高中物理磁場(chǎng)123節(jié)上課用新人教版選修3

高中物理磁場(chǎng)123節(jié)上課用新人教版選修3托卡馬克磁約束裝置一類控制熱核聚變的裝置。用特殊形態(tài)的磁場(chǎng)把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的、處于熱核反響狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內(nèi)，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反響，釋放出原子核所蘊(yùn)藏的能量。磁約束熱核聚變是當(dāng)前開發(fā)聚變能源中最有希望的途徑，是等離子體物理學(xué)的一項(xiàng)重大應(yīng)用。電磁爐電磁爐采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流〔又稱為渦流〕的加熱原理，通過電子線路板組成局部產(chǎn)生交變磁場(chǎng)、當(dāng)用含鐵質(zhì)鍋具底部放置爐面時(shí)，鍋具即切割交變磁力線而在鍋具底部金屬局部產(chǎn)生交變的電流〔即渦流〕，渦流使鍋具鐵分子高速無規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能使器具本身自行高速發(fā)熱，用來加熱和烹飪食物。磁懸浮列車磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部那么安裝線圈。通電后，地面線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性與列車上的電磁體極性總保持一樣，兩者“同性相斥〞，排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側(cè)也裝有線圈，交流電使線圈變?yōu)殡姶朋w。它與列車上的電磁體相互作用，使列車前進(jìn)。列車頭的電磁體〔N極〕被軌道上靠前一點(diǎn)的電磁體〔S極〕所吸引，同時(shí)被軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體〔N極〕所排斥。東漢王充在?論衡?中寫道：“司南之杓,投之于地,其柢指南〞最初發(fā)現(xiàn)的磁體是被稱為“天然磁石〞的礦物,其中含有主要成分為Fe3O4,能吸引其他物體,很像磁鐵第一節(jié)磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)2.磁性：能夠吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)1.永磁體：天然磁石和人造磁鐵3.磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的局部叫磁極小磁針靜止時(shí)指南的磁極叫做南極,又叫S極;

指北的磁極叫做北極,又叫N極4.磁極間的相互作用:

同名磁極相斥，異名磁極相吸*5.變無磁性物體為有磁性物體叫磁化,

變有磁性物體為無磁性物體叫退磁思考：是否只有磁鐵周圍才存在磁場(chǎng)?一、磁現(xiàn)象二、電流的磁效應(yīng)奧斯特實(shí)驗(yàn)本卷須知：導(dǎo)線應(yīng)沿南北方向水平放置實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng),即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)磁體磁體磁場(chǎng)磁體電流磁場(chǎng)結(jié)論：磁體對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用問題：磁體和通電導(dǎo)體之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢？磁場(chǎng)與電流之間的相互作用問題：磁體和通電導(dǎo)體之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢？磁體電流磁場(chǎng)問題：電流與電流之間是否有力的作用？問題：電流和電流之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢？電流的磁效應(yīng)：電流能在周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng).電流電流磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生磁力作用。

〔磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間、通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的〕三、磁場(chǎng)的根本性質(zhì)磁體磁體磁場(chǎng)電流電流四、地磁場(chǎng)1.地球是一個(gè)巨大的磁體2.地球周圍空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)3.地磁的北極在地理的南極附近,地磁的南極在地理的北極附近,但兩者并不完全重合,它們之間的夾角稱為磁偏角4.磁偏角的數(shù)值在地球上不同地方是不同的2.2磁感應(yīng)強(qiáng)度1、電場(chǎng)的強(qiáng)弱是用哪個(gè)物理量來描述的？電場(chǎng)強(qiáng)度2、電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？其定義式是什么？+Q+qF(2)定義：將一檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中某一點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷所受的電場(chǎng)力F跟電荷電量q的比值，叫做電場(chǎng)強(qiáng)度。(3)定義式：E=(4)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向：物理學(xué)中規(guī)定，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的方向相同。(1)研究方法：將一檢驗(yàn)電荷放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)，分析檢驗(yàn)電荷所受到的電場(chǎng)力F，計(jì)算電場(chǎng)力F與電荷電量q的比值。一、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向：

物理學(xué)中把小磁針靜止時(shí)，N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡(jiǎn)稱磁場(chǎng)方向。實(shí)驗(yàn)：探究影響通電導(dǎo)線受力的因素二、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。?/p>

