学案：高中物理第5章磁场第1节磁场学案鲁科版选修3-1

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第1节 磁场

[学习目标] 1.了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的贡献。了解地球的磁场分布、变化以及对人类生活的影响。(科学态度与责任)2.了解磁场的概念，知道磁场的基本特性。( 物理观念)3.知道磁体之间、磁体与电流之间、电流与电流之间都是通过磁场相互作用的。(科学思维)

一、我国古代的磁应用

1．磁石

古人认为磁石吸铁如同慈母召子，故又把磁石称为慈石。

2．磁极

古人发现，不管形状如何，任何磁体都有两个磁极。

3．指南针

指南针是我国古代四大发明之一，由原来的司南发展而来，它的发明对促进人类航海事业起了重大作用。

二、磁场

1．定义：磁体或电流周围存在的一种特殊物质。

2．基本性质：对放入其中的磁极或电流产生力的作用。

3．产生：(1)磁体周围存在磁场；(2)电流周围存在磁场——电流的磁效应(1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现)。

4．磁极间的相互作用：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

三、地球的磁场

1．地磁场：地球本身是一个大磁体，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近。

2．磁偏角：地磁场的两极与地理的两极并不重合。水平放在地面上的可以自由转动的小磁针的指向高中物理学案大全，高考学案大全

与正南正北方向之间的夹角叫磁偏角。

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)磁场看不见，摸不着，实际不存在。 (×)

[提示] 磁场是一种客观存在的物质。

(2)磁体和电流都会产生磁场，磁极与电流的相互作用是通过磁场产生的。 (√)

(3)同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 (√)

(4)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或电流有力的作用。 (√)

(5)地理的南北极与地磁场的南北极并不重合，地磁场的北极在地理北极附近。 (×)

[提示] 地磁场的北极在地理的南极附近。

2．关于磁场，下列说法正确的是( )

A．只有磁铁周围才有磁场

B．电荷的周围除有电场之外还有磁场

C．电流产生磁场说明电和磁是相互联系的

D．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是形式完全不同的磁场

C [磁体和电流周围都存在磁场，而且是同种性质的磁场，静止电荷周围没有磁场，A、B、D错误；电流产生磁场揭示了电与磁之间的相互联系，C正确。]

3．关于地磁场，下列叙述正确的是 ( )

A．地磁两极和地理两极完全重合

B．我们用指南针确定方向，指南的一端是指南针的北极

C．地磁北极与地理南极重合

D．地磁北极在地理南极附近

D [地球是一个大磁体，其磁北极(N极)在地理南极附近，磁南极(S极)在地理北极附近，并不重合，指南针指南的一端是指南针的南极(S极)，D正确，A、B、C错误。]

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对磁场的认识

1.磁场的客观性：磁场是磁体和电流周围存在的一种特殊物质，它虽然看不见，摸不着，但它能够对放入其中的磁极、电流产生力的作用，它是客观存在的一种物质。

2．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。

3．对磁现象的理解

(1)磁极与磁体之间、磁极与电流之间、电流与电流之间都会发生相互作用，这些相互作用都是通过磁场发生的，这是磁现象的电本质，图示如下：

(2)任何一个磁体都有N、S两个磁极，不存在单极磁体。

【例1】 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极或电流有力的作用

B．磁场是看不见摸不着、实际不存在而由人们假想出来的一种物质

C．磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流发生作用时才存在

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

A [磁场的基本性质是对放入其中的磁极或电流产生力的作用，磁场是一种看不见摸不着，但客观存在的特殊物质，它始终存在于磁体或电流的周围，只有选项A正确。]

磁场和电场的区别与联系

磁场 电场

场的存在 电流、磁体、运动电荷周围 电荷周围

对静止电荷 无作用力 有作用力

对磁体 有作用力 无作用力 高中物理学案大全，高考学案大全

本质 运动电荷产生的 电荷产生的

相同点 都是特殊形态的物质；力的作用效果都是通过“场”发生的

[跟进训练]

1．下列说法中正确的是( )

A．只有磁铁周围才有磁场

B．电荷的周围一定有电场和磁场

C．磁铁周围的磁场与电流周围的磁场是两种不同的磁场

D．电流能产生磁场说明电和磁是有联系的

D [磁铁和电流周围都有磁场且性质相同，而电流是电荷定向移动形成的，所以，运动电荷周围既有电场又有磁场，而静止电荷周围只有电场，选项A、B、C错误。电流能产生磁场就是电和磁有联系的证明，故选项D正确。]

对地磁场的认识

1.地磁场问题的处理要点

(1)地理南极正上方磁场方向竖直向上，地理北极正上方磁场方向竖直向下。

(2)在赤道正上方，地磁场方向水平向北。

(3)在南半球，地磁场方向指向北上方；在北半球，地磁场方向指向北下方。

2．地磁场的作用

由于磁场对运动电荷有力的作用，故射向地球的高速带电粒子，其运动方向会发生变化，不能直接到达地球。因此地磁场对地球生命有保护作用。

3．磁偏角的形成

磁偏角是小磁针的指向与正南、正北方向间的夹角，磁偏角的存在是因为地球的地理两极与地磁两极并不重合，小磁针静止时，它的两极分别指向地磁两极而不是地理两极，所以产生了磁偏角。

