Download
1 / 47
470 likes | 814 Views
知识回顾. 郑和下西洋. 指南针与远洋航海. 欧洲人的远洋探险. 磁场. 磁感线. 磁场. 磁感线与电场线异同. 地磁场. 磁性的地球. 磁偏角. 导入新课. 磁悬浮列车. 上海的磁悬浮列车是全球唯一的一条商业运营磁悬浮列车 。. 能自动关门的冰箱通常中铰链有一定的倾斜度，或者有一个叫做自动关门扣及其托架的装置，加上门封磁条的吸力门体在一定的角度就会自动关闭。.
E N D
知识回顾 郑和下西洋 指南针与远洋航海 欧洲人的远洋探险 磁场 磁感线 磁场 磁感线与电场线异同 地磁场 磁性的地球 磁偏角
导入新课 磁悬浮列车 上海的磁悬浮列车是全球唯一的一条商业运营磁悬浮列车 。
能自动关门的冰箱通常中铰链有一定的倾斜度，或者有一个叫做自动关门扣及其托架的装置，加上门封磁条的吸力门体在一定的角度就会自动关闭。
想一想 带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？ 电现象？磁现象？
教学目标 知识与能力1．知道什么是安培力，掌握分析安培力的方法。2．理解磁感应强度B的定义式物理意义，知道磁感应强度的单位是特斯拉。知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小。 3．会用F＝BIL进行安培力的简单计算。4．了解电动机的工作原理。
过程与方法通过实验探究直线电流、环形电流及通电螺线管的磁感线特点，并判断磁场方向。 情感态度与价值观了解奥斯特、安培等科学家的实验研究对人们认识电磁场现象所引起的重要作用。
教学重难点 重点1．直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场特点。2．磁感线方向的判断。3．安培定则。难点1．磁感线方向的判断。2．安培定则。
本章导航 一．电流的磁效应 二．电流磁场的方向
电真的能产生磁吗？ 我们知道，静止的电荷只能产生电场，不能产生磁场。那么运动的电荷，也就是电流，能不能产生磁场呢？18世纪，一些有趣的现象已经引起了科学家的注意。一名英国商人发现，雷电过后，他的一箱新刀叉竟有了磁性。 富兰克林也在试验中发现，在莱顿瓶放电后，附近的缝衣针被磁化了。
1820年，奥斯特发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，就好像磁针受到磁铁的作用一样。这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。1820年，奥斯特发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，就好像磁针受到磁铁的作用一样。这说明不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这个现象称为电流的磁效应。
丹麦物理学家奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现。 揭开了物理学史上的一个新纪元。 奥斯特不只是一位著名的物理学家，还是一位优秀的教师。他的讲课有表演，有分析。他非常重视实验，他说过“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，因为归根到底，所有的科学进展都是从实验开始的。” 丹麦物理学家奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现。 揭开了物理学史上的一个新纪元。 奥斯特不只是一位著名的物理学家，还是一位优秀的教师。他的讲课有表演，有分析。他非常重视实验，他说过“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，因为归根到底，所有的科学进展都是从实验开始的。” 奥斯特
演示 奥斯特实验演示视频
观察 1．当直导线通电时产生什么现象？2．断电后发生什么现象？3．改变通电电流的方向后发生什么现象 ？ 通电时小磁针发生偏转。 断电时小磁针转回到指南北的方向。 通电电流方向相反，小磁针偏转方向也相反。
结论 1．现象：导线通电，周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变，小磁针偏转方向相反。 2．规律：（1）通电导线周围存在磁场；（2）磁场方向与电流方向有关。
1．直线电流周围的磁场（1）演示实验：使直导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同时给导线通电。（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。1．直线电流周围的磁场（1）演示实验：使直导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同时给导线通电。（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 I 立体图 纵截面图 横截面图 （3）安培定则判断直导线的磁场方向
2．环形电流周围的磁场（1）演示实验：使环形导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同时给导线通电。（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向代表电流的方向，拇指所指的方向就是圆环中心周线上的磁感线的方向。 右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向代表电流的方向，拇指所指的方向就是圆环中心周线上的磁感线的方向。 I （3）安培定则判断环形导线的磁场方向 立体图 横截面图
3．通电螺线管周围的磁场（1）演示实验：使通电螺线管穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同时给导线通电。（2）结论：直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。 演示 插入视频
右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向，又叫右手螺旋定则。 右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向，又叫右手螺旋定则。 （3）安培定则判断通电螺线管的磁场方向
想一想 通电后，轻轻敲板，铁屑为什么会产生规则排列？铁屑的排列与什么现象一样？ 铁屑磁化变成“小磁针”，轻敲使铁屑可自由转动，使铁屑按磁场进行排列。其排列与条形磁体的排列相同，通电螺线管相当于条形磁体。
结论 大 家 谈 根据通电螺线管外部磁感线的分布作出判断：什么位置的磁场最强？ 在同一幅磁感线的示意图中，磁感线密集的位置，磁场比较强，磁感线稀疏的位置，磁场比较弱。这一点，跟用电场线描述电场相似。
