当查尔斯把线圈开关打开后,拉赫很快就说不出话了,而是含混地重复着类似“四”的发音。
查尔斯把开关关上后,拉赫又“四、五、六”地数下去了。
“太奇怪了”!拉赫说:“单词就在嘴边却说不出来,和做梦时手脚不听使唤的感觉一样。
”在这个实验中,查尔斯通过磁场刺激,影响了拉赫的一部分大脑。
高中物理选修31沪科版课件：5.1 磁与人类文明 (共18张PPT)
一次航行美洲时才发现了地磁偏角,比沈括的发现晚了约四百年,所以选项
A、B、D 正确。
答案:ABD
一
二
三
二、我们生活在天然磁场——地磁场中
1.地磁场
地球本身是一个大磁体,它的 N 极位于地理南极附近,S 极位于地理北
极附近。如图所示。
• You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
•
一
二
三
三、形形色色的磁性材料
1.磁化与退磁
(1)磁化:使磁性材料获得磁性的过程叫磁化。任何物质在外磁场中都
能或多或少地被磁化。
(2)退磁:磁性材料被磁化后,在一定条件下失去磁性的过程。
•10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/152021/9/152021/9/159/15/2021 6:59:05 AM
•11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/152021/9/152021/9/15Sep-2115-Sep-21
能工作。
答案:AD
1
2
3
4
5
)
5.(多选)以下说法中正确的是(
A.只有两个磁铁相互接触时,才能发生相互作用
B.把一根条形磁铁从中间折断,则被分开的两部分只有 N 极或 S 极
C.极光现象与地球的磁场有关
D.人们用来代步的电动自行车中存在磁体
解析:磁铁的周围存在一种特殊的物质——磁场,磁铁间不接触时也可以通
2019-2020学年高中物理沪科版选修3-1学案：第5章 5.1 磁与人类文明、5.2 怎样描述磁场 Word版含答案
5.1磁与人类文明、5.2怎样描述磁场1.了解我国古代在磁方面的成就，知道地磁场及认识各种磁性材料.2.知道磁感线的定义，知道条形磁体的磁感线分布及磁感线的特点.(重点)3.知道磁通量是定量描述磁场的物理量，知道磁通量的概念，并会进行计算.(重点)4.了解磁感应强度，知道其方向的规定.(重点、难点)一、改变人类活动的发明指南针是我国古代四大发明之一，我国古人利用磁石指向南北的特性发明了指示方向的司南，在古代这种器具称为“指南针”.指南针的发明，促进了人类文明的传播，使航海事业得到了发展.二、地磁场及磁性材料1.地磁场(1)定义：地球周围存在磁场，这个磁场叫地磁场Ｗ.(2)地理南北极与地磁南北极的关系：指南针在静止时沿地球南北取向，这表明地球是一个大磁体.地磁的N极(北极)位于地理的南极附近，地磁的S极(南极)位于地理的北极附近.(3)磁偏角地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为11°，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角Ｗ.2.形形色色的磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程.(2)退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫做退磁或去磁Ｗ.(3)磁性材料的分类根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料Ｗ.磁化后容易退磁的物质叫做软磁性材料，不容易退磁的物质叫做硬磁性材料Ｗ.(4)计算机磁盘及磁盘驱动器计算机磁盘是在盘片上均匀地涂上一层极薄的磁性材料构成的，盘片是软塑料薄膜的叫软盘，盘片是硬的铝片或陶瓷片的叫硬盘Ｗ.盘片按指定格式被磁化，就成了能保存信息的磁盘.三、磁场的描述1.磁场的形象描述(1)实验观察磁感线的分布 ①磁感线：是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都在该点磁场的方向上. ②磁感线的疏密表示磁场的强弱Ｗ. ③磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，从N 极指向S 极；在磁体内部，由S 极指向N 极Ｗ.(2)匀强磁场 磁感应强度大小、方向处处相同的磁场叫匀强磁场，匀强磁场的磁感线是一些间距相同的平行直线.1.在用实验观察时，细铁屑的分布是磁感线吗？提示：不是.2.磁场的定量描述(1)磁通量①定义：设在匀强磁场中有一个与磁感线方向垂直的平面，若穿过该平面的磁感线有Φ条，我们就称穿过这个平面的磁通量为Φ.②单位：韦伯，简称韦，符号是Wb Ｗ.1 Wb ＝1 T ·m 2③磁通量是标量，但有正负.(2)磁感应强度①定义：垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度.②定义式：B ＝ΦS. ③单位：特斯拉，简称特Ｗ.符号是T Ｗ.1 T ＝1 Wb m 2④磁感应强度是矢量，自由小磁针静止时N 极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向.2.穿过某一面积的磁感线条数越多，该处的磁场就越强吗？提示：不一定，穿过某面积的磁感线条数不仅和磁感应强度有关还与该面的放置方式有关.对地磁场的认识学案导引1.指南针指南的原因是什么？2.地磁场的分布和条形磁铁形成的磁场一样吗？1.地磁场：地球本身是一个磁体，附近存在的磁场叫地磁场，地磁的南极在地球北极附近，地磁的北极在地球南极附近，磁感线分布如图所示.2.地磁场的分布特点(1)地磁体周围的磁场分布：与条形磁铁周围的磁场分布情况相似.(2)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.(3)在赤道正上方，距离地球表面高度相等的各点，磁场的强弱相同，且方向水平向北.(4)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.3.指南针指南的原因地球的磁场很弱，其表面的磁场比一条小磁铁近旁的磁场弱得多，然而，能自由旋转的小磁针已显示出地磁场对它的作用，指南针正是利用这一原理制成的.人们使用指南针以防止旅游、探险时迷路.地球是一个大磁体：①在地面上放置一个小磁针，小磁针的南极指向地球的北极；②地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③[思路点拨] 解决此类问题应先明确地磁场的分布特点及地球表面各处地磁场的方向.[解析]本题考查地磁场的特点与分布，地磁场与条形磁铁的磁场相似，主要有三个特点：(1)地磁场的N极在地理南极附近，S极在地理北极附近，磁感线分布如图所示.(2)在磁场B的水平分量(B x)总是从地理南极指向北极，而竖直分量(B y)则南北相反，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，距离地球表面相等的各点，磁感应强度相等，且方向水平向北.故正确答案为D．[答案] D本题易误认为①⑤也正确，误认为①正确的原因是受“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的影响，简单套用这一结论而不理解指南针指南北的原理.误认为⑤正确的原因是不清楚地磁场的分布情况.以后在解决此类问题时应弄清物理现象的原理，指南针的指向取决于指南针所处位置的磁场方向，其N极指向该处磁场方向，地磁场由南向北，其方向并非与地面平行，所以小磁针的南极指向地球南方.1.关于地磁场下列说法中正确的是()A．地理位置的南、北极即为地磁场的南、北极B．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理南极C．在赤道上的小磁针的N极在静止时指向地理北极D．地磁场在地表附近某处有两个分量，水平分量指向地理的北极附近，竖直分量一定竖直向下解析：选C．根据地磁场的特点可知：地理北极附近为地磁场南极，地理南极附近为地磁场北极，但并不重合，A错误；小磁针由于受到地磁场的作用，静止时，N极总指向地理北极，B错误，C正确；在赤道正上方，地磁场方向水平向北，在南半球地磁场的竖直分量向上，在北半球竖直分量向下，D错误.