高中物理选修3-1沪科版课件：5.3 探究电流周围的磁场(共25张PPT)

5.3探究电流周围的磁场【教学目标】知识与技能：1、知道电流周围存在磁场，知道通电螺线管对外相当于一个磁体，会用安培定则确定相应磁体的磁极和通电螺管的电流方向。

2、培养学生初步的观察能力、实验能力、分析概括、作图能力。

3、培养学生良好的学习习惯，实事求是的科学态度。

过程与方法：1.观察奥斯特实验了解电流的磁场，知道磁场方向跟电流方向有关系，培养学生的观察实验能力。

2.通过观察通电螺线管的实验，发现通电螺线管的磁极跟电流的关系，总结出安培定则，培养学生的分析概括能力。

3.从安培定则的应用，培养学生的思维作图能力。

情感态度与价值观：养成实事求是，尊重自然规律科学态度，在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题的喜悦。

【教学重点】奥斯特实验，通电螺线管周围的磁场，安培定则。

[:Z|xx|k]【教学难点】安培定则的运用【教学准备】螺线管、铁屑、通电螺线管周围磁感线的主体模型，干电池铜导线。

【教学方法】探究式教学法【教学过程】一、复习、引入新课1、复习磁的基本知识●任何磁体都有两个磁极：分别叫做____和____.●磁极间的相互作用规律是：_______________●磁体周围存在着_______.它是确实存在着的一种物质。

物理学中引入了_______来描述它。

●图一：根据磁铁的磁场方向画出小磁针的磁极；图二：根据磁针指向画出磁铁的磁极。

图一图二2、利用多媒体展示电磁体的应用，引导学生对生活、生产中大量电器的观察，使学生意识到电与磁有着密切的联系，同时，演示电磁铁吸引小铁钉的实验，引发学生思考：电能生磁吗？由此引入新课。

板书：第二节电流的磁场二、进行新课1、电与磁的关系（1）指导学生阅读和观察教材102页，图16-7所示的电器设备。

（2）奥斯特实验实验器材：小磁针、电源、导线、开关师：介绍实验器材，在介绍这些实验器材的同时，提出问题让学生思考实验步骤：第一，观察小磁针静止时的指向，受地磁场影响磁针的南北极的方向。