【例2】 (多选)下列说法正确的是 ( )

A．地球是一个巨大的磁体，其磁体的N极在地球南极附近，磁体的S极在地球北极附近 高中物理学案大全，高考学案大全

B．地球表面的磁场的竖直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下

C．地球的周围存在着磁场，但地磁的两极与地理的两极并不重合，其间有一个夹角，这就是磁偏角，磁偏角的数值在地球上不同地点是相同的

D．在地球表面各点磁场强弱相同

AB [由地磁场的特点可知，A、B正确；地磁场类似于条形磁铁的磁场，所以在地球表面赤道上的磁场最弱，两极附近地磁场最强，D错误；在地球上不同位置，磁偏角的数值是不同的，C错误。]

对地磁场理解的三大误区

(1)将地理南北极与地磁场的南北极混淆，误将地理南极(或北极)当作地磁场的南极(或北极)。

(2)误认为地理两极与地磁场的两极重合。事实上，两者并不重合，地磁场的两极在地理两极的附近。

(3)误认为地球上各点的磁场方向都是和地面平行的。事实上，除赤道外，南北半球的磁场都有竖直分量。

[跟进训练]

2．在地球表面的某位置，发现能自由转动的小磁针静止时S极竖直指向地面，则该位置是( )

A．地磁北极附近 B．地磁南极附近

C．赤道附近 D．无法确定

A [地球是个大磁体，地球表面附近的大部分地区的磁场方向基本上是沿南北方向的。因为小磁针静止时北极总指向该处磁场的方向，所以在地球表面附近的大部分地区小磁针静止时总是指南北。但是在地球的南北极附近，即地磁场的南北极附近，地磁场是竖直方向的，从而出现了小磁针沿竖直方向静止的特殊情况。由于小磁针的S极竖直指向地面，该处应该为地理南极，即地磁场的北极附近。]

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3种磁场——磁铁磁场、电流磁场和地磁场

1种现象——“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”

1个概念——磁偏角

1．下列关于磁场的说法正确的是( )

A．地理的北极就是地磁场的北极

B．安培发现了电流的磁效应

C．磁场是客观存在的，但是磁感线是人们假想出来的

D．某点磁场的方向与小磁针静止时S极的指向相同

C [地磁场的南极在地理的北极附近，A错误；奥斯特发现了电流的磁效应，B错误；磁场具有能量，是客观存在的，但是磁感线是人们为了方便研究磁场而假想出来的，C正确；某点磁场的方向与小磁针静止时N极的指向相同，D错误。]

2．如图所示的“司南”是人们公认的最早的磁性定向工具，司南能指南北的原因是( )

A．地球周围有电场

B．地球周围有磁场

C．月球周围有磁场

D．太阳周围有磁场

B [地球周围存在磁场，磁场方向外部由地理南极指向地理北极，所以司南能指南北，B对。]

3．铁棒A能吸引小磁针，铁棒B能排斥小磁针，若将铁棒A靠近铁棒B，则( )

A．A、B一定相互吸引

B．A、B一定相互排斥

C．A、B之间有可能没有磁场力的作用

D．A、B可能相互吸引，也可能相互排斥 高中物理学案大全，高考学案大全

D [小磁针本身有磁性，能够吸引没有磁性的铁棒，故铁棒A可能有磁性，也可能没有磁性。铁棒B能排斥小磁针，说明铁棒B一定有磁性。若A无磁性，当A靠近B时，在B的磁场作用下也会被磁化而发生相互吸引。

若A有磁性，则A、B两磁体都分别有N极和S极，当它们的同名磁极互相靠近时，相互排斥；当异名磁极互相靠近时，相互吸引。这说明不论A有无磁性，它们之间总有磁场力的作用。故选项D正确。]

4．如图所示，假设将一个小磁针放在地球的北极点上，那么小磁针的N极将( )

A．指北 B．指南

C．竖直向上 D．竖直向下

D [我们已经知道地球的地理北极点上可以近似地认为是地磁的南极，根据磁体的同名磁极相斥，异名磁极相吸，所以小磁针的N极将竖直向下，故选D。]

5．如图所示，a、b为两根外形完全相同的铁棒，让一端靠近另一端中部，当手提a棒时，甲图中b棒下落，乙图中b棒不下落，则可得 ( )

甲 乙

A．a棒肯定有磁性 B．b棒肯定有磁性

C．a、b棒肯定都有磁性 D．a、b棒可能都没有磁性

B [磁体上磁性最强的部分叫磁极，位于磁体的两端，磁性最弱的部分在磁体的中间，这个位置几乎没有磁性。用a的一端靠近b的中间部分时，b落下来，由此可以确定铁棒a没有磁性，不能确定b磁性的有无；当用b的一端即磁性最强的部位去靠近a的中间部分时，b不掉下来，说明铁棒b有磁性。故选项B正确。]