对磁感线的进一步理解学案导引1.磁感线就是磁体周围的磁场吗？2.如何用磁感线说明磁场的特点？1.对磁感线的理解(1)磁感线是为了形象地研究磁场而假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线.(2)磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线较密的地方磁场较强，磁感线较疏的地方磁场较弱.(3)磁场中某一点，磁感线的方向、磁场的方向和小磁针静止时N极所指的方向，三者是一致的.(4)任意两条磁感线不能相交，也不能相切.(5)没有画磁感线的地方，并不表示那里没有磁场的存在.通过磁场中的任意一点总能而且只能画出一条磁感线.(6)磁场中的任意一条磁感线都是闭合曲线.2.磁感线与电场线的比较比较项目磁感线电场线相似点意义用来形象地描述磁场方向和强弱而假想的线用来形象地描述电场方向和强弱而假想的线方向某点的切线方向为磁场方向，也是小磁针N极的受力方向某点的切线方向为电场方向，也是正电荷受电场力的方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱特点在空间不相交在空间不相交不同点闭合曲线始于正电荷或无穷远处，止于负电荷或无穷远处，不是闭合曲线强弱——线的疏密；方向的唯一性——空间任一点场线不相交.(2)从两种场的区别理解两种场线的区别：电场——正负电荷分离——电场线有始、终(不闭合)；磁场——N、S极不分离——磁感线闭合.(3)在没有画磁感线的地方，并不表示没有磁场存在.(4)若多个磁体或电流的磁场在空间某区域叠加，磁感线描述的是叠加后的磁场的磁感线分布情况，不能认为该区域有多条磁感线相交.关于磁场、磁感线，下列说法正确的是()A．磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的B．磁铁周围磁感线的形状，与铁屑在它周围排列的形状相同，说明磁场呈线条形状，磁感线是磁场的客观反映C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．磁感线类似电场线，它总是从磁体的N极出发，至S极终止[思路点拨] 解此题要注意两点：(1)磁场的物质性(2)磁感线的特点及用途[解析]磁针放在磁体的周围受到力的作用，说明磁体在周围空间产生了磁场，磁场是一种客观物质，由此可知选项A是错误的；人们为了形象地描绘磁场，用图形——磁感线将抽象的磁场描绘出来，磁感线是假想的曲线，客观上并不存在，铁屑在磁场中被磁化为小磁针，在磁场的作用下转动，最终规则地排列起来，显示出磁感线的分布特点，并非磁场的客观反映.电流的磁场和磁体的磁场的磁感线都是闭合曲线，在磁体外从N极到S极，在磁体内从S 极到N极，而电场线从正电荷出发到负电荷终止，不闭合.由此可知选项B、D是错误的，选项C正确.[答案] C用磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它是一种理想化模型，并不真正存在.由于磁体的N极和S极是不可分离的，所以磁感线总是闭合的曲线，可以这样理解和记忆：磁感线——N、S极不可分离——磁感线闭合.2.关于磁感线的说法，正确的是()A．磁感线总是从N极出发，终止于S极B．磁感线是客观存在的、肉眼看不见的曲线C．磁感线上任一点的切线方向表示该点磁场的方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱D．磁感线就是磁场中铁粉排列成的曲线解析：选C．磁感线是闭合不相交的、假想的、实际不存在的线.是为了形象描述磁场而引入的线.故选C．磁通量和磁感应强度学案导引1.磁通量是如何定量描述磁场的？磁通量和磁感线间有什么关系？2.磁通量越大，磁场就越强吗？磁场的方向能用磁通量表示吗？1.对磁通量的理解(1)关于磁通量也可以这样定义：在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直磁场的面积S的乘积，叫做穿过这个面积的磁通量.(2)若平面与磁场垂直Φ＝BS.若平面与磁场不垂直①Φ＝BS cos α(α为S与垂直于B的平面间的夹角)②Φ＝BS sin θ(θ为B与平面间的夹角)由此可见，在计算磁通量时一定要注意α、θ角的位置.(3)磁通量虽然是标量，但有正、负，若规定磁感线从某一侧穿入平面时为正值，则从该侧穿出平面为负值.从两个相反方向穿过某一平面的磁通量可相互抵消.(4)在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ＝BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积.如图所示，在水平方向的匀强磁场中，平面abcd与垂直于磁感线方向的平面的夹角为θ，则穿过面积abcd的磁通量应为Φ＝B·S cos θ.S cos θ即为面积S在垂直于磁感线方向的投影，我们称之为“有效面积”.若磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁感线条数为Φ1，反向磁感线条数为Φ2，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数(磁通量的代数和)，即Φ＝Φ1－Φ2.2.磁感应强度的理解(1)磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量，其作用相当于用电场强度描述电场.磁场中穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度.(2)磁感应强度越大的地方，磁感线越密集.(3)磁场中某点的磁感应强度的大小取决于磁场本身，与其他因素无关.(4)磁感应强度有方向，其方向也就是该处的磁场方向，与该处的磁感线的切线方向相同，也与放在该处的小磁针的N 极的受力方向相同.一边长为10 cm 的正方形线圈放在匀强磁场中，当线圈平面与磁场方向成30°角时，若通过线圈的磁通量为2.5×10－3 Wb ，则该磁场的磁感应强度B 为多少？[思路点拨][解析] 线圈垂直于磁场方向的面积S ＝L 2sin 30°＝0.1×0.1×12 m 2＝5×10－3m 2，则B ＝ΦS ＝2.5×10－35×10－3T ＝0.5 T. [答案] 0.5 T利用公式B ＝ΦS进行计算时，必须明确B 与S 垂直的前提，若不垂直时可采用两种方法处理：(1)将面积S 向垂直磁场方向投影.(2)将磁感应强度B 进行分解，利用与面积垂直的磁感应强度的分量.3.关于磁通量，下列说法中正确的是( )A ．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B ．磁通量越大，磁感应强度越大C ．通过某一平面的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度解析：选C．磁通量是标量，没有方向，故A不对.由Φ＝BS知Φ是由B和S两个因素决定，Φ越大，有可能是由于S较大造成的，所以，认为磁通量越大，磁感应强度越大是错误的，由Φ＝BS⊥知，当线圈平面与磁场平行时，S⊥＝0，Φ＝0，但磁感应强度B不为零，故C对，磁通量和磁感应强度是两个不同的物理量，故D不对.典型问题——磁感应强度的叠加磁感应强度是矢量，当空间存在几个磁体(或电流)时，每一点的磁场为各个磁体(或电流)在该点产生磁场的矢量和.磁感应强度叠加时遵循平行四边形定则.如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流.A、O、B在M、N的连线上，O为MN的中点，C、D 位于MN的中垂线上，且A、B、C、D到O点的距离均相等.关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是()A．O点处的磁感应强度为零B．A、B两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C．C、D两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D．