鲁科版(2019)高中物理必修第三册5.1磁场及其描述-教案

磁场及其描述

【教学重难点】

1．能列举磁现象在生产生活中的应用。

2．关注与磁相关的现代科技的发展。

3．用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

【教学过程】

一、导入新课

我们已经知道，磁体和通电导线周围都存在磁场，磁场有强弱和方向。如何描述磁场的强弱和方向？本节将学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度，用磁感线形象地描述几种常见磁场的分布，并学习磁现象在生产生活中的应用。

二、新知学习

知识点一磁场磁感应强度

[观图助学]

指南针为什么指南？鸽子千里归巢是靠什么导航的呢？

[观图助学]

管内部磁感线的方向或拇指指向螺线管的北极（如图丙所示）。

（4）磁感线上某点切线所指的方向就是该点磁场的磁感应强度方向。（√）

（5）通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。（√）

知识点三磁的应用及意义

1．对磁技术的应用中，首屈一指的当数我国发明的指南针。指南针的发明开启了航海技术的革命，推动了航海事业的发展。

2．交通与磁：磁悬浮列车有常导电磁铁吸引方式和超导电磁铁相斥方式两种形式。常导电磁铁吸引式是在导体底部和两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，使导轨钢板的吸引力与车辆重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行；超导电磁铁相斥式是根据磁铁同极相斥的原理。

3．核磁共振成像技术是磁在医学诊断方面的应用。

三、核心探究

核心要点1 磁场磁感应强度

[要点归纳]

1．磁场的性质

（1）客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见摸不着而又客观存在的特殊物质。存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围。

（2）方向性：物理学中规定，磁场中任一点小磁针北极（N极）的受力方向（或小磁针静止时N极的指向）为该处的磁场方向。

（3）磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极或电流有力的作用。磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流和电流之间都是通过磁场相互作用的。

2．对磁感应强度的理解

（1）定义式的适用条件：通电导线垂直磁场放置。

（2）磁感应强度的决定因素：磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系。即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。

（3）磁感应强度是矢量，其方向就是磁场方向。

[试题案例]

[例1]（多选）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电流有力的作用

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．磁场是客观存在的一种特殊物质形态

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

解析磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用，它是一种看不见、摸不着、实实在在存在的物质，A、C符合题意。

[例2]在匀强磁场中某处P垂直于磁场方向放一个长度l＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上。现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为（）

A．零B．1 T

C．0.1 T D．10 T

解析此时导体与磁场方向垂直，由B＝F

Il解得B＝10T，磁感应强度与导线无关，故选D。

[针对训练1]（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

解析指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，B正确；因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确；在地磁场中，指南针南北指向，当通电直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。

答案BC

[针对训练2]在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（）

A．b、d两点的磁感应强度相等

B．a、b两点的磁感应强度相等

C．c点的磁感应强度的值最小

D．b点的磁感应强度的值最大

解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；由图知，a、b两点的磁感应强度不相等，a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确。

核心要点2 对磁感线的理解

[要点归纳]

1．磁感线的特点

（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。故磁感线不相切，若相切，切点处B→∞不可能。

（3）磁感线为闭合曲线：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。

（4）磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，在稳定磁场中，某点磁场方向唯一确定，所以磁感线不能相交。

2．磁感线和电场线的区别与联系

比较项目磁感线电场线

相

同

点

意义

形象地描述磁场方向和

相对强弱而假想的线

形象地描述电场方向和相对强

弱而假想的线

方向

线上各点的切线方向即

该点的磁场方向，是小磁针N

极受力的方向

线上各点的切线方向即该点的

电场方向，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、不中断

除电荷处外，在空间不相交、不

中断

不同点是闭合曲线

静电场中，电场线始于正电荷或

无穷远处，止于无穷远处或负电荷，

是不闭合的曲线