高中物理学习材料桑水制作探究电流周围的磁场一、单选题(每道小题 3分共 30分 )1. 在图中，标出磁场B的方向，通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受磁场力F[ ]的方向，其中正确的是A．螺线管的P端为N极，a接电源的正极B．螺线管的P端为N极，a接电源的负极C．螺线管的P端为S极，a接电源的正极D．螺线管的P端为S极，a接电源的负极3. 关于磁感线的描述，错误的是[ ]A．磁感线是表示磁场强弱和方向的曲线B．磁感线是闭合的曲线C．任意两条磁感线都不能相交D．自由的小磁针在磁场作用下，将沿磁感线运动4. 如图所示为两根互相平行的通电直导线a，b的横截面图，a，b中的电流方向已在图中标出，那么导线a中的电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向分别是：[ ]A．磁感线顺时针方向，磁场力向左B ．磁感线顺时针方向，磁场力向右C ．磁感线逆时针方向，磁场力向左\parD ．磁感线逆时针方向，磁场力向右5. 如图所示, 在水平放置的光滑绝缘杆ab 上, 挂有两个相同的金属环M 和N ．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确[ ]A ．两环静止不动B ．两环互相靠近C ．两环互相远离D ．两环同时向左运动6.7. 一根有质量的金属棒MN ，两端用细软导线连接后悬挂于a 、b 两点．棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M 流向N ，此时悬线上有拉力．为了使拉力等于零，可 [ ]A ．适当减小磁感应强度B ．使磁场反向C ．适当增大电流强度D ．使电流反向8. 如图所示，载有恒定电流的闭合弹簧线圈环套在条形磁铁的中心位置，则[ ]A. 环受沿半径向外的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的磁通量有增大倾向B. B . 环受沿半径向外的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的磁通量有减小倾向C. C . 环受沿半径向内的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的磁通量有增大倾向D. D . 环受沿半径向内的安培力, 磁铁的磁场穿过环内的磁通量有减小倾向9. 如图所示，一个闭合线圈套在条形磁铁靠近N 极这一端，当在线圈中通以图示方向的电流I 时，则 [ ]A ．线圈圆面将有被拉大的倾向B ．线圈圆面将有被压小的倾向C ．线圈将向上平移D ．线圈将向S 极一端平移10. 如图，四个相同的矩形线圈，通以相同的电流，同时放在匀强磁场内，线圈平面都与磁场平行，所不同的只是各线圈的转轴OO'位置不同，下面说法正确的是 [ ]A ．C 所受力矩最大B ．b 所受力矩最小 如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个可绕轴转动的单匝正方形线圈，每边长为．当线圈平面与磁场平行且电流强度为时，线圈受到的磁场力的力矩为．．．．因为轴不在线圈的对称轴上，所以力矩大小无法确定B OO'L I [ ]A BIL B 2BILC BILD OO'22212C．四个线圈所受力矩各不相同D．四个线圈所受力矩相同二、填空题(1-2每题 3分, 3-4每题 4分, 第5小题 6分, 共 20分)1. 一面积为S的长方形线圈从图所示的位置在磁感应强度为B的匀强磁场中转动(转轴与磁场方向垂直)了60°的瞬时，穿过线圈的磁通量F=____．2. 如图所示，一粗细均匀、重1N的金属丝ab，两端用相同的轻弹簧挂起(弹簧下端与金属丝绝缘)，放在一方向垂直于纸面向里的匀强磁场(匀强磁场的范围足够大)中，若在金属丝中通入大小为I、方向自a至b的电流，此时所受安培力的大小为0.5N，金属丝下降1mm；若改在金属丝中通入大小仍为I但方向自b至a的电流，金属丝应下降_______mm．3. 如图，通电导线ab紧靠着竖直导轨恰能匀速下滑，已知ab和导轨间的摩擦系数为0.50，匀强磁场方向竖直向上，ab质量为0.010kg，则通过ab的电流方向为______，ab受的磁场力为__________(g取10m/s2)4. 如图所示，正方形线框每边长为L，每边质量为m，可绕z轴自由转动，由于线框通入电流而转至图中虚线位置，线框平面和竖直方向夹角为a，设线框中电流强度为I，方向为逆时针方向，则与y轴平行的磁场的磁感应强度的方向为______，大小为____．5. 如图所示，有一正方形线框边长为0.4m , 线框平面和匀强磁场的磁感线夹角为30癨b , 现已知线框内磁通量为0.2Wb , 则磁场的磁感应强度为B=____T．当线框平面以O为轴逆时针旋转30°时，线框内磁通量的变化量为△F=_______________Wb．当线框平面由初始位置逆时针旋转180°时，线框内磁通量的变化量为△F'=__________________Wb．三、多选题(每道小题 5分共 40分 )1.关于样感应强度，下列哪些说法是正确的 [ ]A．一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，它受到的磁场力一定为零B．一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零C．磁场中某处的磁感强度跟放在那里的一小段通电导线的电流强度有关系D．磁感应强度的方向一定跟磁场力的方向垂直，但不一定跟电流方向垂直2. 关于磁场和磁感线的描述，下列说法中正确的是： [ ]A．磁感线从永久磁铁的N极发出指向S极，并在S极终止B．任何磁场的磁感线都不会相交C．磁感线可以用来表示磁场的强弱和方向D．匀强磁场的磁感线平行等距，但这只是空间磁场内局部范围内的情况，整体的匀强磁场是不存在的3. 彼此绝缘、互相垂直放置的两通电直导线中电流方向如图所示，在两导线周围空间磁场较强的区域在[ ]A．Ⅰ区 B．Ⅱ区 C．Ⅲ区 D．Ⅳ区4. 如图所示，四个放在匀强磁场中的通电线圈，能够由图示位置开始绕转动轴OO'发生转动的是[ ]5. 关于安培力的方向，下列说法正确的是 [ ]A．安培力F的方向不总是垂直于由I与B所构成的平面\par B．安培力F的方向由I的方向和B的方向共同决定C．如果I和B其中一个量的方向变为原来方向的反方向；则安培力F的方向也变为原来方向的反方向D．若I和B两个量的方向都变为原来方向的反方向，则安培力F的方向不变6. 如图，a、b、c、d是四根长度相等、等间距地被固定在同一竖直平面上的通电长直导线，当它们通以大小相等、方向如图的电流时，各导线所受磁场力的合力情况是[ ]A．导线a的受力方向向左 B．导线b的受力方向向左C．导线c的受力方向向左 D．导线d的受力方向向右7. 如图，一条形磁铁放在水平桌面上，在它的正中央上方固定一直导线，导线与磁铁垂直，若给导线通以垂直于纸面向里的电流，则[ ]A．磁铁对桌面的压力增大 B．磁铁对桌面的压力减少C．桌面对磁铁没有摩擦力D．磁铁所受的合力不变8. 如图所示, 空间各处都有匀强磁场, 将一导线AO放在XOY面上通以电流I, 导线与OX夹角为45°．已知AO导线受的磁场力方向沿Z轴的负方向．若将此导线改放在OZ轴上，并通以沿ZO方向的电流，这时导线受的磁场力方向沿X轴正向，则磁场方向可能是[ ]A．沿X轴正方向B．沿Y轴正方向C．沿Z轴正方向 D．与AO不垂直四、计算题( 10分 )如图所示, 光滑的U形导电轨道与水平面的夹角为q, 空间有一范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场，一质量为m的光滑裸导体棒ab恰能静止在导轨上，试确定图中电池的正负极并求导体中的电流所受磁场力的大小(当地的重力加速度为g)．单元练习试题答案一、单选题1. C2. B3. D4. B5. B6. C7. C8. C9. A 10. D二、填空题1. 0.5BS2. 33. b→a；0.2N4. y轴正向；2mgtga/IL5. 2.5； 0.146； 0.4三、多选题1. AD2. B、C、D3. BD4. CD5. BCD6. ACD7. ACD8. BD四、计算题1. 只有当d为正极、c为负极时ab棒才可能静止．对ab棒进行受力分析，由平衡条件可得F磁=mgtgq．。