A、C两点处的磁感应强度的方向不同[解析]根据安培定则判断：两直线电流在O点产生的磁场方向垂直于MN向下，O点的磁感应强度不为0，故选项A错误；A、B两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故选项B错误；根据对称性，C、D两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，故选项C正确；A、C两点处的磁感应强度方向相同，故选项D错误.[答案] C(多选)如图所示，两根平行长直导线相距2l，通有大小相等、方向相同的恒定电流，a、b、c是导线所在平面内的三点，左侧导线与它们的距离分别为l2、l和3l.关于这三点处的磁感应强度，下列判断正确的是()A．a处的磁感应强度大小比c处的大B．b、c两处的磁感应强度大小相等C．a、c两处的磁感应强度方向相同D．b处的磁感应强度为零解析：选AD ．磁感应强度为矢量，由安培定则可判断每根导线在其左侧产生的磁场方向向里，在其右侧产生的磁场方向向外.因导线中电流相等，每条导线在离导线越近处产生的磁场越强，故B a >B c ，选项A 正确.而b 处因两根导线产生的磁感应强度大小相等，方向相反，故b 处磁感应强度为零，选项D 正确.[随堂检测]1.指南针是我国古代四大发明之一，东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，关于指南针能指示南北方向是由于( )A ．指南针的两个磁极相互吸引B ．指南针的两个磁极相互排斥C ．指南针能吸引铁、钴、镍等物质D ．地磁场对指南针的作用解析：选D ．用指南针指示方向，是由于地球本身是一个大磁体，地球的磁场对磁体产生力的作用，地球的南极在地磁的N 极附近，地球的北极在地磁的S 极附近，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故指南针指示南北方向，因此选项D 正确，A 、B 、C 错误.2.雪龙号南极科考船从南极出发，赴澳大利亚海域附近参与MH370搜寻工作，若沿途不断测量地磁场的强弱和方向，测量结果可能是( )A ．地磁场的大小一直不变，磁场方向始终沿正南、正北方向B ．地磁场的大小不断变化，磁场方向始终沿正南、正北方向C ．地磁场的大小一直不变，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角D ．地磁场的大小不断变化，磁场的方向与正南、正北方向间有一较小的偏角解析：选D ．磁极附近磁场最强，故磁场大小不断变化.地磁场N 极在地理南极附近，但不重合，故D 正确.3.(多选)关于磁通量，下列说法中正确的是( )A ．穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B ．穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大C ．匝数为N 的线圈放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，线圈面积为S ，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为BSD ．穿过垂直于磁感应强度方向的某一个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量的绝对值解析：选CD ．公式B ＝ΦS的应用条件是B ⊥S ，当B 与S 不垂直时，B 或S 取有效值.当B 与S 平行时，Φ＝0，但B 不一定等于0，所以A 、B 错.Φ＝BS 与线圈的匝数无关，只与线圈面积和磁感应强度有关，所以C 对.穿过垂直于磁感线方向平面的磁感线的条数为穿过此平面的磁通量，故D对.4.(多选)关于磁感线的性质和概念，下列说法正确的是()A．磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度的方向B．磁场中任意两条磁感线均不相交C．铁屑在磁场中的分布曲线就是磁感线D．磁感线总是从磁体的N极指向S极解析：选AB．磁感应强度的方向就是磁场的方向，磁感线的切线方向就是磁场方向，因此选项A是正确的；两条磁感线相交就说明在两线相交处有两个切线方向，即两个磁感应强度方向，这是不可能的，磁场中某点磁感应强度是唯一确定的，磁感应强度的方向也只有一个，因此两条磁感线不能相交，选项B是正确的.磁感线是为形象描述磁场的磁感应强度分布而假想的一组曲线，不是真实存在的，但铁屑的分布曲线只能证明磁感线描述磁场的方法是正确的，而铁屑不是磁感线，选项C是错误的.在通电螺线管内部，在条形磁体内部的磁感线应是从S极指向N极，选项D错误.5.如图所示，有一个垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1.0 cm.现在纸面内先后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1.0 cm，10匝；B线圈半径为2.0 cm，1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝.问：(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量各改变多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C中的磁通量改变多少？解析：(1)A线圈半径为1.0 cm，正好和圆形磁场区域的半径相等，而B线圈半径为2.0 cm，大于圆形磁场区域的半径，但穿过A、B线圈中的磁感线的条数相等，因此在求通过B线圈中的磁通量时，面积S只能取圆形磁场区域的面积.设圆形磁场区域的半径为R，改变前线圈磁通量Φ1＝B1πR2，改变后线圈磁通量Φ2＝B2πR2，对线圈A，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1.0×10－2)2 Wb＝1.256×10－4Wb，对线圈B，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×(1.0×10－2)2 Wb＝1.256×10－4Wb.(2)原图中线圈平面与磁场方向垂直，若用公式Φ＝BS sin θ求磁通量，此时θ1＝90°；当磁场方向转过30°角时，磁场方向与线圈平面之间的夹角为θ2＝60°.对线圈C：设C线圈的半径为r，Φ1＝Bπr2sin θ1，Φ2＝Bπr2sin θ2，磁通量的改变量：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(sin 90°－sin 60°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb.答案：(1)ΔΦA＝1.256×10－4 WbΔΦB＝1.256×10－4 Wb(2)ΔΦC＝8.4×10－6 Wb[课时作业]一、单项选择题1.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，以下说法正确的是()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的D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的解析：选D．地理南北极与地磁南北极不重合，所以地磁场方向与经线有夹角即磁偏角；地磁场方向不与地面平行，它们之间的夹角称为磁仰角；在地磁极附近，磁场方向与地面是垂直的.2.磁性水雷是用一个可绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后就变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是() A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理解析：选B．军舰已被磁化，是小磁针与磁化的军舰发生作用，故属于磁极间的相互作用，B正确.3.现有甲、乙两根钢棒，当把甲的一端靠近乙的中部时，没有力的作用；而把乙的一端靠近甲的中部时，二者相互吸引，则()A．甲有磁性，乙无磁性B．甲无磁性，乙有磁性C．甲、乙均无磁性D．甲、乙均有磁性解析：选B．