高中物理 第5章 磁场与回旋加速器 磁与人类文明 怎样描述磁场学案 沪科版选修3-1

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1、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

2、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

3、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.1Wb＝1T·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＝.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

4、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

5、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＝1m2的平面，在磁场强

6、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

7、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＝，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