電流元：物理學(xué)中將很短一段通電導(dǎo)線中的電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元1、保持磁場(chǎng)和通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小2、保持磁場(chǎng)和電流不變，改變通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度。研究通電導(dǎo)線受力的影響因素實(shí)驗(yàn)：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力猜測(cè)：①導(dǎo)線放置的位置①平行時(shí)最小，垂直時(shí)最大

(F=0)實(shí)驗(yàn)證明：邏輯推理：F

LF

IF

ILF=B·IL研究方法：控制變量法準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)說明：通電導(dǎo)線和磁場(chǎng)垂直時(shí),導(dǎo)線受力的大小和導(dǎo)線中的電流I成正比，和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，即和電流I和長(zhǎng)度L的乘積IL成正比。F=BIL1、單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱特1T=1A·mN3、物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式:B=（電流和磁場(chǎng)方向垂直）ILF2、B為矢量，大小表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，方向即為磁場(chǎng)的方向。和愛迪生同一時(shí)期的非常著名的創(chuàng)造家、物理學(xué)家創(chuàng)造了交流電、粒子束武器、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等50多項(xiàng)專利創(chuàng)造40歲以后的創(chuàng)造被美國(guó)封藏，百年后才允許公開例題1：磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流是2.5A，導(dǎo)線長(zhǎng)1cm,它受的磁場(chǎng)力為5×10-2N，那么這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？解：B==5×10-22.5×0.01T=2T例題2：接上題，如果把導(dǎo)線中的電流增大到5A，這一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大?該通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力多大？解：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)和空間位置決定的，和導(dǎo)線長(zhǎng)度L和電流I的大小無關(guān)，所以該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度仍為2T。F=ILB=5×0.01×2N=0.1N3、關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的三個(gè)注意點(diǎn)：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)本身性質(zhì)的物理量，跟磁場(chǎng)中是否存在通電導(dǎo)線，以及導(dǎo)線的長(zhǎng)度L和電流的大小I無關(guān)。(3)導(dǎo)線很短很短時(shí)，由B=求得的數(shù)值即可認(rèn)為是導(dǎo)線所在位置那一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F一定為零；通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F為零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零。鞏固練習(xí)1、有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向說法正確的選項(xiàng)是〔〕A、B的方向就是小磁針N極所指的方向B、B的方向與小磁針N極的受力方向一致C、B的方向就是通電導(dǎo)線的受力方向D、B的方向垂直于該處磁場(chǎng)的方向B2、以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A、磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點(diǎn)，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力F與該導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，通過的電流I乘積IL的比值，即為該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。B、通電導(dǎo)線在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用，那么該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零C、磁感應(yīng)強(qiáng)度B=只是定義式，它的大小取決于場(chǎng)源以及磁場(chǎng)中的位置，與I、L以及通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的方向無關(guān)D、通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小無關(guān)C3、以下說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，那么該處一定沒有磁場(chǎng)C．一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，那么A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大D．因?yàn)锽=F/IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比ABCD0.1T4、一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是6×10-2N，那么該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是______；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，那么該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____。0.1T磁感應(yīng)強(qiáng)度〔1)大小B=〔條件：電流I和磁場(chǎng)方向垂直〕〔2〕方向：小磁針靜止時(shí)所指的方向?yàn)樵撎幋鸥袘?yīng)強(qiáng)度的方向〔3〕物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量

若在某一空間中某一點(diǎn)同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2、B3、B4，則此空間中該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為多少？如何計(jì)算？思維拓展3、3幾種常見的磁場(chǎng)復(fù)習(xí)：1、為描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們引入了什么物理量？磁感應(yīng)強(qiáng)度B2、電場(chǎng)線可以形象的描述電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向，那么我們?cè)鯓有蜗蟮孛枋龃鸥袘?yīng)強(qiáng)度的大小和方向呢？一.磁感線