条形磁体两端磁性最强，中部磁性最弱，当甲的一端对乙中部没有吸引力，说明甲一定没有磁性，但不能判定乙是否有磁性，而乙的一端对甲中部有吸引力，则可判定乙有磁性，故选B．4.一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动.已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置B和位置C的过程中，下列对磁通量变化判断正确的是()A．一直变大B．一直变小C．先变大后变小D．先变小后变大解析：选C．由题图可知，线圈由A经过B到C的过程中，线圈垂直磁场方向的面积先增大后减小，通过线圈的磁通量为Φ＝BS，可见通过线圈的磁通量先变大后变小.5.如图所示，在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量ΦA与穿过B环的磁通量ΦB相比较()A．ΦA>ΦBB．ΦA<ΦBC．ΦA＝ΦBD．不能确定解析：选A．分别画出穿过A、B环的磁感线的分布如图所示，磁铁内的磁感线条数与其外部磁感线条数相等.通过A、B环的磁感线条数应该这样粗略计算，用磁铁内的磁感线总条数减去磁铁外每个环中的磁感线条数(因为磁铁内、外磁感线的方向相反).很明显，磁铁外部的磁感线通过B环的条数比A环的多，故B环中剩下的磁感线比A环剩下的磁感线条数少，故ΦA>ΦB，故A 对，B、C、D都错.6.一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量是()A．0 B．2BSC．2BS cos θD．2BS sin θ解析：选C．线圈在图示位置时，磁通量为：Φ1＝BS cos θ线圈绕ad轴向下转过180°时，磁通量为：Φ2＝－BS cos θ所以该过程中，通过线圈的磁通量的变化量为：ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|－2BS cos θ|＝2BS cos θ.二、多项选择题7.关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的物质B．磁感线可以形象地描述磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止的D．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的解析：选AB．条形磁铁内部磁感线从S极到N极，C不正确，磁感线是为了形象描述磁场而假设的一组有方向的闭合的曲线，实际上并不存在，所以选项D不正确；磁场是一种客观存在的物质，所以选项A正确；磁感线上每一点切线方向表示磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱，小磁针静止时N极受力方向和N极指向均为磁场方向，所以选项B正确.。
5.1 磁与人类文明(沪科版)
5.1 磁与人类文明撰稿人：刘永卫审稿人：张永斌授课人：日期：班级：姓名：编号：【教学目标】：1.了解古代人们发现并利用磁现象的有关情况及其对人类文明的影响.2.了解地磁场的分布、变化以及对人类生活的影响.3.了解形形色色的磁性材料【教学重点】：磁场的物质性和基本特性。
【教学难点】：磁场的物质性和基本性质。
【自主探究】1．物体具有的吸引铁、钴、镍等物质的属性叫做；具有磁性的叫做磁体；磁体上磁性最强的部分叫做；磁体有两个磁极：南极、北极。
同名磁极相互，异名磁极相互。
2．丹麦物理学家首先发现电流周围也存在着磁场。
3．磁场是存在于或电流周围空间的一种客观存在的；磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间的作用都是通过来传递的。
4．规定在磁场中的任意一点小磁针受力的方向亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点的磁场方向．5．地球本身在地面附近空间产生的磁场，叫做。
地磁场的分布大致就像一个磁铁外面的磁场。
6. 阅读课本96-97，了解古代人们发现并利用磁现象的有关情况及其对人类文明的影响。
指南针是我国古代四大发明之一，在古代这种器具称为“”。
【合作探究】任务一：阅读课本97，了解地磁场的分布、变化以及对人类生活的影响.1地球就是一个大磁体，地磁北极在地理极附近，地磁南极在地理极附近。
2他们并不重合，所以磁针严格来说并不是准确的指向南北，其间有个夹角叫 .3.地磁场的“磁极倒转”现象。
任务二：阅读课本98-99，了解形形色色的磁性材料1.磁化2.退磁3.①软磁性材料②软磁性材料应用于什么场合并举例4.①硬磁性材料②硬磁性材料应用于什么场合并举例5.①计算机磁盘是在盘面上均匀涂上构成的。
②软盘③硬盘④计算机磁盘保存图像声音和数字等信息的原理【运用探究】地理北极与地磁地理南极与地磁１．磁体的周围存在磁场。
常见的条形磁铁、蹄形磁铁周围都存在着磁场。
例1．如图1所示.放在条形磁铁磁场中的软铁棒被磁化后的极性是 ( )A ．C 棒未被磁化B ．A 棒左端为S 极C ．B 棒左端为N 极D ．C 棒左端为S 极 ２．电流的周围存在磁场——电流的磁效应。
沪科版选修3-1 5.1 磁与人类文明 学案
5.1磁与人类文明指南针是我国古代四大发明之一||，我国古人利用磁石指向南北的特性发明了指示方向的司南||，在古代这种器具称为“杓”||。
指南针的发明||，促进了人类文明的传播||，使航海事业得到了发展||。
2．我们生活在天然磁场——地磁场中地球周围存在着磁场||，这个磁场叫做地磁场||。
它的N极位于地理南极附近||，S极位于地理北极附近||。
用一个能自由转动的小磁针观察地磁场方向时||，可以看到它的磁极一般并不指向地理的正南北方向||，水平放置的小磁针的指向跟地理子午线之间的夹角叫做磁偏角||。
地球表面任一点的地磁场方向跟水平方向之间的夹角叫做磁倾角||。
预习交流1根据图||，分析指南针为什么能够指南？答案：地球本身是一个巨大的磁体||，地球周围存在着磁场||，这个磁场叫做地磁场||。
指南针在地磁场的作用下根据同名磁极相斥||，异名磁极相吸的原理发生偏转而指示方向||。
3．形形色色的磁性材料(1)磁化：人们通过人工方法使磁性材料获得磁性的过程||。
(2)退磁：磁性材料被磁化后||，在一定条件下会失去磁性||，这个过程叫做退磁或去磁||。
(3)磁性材料的分类：根据磁性材料被磁化后退磁的难易程度分为软磁性材料和硬磁性材料||。
磁化后容易退磁的物质叫做软磁性材料||，不容易退磁的物质叫做硬磁性材料||。
预习交流2大家都有这样的体会||，当你把一段没有磁性的铁片放在磁铁上||，然后拿铁片与小铁钉靠近||，发现铁片将吸引小铁钉||，试分析这其中的道理||。
答案：这种现象叫磁化||，即铁片靠近磁铁时||，铁片内部的电子旋转方向在磁铁的磁场作用下||，由杂乱无章的无规则旋转变为有序旋转||，使铁片显出磁性||。
一、地磁场(1)磁场是一种物质吗？为什么？(2)地球周围存在着磁场||，这个磁场叫做地磁场||，试探究地磁场有什么特点||。
答案：(1)磁场和电场一样也是物质||，但它与其他常见的物质不同；磁场是磁体、电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质||，说它“特殊”是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同||，它不是以微粒形式存在||，而是以一种“场”的形式存在；说它是“物质”是因为它和我们常见的实物一样||，能对放在其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用||。
5.1、2-磁与人类文明、怎样描述磁场-课件(沪科版选修3-1)资料
(3)磁感应强度是矢量，其方向就是该点磁感线的方向，也 就是放在该点小磁针N极所受磁力的方向．
4．思维拓展 (1)磁感应强度的大小与磁感线 为了从磁感线不但可以了解磁感应强度的方向，还可以了 解磁感应强度的大小，我们规定穿过与磁场方向垂直的平面的 单位面积磁感线的条数跟磁感应强度成正比．这样，在磁感应 强度大的地方，磁感线密，磁感应强度小的地方，磁感线 疏．磁感线的疏密反映了磁感应强度的大小． (2)磁感应强度与匀强磁场：磁感应强度的大小和方向处处 相同的磁场区域为匀强磁场．
用来形象描述电场方向 和相对强弱而假想的线
相 似
方向