科学足迹 电流磁效应的发现 奥斯特很早就相信，自然界各种现象之间存在着广泛的联系。他为寻找这种联系做过一些实验。1803年奥斯特断言：“我们的物理学将不再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所知道的各种其他现象的零散罗列，我们将把整个宇宙容纳在一个体系中。”
1820年4月，在一次有关电荷磁的演讲中，奥斯特把导线沿南北方向设置，导线下方有一枚小磁针。接通电源时，小磁针转动了。这个现象没有给台下的听众留下什么印象，却使奥斯特激动万分。他紧紧抓住这个现象，连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日发表的论文《关于磁针上的电流冲突实验》中，报告了他的实验装置和实验发现。他指出，在电流周围，小磁针的指向形成一个闭合的圆周。1820年4月，在一次有关电荷磁的演讲中，奥斯特把导线沿南北方向设置，导线下方有一枚小磁针。接通电源时，小磁针转动了。这个现象没有给台下的听众留下什么印象，却使奥斯特激动万分。他紧紧抓住这个现象，连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日发表的论文《关于磁针上的电流冲突实验》中，报告了他的实验装置和实验发现。他指出，在电流周围，小磁针的指向形成一个闭合的圆周。
奥斯特还有一个看法，认为这种磁效应要扩散到很大的空间范围。这正是“场”思想的开端。 电流磁效应的发现，打破了电与磁不想管的传统信条，猛然打开了一扇大门，使人们进入了电磁联系这个长期闭锁的研究领域，为实现物理学的一次大综合开辟了广阔的道路。 奥斯特还有一个看法，认为这种磁效应要扩散到很大的空间范围。这正是“场”思想的开端。 电流磁效应的发现，打破了电与磁不想管的传统信条，猛然打开了一扇大门，使人们进入了电磁联系这个长期闭锁的研究领域，为实现物理学的一次大综合开辟了广阔的道路。
课堂小结 1．电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称为电流的磁效应。2．电流磁场的方向：由安培定则确定（也叫右手螺旋定则）。3．安培定则：内容分三种不同情况。（1）直线电流：右手握住导线，伸直的拇指的方向代表电流的方向，那么弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。（2）环形电流：右手握住环形导线，弯曲的四指所指的方向就是电流的方向，拇指所指的方向就是环形中心轴线上的磁感线的方向。
直导线 通电螺线管 环形导线 （3）通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。
高考链接 【07年上海卷１】磁场对放入其中的长为L、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线有力F的作用，可以用磁感应强度B描述磁场的力的性质，磁感应强度的大小B＝_______，在物理学中，用类似方法描述物质基本性质的物理量还有___________等。 F/IL 电场强度
【07年上海卷】取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为（ ）A．0 B．0.5B C．B D．2 B Ａ
【07上海卷】如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。【07上海卷】如图（a）所示，光滑的平行长直金属导轨置于水平面内，间距为L、导轨左端接有阻值为R的电阻，质量为m的导体棒垂直跨接在导轨上。导轨和导体棒的电阻均不计，且接触良好。在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。开始时，导体棒静止于磁场区域的右端，当磁场以速度v1匀速向右移动时，导体棒随之开始运动，同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力，并很快达到恒定速度，此时导体棒仍处于磁场区域内。
（1）求导体棒所达到的恒定速度v2； （2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？ （3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？ （4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。（1）求导体棒所达到的恒定速度v2； （2）为使导体棒能随磁场运动，阻力最大不能超过多少？ （3）导体棒以恒定速度运动时，单位时间内克服阻力所做的功和电路中消耗的电功率各为多大？ （4）若t＝0时磁场由静止开始水平向右做匀加速直线运动，经过较短时间后，导体棒也做匀加速直线运动，其v-t关系如图（b）所示，已知在时刻t导体棒瞬时速度大小为vt，求导体棒做匀加速直线运动时的加速度大小。
【解析】1．导体棒运动时，切割磁感线，产生感应电动势，E＝BL（v1－v2）， 根据闭合电路欧姆定律有I＝E/R， 导体棒受到的安培力F＝BIL＝ 速度恒定时有： 可得：2．假设导体棒不随磁场运动，产生的感应电动势为 ，此时阻力与安培力平衡，所以有 。
3． 4．因为 导体棒要做匀加速运动，必有v1－v2为常数，设为Δv 解得：
课堂练习 练习1 如图所示，若一束电子沿y轴正向移动，则在z轴上某点A的磁场方向应是（ ） Ｂ A．沿x的正向 B．沿x的负向C．沿z的正向 D．沿z的负向
练习2 S B N 如图所示，把小磁针放在磁场中，说明小磁针将怎样转动并停在哪个方向？ 小磁针将逆时针转动，静止时N极水平向右（沿磁场方向）。
练习3 Ｄ 下列关于磁场的说法中，正确的是（ ） A．只有磁铁周围才存在磁场B．磁场是假想的，不是客观存在的C．磁场是在磁极与磁极、磁极和电流发生作用时才产生D．磁极与磁极，磁极与电流、电流与电流之间都是通过磁场发生相互作用
练习4 如图所示，a、b、c三枚小磁针分别放在通电螺线管的正上方、管内 和右侧。当这些小磁针静止时，小磁针N 极的指向是（ ） C A．a、b、c均向左 B．a、b、c均向右 C．a向左，b向右，c向右 D．a向右，b向左，c向右
练习5 在通电螺线管内部有一点A，通过A点的磁感线方向一定是（ ） BC A．从螺线管的N极指向S极B．放在该点的小磁针北极受力的方向C．从螺线管的S极指向N极D．放在该点的小磁针的南极受力的方向
教材习题答案 1．答：小磁针将顺时针方向转动。小磁针停止转动时，其Ｎ极指向沿磁场方向（即Ｎ极指向右）。2．答：当接通电路后，小磁针的Ｎ极指向垂直纸面向外。3．答：电源右接线柱为正极。当电路接通电源后，小磁针的N极偏向螺线管，说明螺线管的右端为S极，根据安培定则判断出电路中电流从电源的右接线柱流出，流入电源的左接线柱，则电源的右接线柱为正极。4．答：由图中磁感线的疏密程度及弯曲程度可知，M点磁场强，P点磁场弱。M点和点磁场方向为各自磁感线的切线方向，它们的磁场方向不同。