是在磁場(chǎng)中畫出一些有方向的曲線,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。1、磁感線:ABC【問題】條形磁鐵,蹄形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線分布情況是怎樣的?2、幾種常見的磁場(chǎng)：1〕條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁場(chǎng)磁感線：外部從N到S，內(nèi)部從S到N形成閉合曲線【問題】直線電流，環(huán)形電流，通電螺線管的磁場(chǎng)磁感線分布有什么特點(diǎn)？它們遵循什么定那么呢？2〕直線電流的磁場(chǎng)的磁感線：——安培定那么1〔內(nèi)容〕3〕環(huán)形電流的磁場(chǎng)的磁感線——安培定那么2〔內(nèi)容〕4〕通電螺線管的磁場(chǎng)的磁感線——安培定那么2〔內(nèi)容〕3、磁感線的特點(diǎn)

磁感線是假想的，不是真實(shí)的。磁感線是閉合曲線。磁感線的疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線不能相交或相切。磁感線上每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向。課堂訓(xùn)練1、一細(xì)長(zhǎng)的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內(nèi)，S極在管外。假設(shè)此小磁針可左右自由移動(dòng)，那么當(dāng)螺線管通以圖所示電流時(shí)，小磁針將怎樣移動(dòng)？

課堂訓(xùn)練2、如下圖，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉(zhuǎn)向讀者，那么這束帶電粒子可能是〔〕A.向右飛行的正離子束B.向左飛行的正離子束C.向右飛行的負(fù)離子束 D.向左飛行的負(fù)離子束BC課堂訓(xùn)練3、如下圖，在三維直角坐標(biāo)系中，假設(shè)一束電子沿y軸正向運(yùn)動(dòng)，那么由此產(chǎn)生的在z軸上A點(diǎn)和x軸上B點(diǎn)的磁場(chǎng)方向是〔〕A.A點(diǎn)磁場(chǎng)沿x軸正方向，B點(diǎn)磁場(chǎng)沿z軸負(fù)方向B.A點(diǎn)磁場(chǎng)沿x軸負(fù)方向，B點(diǎn)磁場(chǎng)沿z軸正方向C.A點(diǎn)磁場(chǎng)沿z軸正方向，B點(diǎn)磁場(chǎng)沿x軸負(fù)方向D.A點(diǎn)磁場(chǎng)沿x軸正方向，B點(diǎn)磁場(chǎng)沿z軸正方向A課堂訓(xùn)練4、如下圖，彈簧秤下掛一條形磁棒，其中條形磁棒N極的一局部位于未通電的螺線管內(nèi)，以下說法正確的選項(xiàng)是〔〕A.假設(shè)將a接電源正極，b接負(fù)極，彈簧秤的示數(shù)將減小B.假設(shè)將a接電源正極，b接負(fù)極，彈簧秤的示數(shù)將增大C.假設(shè)將b接電源正極，a接負(fù)極，彈簧秤的示數(shù)將增大D.假設(shè)將b接電源正極，a接負(fù)極，彈簧秤的示數(shù)將減小AC二、安培分子電流假說1、內(nèi)容：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(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極，這就是分子電流假說。2、用安培分子電流假說解釋現(xiàn)象〔1〕為什么有些物質(zhì)有磁性、有些物質(zhì)沒有磁性？〔2〕為什么有些本來沒有磁性的物質(zhì)有的可以被磁化？本來有磁性的物質(zhì)在高溫或者受到猛烈撞擊時(shí)會(huì)失去磁性？三、勻強(qiáng)磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向處處一樣的磁場(chǎng)2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線：是一組相互平行、方向一樣、疏密均勻的直線四、磁通量：1、定義：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)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(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通。用字母Φ表示磁通量。2、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，公式為Φ=BS⊥〔S⊥表示某一面積在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積〕．3、單位：在SI制中是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)Wb1Wb=1T·m24、磁通量是有正負(fù)的，假設(shè)在某個(gè)面積有方向相反的磁場(chǎng)通過，求磁通量，應(yīng)考慮相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即應(yīng)求該面積各磁通量的代數(shù)和．5、磁通密度：B=φ/S表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量。1T=1Wb/m2=1N/A·m課堂訓(xùn)練5、面積S＝0.5m2的閉合金屬圓線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)與環(huán)面垂直時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是________；當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°，環(huán)面與磁場(chǎng)平行時(shí)，穿過環(huán)面的磁通量是_______0.2Wb0課堂訓(xùn)練6、某地地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量是3.0×l0-5T，豎直分量是4.0×10-5T，那么地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小