线上一点切线方向为磁场
方向，也是磁针N极受力
方向
线上一点切线方向为电 场方向，也是正电荷受 电场力的方向
点
疏密 表示磁场强弱
表示电场强弱
特点 在空间不相交
除电荷处外，在空间不 相交
不同点
是闭合曲线
始于正电荷或无穷远处， 止于负电荷或无穷远处， 不闭合
1．基本定义 (1)匀强磁场：磁感线的间距相等，相互平行且指向相同的 磁场叫做匀强磁场． (2)磁通量：在磁场中有一个平面，若穿过该平面的磁感线 有Φ条，我们就称穿过这个平面的磁通量为Φ. (3)磁感应强度：垂直穿过某单位面积的磁通量叫做磁感应 强度．
2．公式形式 B＝ΦS 各量意义与单位：Φ：垂直穿过面积 S 的磁通量，单位 为韦伯，简称韦，符号是 Wb；S：垂直磁场的平面的面积， 单位为平方米，符号是 m2；B：磁感应强度，单位是特斯拉， 简称特，符号是 T. 1 T＝11Wmb2
(2)了解磁场，知道磁感应强度和磁通量．会用磁感线描述 磁场．本条目的第一点要求是了解磁场也是物质存在的形式之 一，磁场对其中的磁体和电流有力的作用，知道磁感应强度与 磁通量的物理意义和定义式．第二点要求是知道磁感线也是形 象地描述磁场的虚拟曲线．了解地磁场的分布及其变化情况．
高中物理 5.1+2 磁与人类文明 怎样描述磁场同步备课课件 沪科版选修31
菜单
HK ·物理 选修3-1
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
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HK ·物理 选修3-1
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
教 学 教 法 分 析
教 学 方 案 设 计
1．了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类
课 文明的影响．
前
课
自 主
2．理解磁场的概念，知道磁场的基本特性．
时 作
导
业
学
菜单
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教 学
3．知道磁极之间、磁极与电流之间、电流与电流之间 课 堂
教
法 都是通过磁场相互作用的．
互 动
分 析
探
4．了解地磁场分布、变化以及对人类生活的影响．
课 堂
教
互
法
动
分
析
1.基本知识
探 究
(1)磁感线
教 学
为了形象地描述磁体和电流周围的磁场，我们在磁场中
当 堂
方
案 画出一些有方向的假想曲线，这就是
磁感线 ．它的疏密
双 基
设
达
计 程度能表示磁场的 强弱 ，每一点的切线方向能表示该点的 标
磁场 的方向．
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
HK ·物理 选修3-1
磁性 的
探 究
过程．
教 学
②退磁：磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，
教学设计1：磁与人类文明
磁与人类文明教学设计【学习目标定位】知道地磁场的特点，了解磁性材料【知识储备】一、我们生活在天然磁场——地磁场中1．地球本身是一个磁体，其周围存在着磁场，地磁场的磁南极S极在地球的北端，磁北极N极在地球的南端。
地磁场很弱，自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这也是指南针的原理。
2．磁偏角：地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为11°，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角。
二、形形色色的磁性材料1．通过人工方法使磁性材料获得磁性，这个过程叫做磁化．磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫做退磁或去磁。
2．磁化后容易退掉磁性的物质叫做软磁性材料，不容易退掉磁性的物质叫做硬磁性材料。
软磁性材料适用于需要反复磁化的场合，硬磁性材料适合制造永磁铁。
【学习探究】一、地磁场[问题设计]指南针是我国古代四大发明之一，它对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，你知道为什么吗答案因为地球是个大磁体，它对指南针有影响。
图1[要点提炼]1．地磁场地球是一个大磁体，其周围存在的磁场叫地磁场．如图1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．磁偏角地磁的两极跟地理的两极并不重合，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角。
[延伸思考] 宇宙中的其他天体是否有磁场答案有些有磁场，有些没有磁场．【典型例题】对地磁场的认识例关于地磁场，下列叙述正确的是A．地球的地磁两极和地理两极重合B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极C．地磁的北极与地理的南极重合D．地磁的北极在地理的南极附近解析地球是一个大磁体，地球的地磁两极与地理两极并不重合，且相对位置在极其缓慢地变化，因此A、C错误；因为地磁北极在地理南极附近，因此，指南针指南的一极应是指南针的南极，其实指南针的南北极就是按其指向来命名的，故B错误，D正确．答案 D【教学反思】。
沪科版选修31 5.1磁与人类文明 教案
5.1磁与人类文明教材分析磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。
整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。
电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
学生分析磁场的基本知识在初习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。
但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。
学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。
教学目标一、知识与技能1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。
2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。
使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。
3、通过直观的多媒体手段让学生熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象。
二、过程与方法1、让学生参与课前的准备工作，收集课外的各种磁有关的现象和应用。
2、在电流磁效应现象的教育中，本节课采用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生自主参与。
3、学生对物理现象进行分析、比较、归纳，采用老师与学生双向交流感知现象下的物理规律的普遍联系。
沪科版选修315.1磁与人类文明教案
5.1 磁与人类文明教材剖析磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生成立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生成立电磁相互联系这一看法很重要的一节课，为此后学习电磁感觉等知识供给铺垫。
整节课主要重视要学生对生活中的一些磁现象的认识如我国古代在磁方面所获得的成就、生活中熟习的地磁场和其余天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课第一应经过学生自己总结生活中与磁相关的现象。
电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生建立举事物之间存在广泛联系看法的重要教课点，是学生在此后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和看法。