教学建议在教学中逐个做好通电直导线、通电环形电流、通电螺线管等磁感线的演示实验,使学生熟悉这些以后常会用到的磁感线的空间走向及疏密分布情况。

熟悉安培定则,进一步要求学生通过动手练习说出具体例图中的通电直导线、环形电流、通电螺线管等磁场磁感线的空间分布,并画出它们的磁感线的俯视图和不同角度的剖面图,调动学生充分发挥空间想象力,使他们对空间分布的磁感线有一个完整的认识。

要注重不同磁场之间的联系,如从通电直导线磁场过渡到环形电流磁场再过渡到通电螺线管磁场,是由直到曲的转化,由少到多的叠加过程,形象思维中隐含了逻辑思维,注意到这种联系而不是孤立地罗列这些磁场各自的规律,有利于培养学生科学的思想方法。

从通电螺线管外部磁场与条形磁铁外部磁场的一致,能联想到条形磁铁的内部磁场情况,可以作一个补充,让学生认识到磁感线都是封闭曲线,一方面能让学生更加全面联系地看待问题,另一方面认识磁铁内部磁场对学生后续学习解决电磁感应中相应问题有很大帮助。

对于安培分子电流假说,有必要让学生知道:“假说”是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。

在物理定律和理论的建立过程中,“假说”常常起着很重要的作用,它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。

安培分子电流假说就是在“通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似”这一事实的启发下,结合环形电流磁场的特点,经过思维发展而产生出来的,而这种从表面现象的简单相似到本质的内在联系(也是隐藏在复杂事物背后的简单的逻辑关系)的发展,正是物理大师的直觉灵感和深入思考结合的产物,体现了物理学深刻而又简洁之美。

安培分子电流假说能够解释磁化和退磁等现象,揭示了磁现象的电本质。

可以让学生观察一些磁化和退磁的演示并说明其中的道理。

参考资料神奇的磁化水磁化水是一种被磁场磁化了的水。

让普通水以一定流速,沿着与磁感线平行的方向运动,通过一定强度的磁场,普通水就会变成磁化水。

磁化水有种种神奇的效能,在工业、农业和医学等领域有着广泛的应用。