高中物理 人教版选修3-1 3.1-2 磁现象和磁场、磁感应强度 教学设计、教案

〔情景切入〕

我们的祖先在磁现象的发现及应用方面写下了灿烂的一页。早在战国时期就有“慈石召铁”的记载，讲的是天然磁石对铁块的吸引。指南针是我国古代的四大发明之一，对世界文明有重大影响。

磁到底是什么？指南针为什么能指明方向？磁对人类有什么作用？这一章我们就来探究磁的奥秘。

〔知识导航〕

本章研究有关磁场的产生、描述及磁场对电流和运动电荷作用的知识，安培力、洛伦兹力是磁场性质的具体体现，磁电式电流表、质谱仪和回旋加速器是安培力和洛伦兹力的具体应用。

本章在知识结构上可以分为三个单元：1～3节是第一单元，这个单元主要学习磁场基本知识、描述磁场力的性质的物理量——磁感应强度、用磁感线对几种常见磁场进行描述；第4节是第二单元，主要学习电流在磁场中受到的安培力大小的表达，和安培力方向的判断方法——左手定则，同时还有与电流受力有关的电流表的组成和工作原理。5～6节是第三单元，主要讨论磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力的大小和方向，了解电视机显像管的工作原理。

本章学习的重点：磁感应强度的概念，

磁现象的电本质；磁场对电流的作用力—安

培力；磁场对运动电荷的作用力—洛伦兹

力。

本章难点：带电粒子在磁场中运动的基

本规律以及带电粒子在电场、磁场、重力场

中的运动规律的综合应用。

〔学法指导〕

1．本章的学习可以通过与前面学过的

电场类比从而更好地理解，例如磁场与电场

类比，磁感应强度与电场强度类比，磁感线

与电场线类比，安培力、洛伦兹力与电场力

类比等。

2．要注意培养空间想象能力。磁感应

强度、电流、安培力和洛伦兹力分布在一个

立体空间，在头脑中对它们的方向构成的立

体关系要清晰，层次分明，并且还要根据需

要转化为平面内的关系。

3．要分清左右手的用法。用左手判断

安培力的方向，洛伦兹力的方向，用右手判

断电流方向，还要注意研究正负粒子在磁场

中运动的问题时，四个手指指向的区别。

4．善于利用几何关系。带电粒子的圆

周运动，关键是确定圆周的圆心，再利用洛

伦兹力提供向心力这一条件，确定圆周运动

的半径和周期，再进一步确定运动时间、偏

转角度等物理量。

1磁现象和磁场

素养目标定位

※认识磁现象，知道磁场的概念

※知道磁场是客观存在的物质，了解电流的磁效应

※了解地磁场的分布、变化，以及对人类生活的影响

,

素养思维脉络

知识点1磁现象

1．磁性

物质具有__吸引铁、钴、镍__等物质的性质叫磁性。

2．磁体

__具有磁性__的物体叫磁体。

3．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)任何磁体都有两个磁极，一个叫__南极(又称S极)__，另一个叫__北极(又称N极)__。

(2)同名磁极相互__排斥__，异名磁极相互__吸引__。

知识点2电流的磁效应

1．奥斯特实验

把导线沿__南北__方向放置在指向南北的磁针上方，通电时磁针发生了__转动__。

2．实验意义

奥斯特实验发现了电流的__磁效应__，即电流可以产生磁场，首先揭示了__电与磁__的联系。

知识点3磁场

1．定义

磁体或电流周围存在一种特殊物质，能够传递磁体与磁体之间、__磁体和电流__之间、__电流和电流__之间的相互作用，这种特殊的物质叫磁场。

2．磁场的基本性质

对放入其中的__磁极__或__电流__产生力的作用。

所有与磁现象有关的相互作用，都是通过磁场发生的，可与电荷间的相互作用相类比。

3．磁场的产生

①__永磁体__周围存在磁场；②__电流__周围存在磁场——电流的磁效应。

知识点4地球的磁场

1．地磁场

地球本身是一个磁体，其周围存在的磁场叫__地磁场__。地磁场的N极位于地理__南极__附近，S极位于地理__北极__附近。地磁场很弱，但自由转动的小磁针能显示出地磁场的作用，这是__指南针__的原理。

2．磁偏角

地球的地理两极与地磁两极并__不重合__，因此，磁针并非准确地__指南__或__指北__，其间有一个交角，这就是__地磁偏角__，简称磁偏角。(如图所示)

思考辨析

『判一判』

(1)磁场看不见，摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。(×)

(2)磁体与磁体之间的作用是通过磁场发生的，通电导线与通电导线之间的作用是通过电场发生的。(×)

(3)磁体中各部分的磁性都是相同的。(×)

(4)地球的磁场与条形磁体的磁场相似。(√)

(5)我国古代四大发明中，涉及磁现象应用的发明是指南针。(√)

『选一选』

(2019·浙江省绍兴一中高二上学期期中)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，如图所示，其依据是(B)

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．磁场具有方向性

解析：磁性水雷中的小磁针静止时，一端指南，一端指北，水雷不会爆炸，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，由磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引知，就会使水雷中的小磁针发生转动，而触发水雷发生爆炸。故B正确，ACD错误。

『想一想』

如图是医生用来取出病人吞下的金属物品的仪器。当仪器顶部接触金属物品时，医生将手控环内推，再拉出整条塑料管。

(1)你能说出这种仪器的原理吗？

(2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？

(3)如果把活动永磁体换成电磁铁，你认为是不是更实用呢？

解析：(1)当仪器顶部接触金属物品时，将手控环内推，其上的活动永磁铁使固铁磁化，磁化后吸引铁磁性金属物品，然后拉出整条塑料管，即可把这种金属物品取出。

(2)由于磁铁只能吸引铁磁性物体，而易拉罐环是铝合金材料的，不是铁磁性物质，因此不能取出；而回形针是铁磁性物体，可以用此仪器取出。

(3)电磁铁的磁性强弱可以随电流的变化而变化，如果是误吞了比较重的金属，可通过调节电流大小使磁性增强，把它取出来。故使用电磁铁应更实用一些。

探究一对磁场的理解