学生剖析磁场的基本知识在初习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的认识也有必定的基础。
但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，而且大多数学生可能知道电与磁的联系，但没实用一种广泛联系的看法去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。
学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故经过多媒体手段让学生能认识地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），知足学生盼望获取新知识的需求。
教课目的一、知识与技术1、让学生自己总结生活中与磁相关的现象，认识现实生活中的各样磁现象和应用，培育学生的总结、概括能力。
2、经过实验认识磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。
使学生拥有广泛联系事物的能力，培育察看实验能力和剖析、推理等思想能力。
3、经过直观的多媒体手段让学生熟习认识地磁场和其余天体的磁场及与之相关的自然现象。
二、过程与方法1、让学生参加课前的准备工作，采集课外的各样磁相关的现象和应用。
2、在电流磁效应现象的教育中，本节课采纳近似学研究的方式，复原物理规律的发现过程，重申学生自主参加。
3、学生对物理现象进行剖析、比较、概括，采纳老师与学生双向沟通感知现象下的物理规律的广泛联系。
高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 磁与人类文明 怎样
学案1 磁与人类文明 怎样描述磁场[学习目标定位] 1.知道地磁场的特点，了解磁性材料.2.理解磁感线的概念并熟悉几种典型磁场的磁感线分布规律.3.理解磁通量和磁感应强度的概念，并会用磁通量和磁感应强度描述磁场．一、我们生活在天然磁场——地磁场中1．地球本身是一个磁体，其周围存在着磁场，地磁场的磁南极(S 极)在地球的北端，磁北极(N 极)在地球的南端．地磁场很弱，自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这也是指南针的原理．2．磁偏角：地磁的两极跟地理的两极并不重合，地磁轴和地球自转轴两者的夹角约为11°，因而水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角．二、形形色色的磁性材料1．通过人工方法使磁性材料获得磁性，这个过程叫做磁化．磁性材料被磁化后，在一定条件下会失去磁性，这个过程叫做退磁或去磁．2．磁化后容易退掉磁性的物质叫做软磁性材料，不容易退掉磁性的物质叫做硬磁性材料．软磁性材料适用于需要反复磁化的场合，硬磁性材料适合制造永磁铁．三、磁场的形象描述1．磁感线：在磁场中人为地画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与该点磁场方向相间．磁感线越密的地方，表示磁场越强；磁感线稀疏的地方，表示磁场弱．2．匀强磁场： 磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场．四、磁场的定量描述1．磁通量(1)定义：磁场中穿过平面的磁感线的条数叫穿过这个平面的磁通量，用字母Φ表示．(2)单位：国际制单位为韦伯，简称韦，符号是Wb.1 Wb ＝1 T·m2.2．磁感应强度：垂直穿过某单位面积上的磁通量叫做磁感应强度．用公式表示为B ＝ΦS.磁感应强度的方向与该点处磁感线的切线方向一致.一、地磁场[问题设计]指南针是我国古代四大发明之一，它对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，你知道为什么吗？答案因为地球是个大磁体，它对指南针有影响．图1[要点提炼]1．地磁场地球是一个大磁体，其周围存在的磁场叫地磁场．如图1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．磁偏角地磁的两极跟地理的两极并不重合，水平放置的磁针的指向跟地理子午线之间有一个交角，这个交角叫做磁偏角．[延伸思考]宇宙中的其他天体是否有磁场？答案有些有磁场，有些没有磁场．二、磁场的形象描述[问题设计]在磁场中放一块玻璃板，玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板，铁屑就会有规则地排列起来，模拟出磁感线的形状，由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的？磁感线有什么特点？磁感线是磁场中真实存在的吗？答案见要点提炼．[要点提炼]1．磁感线的特点(1)磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向．磁感线的疏密程度表示磁场的强弱．(2)磁感线不相交、不相切、不中断、是闭合曲线；在磁体外部，其方向从N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极．(3)磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型，在磁场中并不真实存在，不可认为有磁感线的地方有磁场，没有磁感线的地方没有磁场．2．匀强磁场磁感线的间距相等、相互平行且指向相同的磁场叫匀强磁场．距离很近的两个异名磁极的中间区域的磁场为匀强磁场．3．磁感线和电场线的比较相同点：都是疏密程度表示场的强弱，切线方向表示场的方向；都不能相交．不同点：电场线起于正电荷，终止于负电荷，不闭合；但磁感线是闭合曲线．三、磁场的定量描述[问题设计]若在磁场中垂直于磁场方向有一个面积为S＝1 m2的平面，在磁场强弱不同的情况下，穿过这个平面的磁感线的条数是否相同？该结论说明了什么问题？答案不相同．磁场强时磁感线密，穿过的磁感线的条数多．这说明穿过这个平面的磁感线的条数多少能反映磁场强弱．[要点提炼]1．磁通量是指穿过某一平面的磁感线的条数．一匝线圈和n匝同样大小的线圈，当放置方式相同时，磁通量相同．2．磁通量是标量，但有正负，其正负表示磁感线穿过某一面积的方向与规定的正方向是相同还是相反．若有两个相反方向的磁场穿过某一面积时，则穿过这一面积的磁通量为合磁场的磁感线穿过这一面积的“净”条数．图23．当线圈平面与磁场垂直时，磁通量Φ＝BS ；当线圈平面与垂直于磁场的方向有一夹角θ时，穿过线圈的磁通量为Φ＝BScos_θ.(如图2)4．磁感应强度：(1)垂直穿过某单位面积的磁通量．公式：B ＝ΦS，其中S 为垂直于磁感线的平面的面积．如果平面跟磁场方向不垂直，则S 为垂直于磁场方向的投影面积．(2)磁感应强度的方向为该点处磁感线的切线方向，也是小磁针静止时N 极的指向．一、对地磁场的认识例1关于地磁场，下列叙述正确的是()A．地球的地磁两极和地理两极重合B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极C．地磁的北极与地理的南极重合D．地磁的北极在地理的南极附近解析地球是一个大磁体，地球的地磁两极与地理两极并不重合，且相对位置在极其缓慢地变化，因此A、C错误；因为地磁北极在地理南极附近，因此，指南针指南的一极应是指南针的南极，其实指南针的南北极就是按其指向来命名的，故B错误，D正确．答案 D二、对磁场及磁感线的认识例2下列关于磁场和磁感线的描述，正确的有()A．磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种物质B．磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C．磁感线总是从磁铁的北极出发，到南极终止D．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线解析磁场具有能量，所以是一种物质，A正确；磁感线的疏密程度可表示磁场的强弱，磁感线的方向可表示磁场的方向，B正确；磁感线是闭合曲线，在磁体外部，从磁铁的北极出发，进入南极；在磁体内部，从南极指向北极，C错误；用细铁屑在磁铁周围排列出的曲线可以模拟磁感线，但并不是磁感线．没有细铁屑的地方同样可以画出磁感线．故D错误．故选A、B.答案AB三、对磁通量的认识及计算例3 如图3所示，框架面积为S ，框架平面与磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为__________．若使框架绕OO′转过60°角，则穿过框架平面的磁通量为________；若从初始位置转过90°角，则穿过框架平面的磁通量为__________；若从初始位置转过180°角，则穿过框架平面的磁通量的变化量是__________．图3解析 初始位置Φ1＝BS ；框架转过60°角时Φ2＝BS ⊥＝BScos 60°＝12BS ；框架转过90°角时Φ3＝BS ⊥＝BScos 90°＝0；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180°角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即Φ4＝－BS ，所以ΔΦ＝Φ4－Φ1＝(－BS)－BS ＝－2BS.答案 BS 12BS 0 －2BS1．(对地磁场的认识)地球是一个大磁体：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地磁场的北极在地理南极附近；③赤道附近地磁场的方向和地面平行；④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的；⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的．以上关于地磁场的描述正确的是()A．①②④B．②③④C．①⑤D．②③答案 D解析地面上小磁针静止时，南极应指向地磁场的北极，①错；地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近，②对；只有在赤道附近地磁场的方向和地面才平行，③对，⑤错；地磁场方向在北半球斜向下方，南半球斜向上方，④错．故正确答案为D. 2．(对磁场及磁感线的认识)关于磁感线和电场线，下列说法正确的是()A．磁感线不是闭合曲线，起始于N极，终止于S极B．电场线起始于负电荷，终止于正电荷C．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线D．空间某处磁感线、电场线分布越密集，表示该处磁感应强度、电场强度越大答案 D解析磁感线是闭合曲线，A错；电场线起始于正电荷，终止于负电荷，B错；电场线和磁感线都不是电场和磁场中实际存在的线，C错；故选D.3．(对磁通量的认识及计算)下列关于磁通量和磁感应强度的说法正确的是()A．磁感应强度的大小与磁通量成正比B．磁感应强度的大小取决于磁场本身C．穿过垂直于磁感应强度方向某面积的磁感线条数等于磁感应强度D．当平面跟磁场方向平行时，穿过这个平面的磁通量必为零答案BD4．(对磁通量的认识及计算)如图4所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()图4A．πBR2 B．πBr2C．nπBR2 D．nπBr2答案 B解析磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，并非πR2，故B项对．题组一对磁现象及地磁场的认识1．磁性水雷是用一个可以绕轴转动的小磁针来控制起爆电路的，军舰被地磁场磁化后变成了一个浮动的磁体，当军舰接近磁性水雷时，就会引起水雷的爆炸，其依据是()A．磁体的吸铁性B．磁极间的相互作用规律C．电荷间的相互作用规律D．磁场对电流的作用原理答案 B解析军舰被地磁场磁化后变成了磁体，当军舰靠近水雷时，对控制引爆电路的小磁针有力的作用，使小磁针转动引爆水雷．B项正确．2．以下关于地磁场的说法中正确的是()A．地磁场是地球的盾牌，起着保护地球上生命的作用B．地磁场的N极在地理位置的南极附近，但不与南极重合C．地磁场的方向会随时间的流逝而缓慢变化D．在行星中，只有地球有磁场答案ABC解析宇宙中射向地球的高能粒子流如果不受阻碍地射到地球上，会杀死地球上的生命体，正是由于地磁场的保护，使得大量的粒子被偏转，人类和其他生命才得以延续，故A项正确．地磁场的N极在地理南极附近，但不与南极重合，有磁偏角，B项正确．地磁场的N、S极的位置会缓慢移动，故C项正确．在行星中，并不是只有地球有磁场，故D项错误．3．下列说法中与实际情况相符的是()A．地球的磁偏角是一个定值B．地磁场的北极在地理位置的北极附近C．除了地球外，到目前为止其他星球上还没有发现磁现象D．郑和出海远航比哥伦布的远洋探险先使用指南针答案 D解析磁偏角随地理位置变化而变化，A错误；地磁场的北极在地理南极附近，B错误；其他星球上也有磁场存在，C错误；我国是最早利用指南针航海的国家，D正确．题组二对磁场及磁感线的认识4．关于磁感线的描述，下列说法中正确的是()A．磁感线可以形象地描述各点磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时北极所指的方向一致B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的C．两条磁感线的空隙处一定不存在磁场D．两个磁场叠加的区域，磁感线就一定相交答案 A解析磁感线上每一点的切线方向表示磁场方向，即小磁针静止时北极所指的方向，所以A 正确；磁感线是为了形象地描述磁场而假想的一组有方向的闭合曲线，实际上并不存在，细铁屑可以显示出其形状，但那并不是磁感线，B错；磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线是假想的人为画出的曲线，两条磁感线的空隙处也存在磁场，C错；磁感线不相交，D错．5．下列关于磁场的说法中，正确的是()A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的C．磁体与磁体之间是直接发生作用的D．磁场只有在磁体与磁体、磁体与电流发生作用时才产生答案 A解析磁场是一种客观存在的物质，磁体与磁体、磁体与电流、电流与电流间相互作用时都是通过磁场而发生，故B、C、D错误，A正确．6．关于磁通量，下列说法中正确的是()A．磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量B．磁通量越大，磁感应强度越大C．穿过某一面积的磁通量为零，该处磁感应强度不一定为零D．磁通量就是磁感应强度答案 C7．关于磁通量，下列叙述正确的是()A．在匀强磁场中，穿过一个平面的磁通量等于磁感应强度与该平面面积的乘积B．在匀强磁场中，a线圈的面积比b线圈大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的磁通量大C．把一个线圈放在M、N两处，若放在M处时穿过线圈的磁通量比放在N处时大，则M 处的磁感应强度一定比N处大D．同一线圈放在磁感应强度大处，穿过线圈的磁通量不一定大答案 D解析在匀强磁场中，穿过一个平面的磁通量等于磁感应强度与该平面在垂直于磁场方向的投影面积的乘积，线圈的面积大，投影面积不一定大，磁通量不一定大，故A、B错；磁感应强度的大小取决于磁场本身，与线圈在此处的磁通量的大小无关，C错；同一线圈放在磁感应强度大处，磁通量可能是零，D对．8．如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁体N极附近下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，由图中的位置Ⅰ经过位置Ⅱ下落到位置Ⅲ，且位置Ⅰ和位置Ⅲ都很靠近位置Ⅱ，在这个过程中，线圈中的磁通量()图1A．是增加的B．是减少的C．先增加，后减少D．先减少，后增加答案 D。
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5.1磁与人类文明
教材分析
磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。
整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。
电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
学生分析
磁场的基本知识在初习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。
但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。
学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。
教学目标
一、知识与技能
1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。
2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。
使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。
3、通过直观的多媒体手段让学生熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象。
二、过程与方法
1、让学生参与课前的准备工作，收集课外的各种磁有关的现象和应用。
2、在电流磁效应现象的教育中，本节课采用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生自主参与。
3、学生对物理现象进行分析、比较、归纳，采用老师与学生双向交流感知现象下的物理规律的普遍联系。
三、情感态度价值观
1、对奥斯特的电流磁效应现象的教育中，要让学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系，打开了科学中一个黑暗领域的大门。
也让学生懂得看似简单的物理现象在它发现的最初过程中是如何的艰难。
2、通过知识的学习，培养学生学科学、爱科学、用科学的精神，树立起事物之间存在普遍联系的观点。
通过学习中国古代对磁的应用，加强爱国主义教育。
3、强调学生通过自主参与类似科学研究的学习活动，获得亲身体验，产生积极情感。
重点难点
电流磁效应的研究是本节课的重点，也是难点
教学设计思想
1、这是磁场章节的第一节课，教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。
为此，本节课采用以问题为主线、实验为基础的教学策略。
问题情景的创设，是思维的启动点和切入口，而实验是物理研究的理论支持。
2、电流磁效应的研究是本节课的重点，在设计中可让学生自己讨论研究的思想，在这基础上再提出奥斯特的实验及其研究过程中出现的困难。
然后自然得过渡到磁场对电流的作用上来。
3、在天体磁场的教学中，本设计注意用多媒体手段，将大量的图片、影象资料传递给学生，让学生了解中国古代对地磁的应用及其它天体磁场的认识，提高课堂的趣味性和教学效果。
教学过程设计
一、课前调查、准备
教师提出问题：1、你对生活中有关磁的现象和应用了解多少，能否举出你所熟悉的一些现象和应用呢？
任务：在课前请同学通过网络去获知磁有关的知识
二、实验演示，引入新课
1、利用磁钢堆硬币积木。
实施过程：在木凳的下方可事先藏一小块磁钢，在木凳的上方在磁钢的磁化作用下可堆起四层高的硬币积木。
2、演示“磁悬浮”小实验
师：以上两实验的现象是如何出现的呢？具体的奥妙在那里呢？
学生非常新奇，对实验中出现的现象猜测各种原因，激起学生学习磁知识的兴趣
三、实验探索、新课教学
师：在初中我们已接触了一些磁有关的知识，生活中有哪些与磁有关的现象和应用？同学之间可互相讨论。
（因课前有准备，学生相对比较活跃，要充分把学生所知道的知识表述出来）
师：对磁的认识和应用，早在我国古代就开始了
多媒体投影补充说明磁有关的现象和应用：
1、天然磁石（成分：Fe3O4）
2、司南的照片
东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”
3、磁悬浮列车
上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是430公里/小时。
这个速度超过了F1赛事的最高时速，车厢里上下颠簸很小，左右摇摆得相对还大一些。
4、飞鸽依靠地磁场识路等
从学生最熟悉的磁知识着手，引出磁的一些概念：
磁铁吸引铁质物质
5、实物投影指南针的指向
磁性：磁体能吸引铁质物体的性质
磁极：磁体中磁性最强的区域。
从中引出N、S极的定义。
让学生从磁铁使铁质物体磁化联系到电能使铁质物体磁化，从而来说明电与磁的关系，引出奥斯特电流磁效应现象。
师：磁铁能吸引铁钉，铁钉是磁铁吗？为什么磁铁可以吸引铁钉？
学生回答：铁钉被磁化
师问：那么在自然界中还有没有什么其他的东西能使铁质物体磁化的呢？
（请同学互相帮助想一想，然后回答）
学生：电流可以使铁质物体磁化
可以向学生说明：1731年，英国商人发现雷电后，刀叉具有磁性。
1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。
另师：自然界中磁铁的相互作用早已被人所知，同名磁极排斥，异名磁极吸引，这与我们学过的什么力的作用很相似？
学生：电荷之间的作用力相似。
师：那么会不会说明两者存在联系呢？如果让你去研究电与磁的关系，你会如何去设计？
学生由于已受初中磁知识学习的影响，大部分都提出让通电导线对小磁针作用。
投影介绍奥斯特的生平
实验演示奥斯特的电流磁效应：
师说明：在奥斯特研究的最初，他受到力总是沿着物体连线方向这个观念的影响，总是在沿电流的方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上，均以失败告终。
1820年4月，在一次讲课中，他偶然把导线沿南北放置在一个带玻璃罩的指南针的上方，通电时磁针转动了
老师在此说明奥斯特的生平和发现电流磁效应的历程，让学生知道每一次科学新发现是艰难的，需要付出的是前期不断的努力和对科学的执著、自信。
实验说明：通电导线会产生磁场，对磁针产生力的作用。
提问：既然电流对磁铁有力的作用，那么磁铁是否也应该对通电导线有力的作用呢？
学生回答：应该有。
但可能有部分学生因没有普遍联系的观点而不知如何进行逻辑推理。
演示实验：
安培在此三个月后发现磁场对电流的作用
提问：综上所述，磁铁与磁铁的力，磁铁和电流的力，它们是如何产生的呢？是通过什么去实现这力的作用呢？
学生：磁场
因磁场是一种抽象的物质，学生对其了解较少，故可能有一些疑问。
多媒体演示磁场是力发生的媒介，让学生对磁场的作用有更形象的理解。
师问：司南、信鸽传书等都是利用了地磁场对它们的受力作用，那么地磁场是如何产生，又是如何分布的呢？同学们对此的了解有多少？
（先请学生说说自己对此的认识，可分组讨论，最后由代表发言）
师：总结学生的观点，后通过视频说明：
地磁场的分布及与地磁南北极与地理南北极的方向关系
视频介绍：
地磁场形成的一种原因。
投影介绍地磁场的衰减及其可能的原因
介绍磁偏角的概念及其发现的实际意义
指南针所指的南北（磁场的南北极）与地理上的南北极并不完全一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角。
师指出：沈括在《梦溪笔谈》中指出：“常微偏东，不全南也”。
这是世界上最早的关于磁偏角的记载。
师问：除了地球有磁场外，其他天体是否也有磁场呢？
有些学生的课外知识较广，可请个别学生把自己对其他天体的磁场的认识阐述一下。
师投影介绍：地球的磁场不是独立的，太阳、月亮等天体都有磁场，并且太阳光、太阳黑子、极光形成都与太阳磁场有关。
视频介绍：太阳黑子的形成
视频介绍：太阳风、极光的形成原因
板书设计
磁现象和磁场
磁现象
磁性：磁体能吸引铁质物体的性质磁极：磁体中磁性最强的区域
电流的磁效应
奥斯特生平介绍电流磁效应实验
磁场
磁场对通电导线的作用磁场的作用
地球和其他天体的磁场
教学后记
本教案设计保留了传统教案的一些优点，采用了问题讨论式探究的模式，通过精心创设情景，一路与学生一起摸索，相互讨论，得出结论，再引发新的问题，从而加深学生对磁场这一知识的理解和掌握。
另外，这节课通过大量的图片介绍古代和现代对磁的应用，了解我国古代在磁方面所取得的成就。
并通过直观的多媒体手段让学生熟悉地磁场分布，使学生从中了解磁偏角的概念、让学生能了解太阳的磁场和自然界的一些现象的联系，如黑子、极光等，这不仅提高了学生知识面，还可以激发学生学习物理的兴趣。
在整节课中，充分尊重学生的思维发现，让他们自主寻找问题的根源，注重情感教育和德育渗透。