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电与磁
第二节　磁场
教材 解读 　磁场和磁感线是贯穿全章的核心内容,因此,无论从课程标准的要求上看,还是从物理学知识的扩展上看,掌握好本节的知识和技能,对今后电磁学内容的学习起着非常重要的作用。
学 习 目 标 物理观念 　1.知道磁极间的相互作用规律以及磁体周围存在磁场。 　2.知道磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用。 　3.知道磁感线可用来形象地描述磁场,知道磁感线的方向是怎样规定的。会画条形磁体、蹄形磁体、同名磁极和异名磁极间的磁感线的形状和方向,会根据磁感线的形状和方向确定磁极名称。 　4.知道地球是一个大的磁体,地球周围有磁场及地磁场的南、北极。
科学思维 　通过感知磁场的存在,提高学生分析问题和抽象思维的能力,使学生认识磁场的存在,渗透科学的思维方法。
科学探究 　通过实验探究磁体间的相互作用,提高学生的实验操作能力、观察分析能力及概括能力。
科学态度 与责任 　1.通过感知磁场的存在,知道磁感线和地磁场,使学生养成良好的科学态度和实事求是的探究精神,帮助学生树立探索科学的志向。 　2.通过实验感知磁场的存在,激发学生对科学的求知欲,发展空间想象能力,使学生领略科学的美妙与和谐。
重点 难点 　重点:知道什么是磁场、磁感线、地磁场。 　难点:对磁场和磁感线的认识与理解。
合 作 探 究 　探究条形磁体周围磁场 　材料:条形磁体一个,一盒小磁针 　过程:将小磁针均匀放置成椭圆形,观察小磁针N、S极指向,再将条形磁体轻轻放在椭圆的中心,再次观察小磁针的指向,并将N极指向记录下来。 　现象:两次小磁针N极的指向。 　原理:磁感线
备课 资料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 情境引入:(实验引入新课) 师:上节课我们认识了简单的磁现象,今天我们进一步研究磁的有关知识。首先我们一起来做一个实验。 实验:把一根条形磁体悬挂起来,用另一个磁体接近它,你会发现同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。 师:两个磁体靠近时,虽然没有接触,它们之间却出现了力的作用,那么这种力的作用是如何产生的呢 教师进行总结,引入新课。 学生观察,交流,总结 教师做实验,培养学生的观察能力、思考能力,以及总结能力。
【探究新知】 一、磁场 1.磁场概念:磁体周围存在着肉眼看不见的特殊物质,可以对放入其中的磁体有力的作用。 2.磁场基本性质:磁体间的相互作用是通过磁场发生的,所以磁场的性质是对放入其中的磁体有力的作用。 活动:观察小磁针的指向。 磁场中不同位置的小磁针指向不同,说明不同位置处的磁场方向不同。 观察、思考、交流 运用学生在生活中积累的实践经验,使学生认识磁场的存在,找到探究磁场的途径,最大限度地参与到探究过程中来。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
3.规定:磁场中某点小磁针静止时N极的指向规定为该点磁场的方向。 4.探究活动:用小磁针探究磁体周围的磁场。 二、磁感线 教师通过实验现象,引导学生将条形磁体周围的小磁针N极指向描点,再找规律。 1.磁感线概念:把小磁针在磁场中的排列情况用一些带箭头的曲线画出来,可以方便、形象地描述磁场,这样的曲线叫作磁感线。 2.几种磁体周围磁感线的形状。 教师:谁能在黑板上画出同名、异名磁极间的磁感线 同名、异名磁极间的磁感线 3.特点:结合实验与磁感线的图示,我们可以认识到,磁感线密集的地方,磁场对小磁针的作用力强,说明磁场强;磁感线稀疏的地方,磁场对小磁针的作用力弱,说明磁场弱。 可总结为四点: 磁感线的疏密程度说明磁场的强弱 磁感线是假想的曲线 磁感线是闭合但不相交的曲线 观察、思考、合作、归纳总结 观察、思考、总结 提高学生观察能力,概括总结能力。 培养学生创新能力。 让学生细心观察、大胆想象,通过观察思考自己总结结论,培养学生的分析能力。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
磁感线是闭合但不相交的曲线 磁感线某一点的切线方向是该点的磁场方向,也是放在该点小磁针静止时N极所指方向。 三、地磁场 问题一: 小磁针周围没有磁体时,它的北极为什么总指北呢 指南针为什么永远指南呢 1.地球周围存在磁场,即地球是个大磁体。 2.地磁场的形状与条形磁体的磁场相似。 问题二: 为什么小磁针的北极指向北呢 1.地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。 2.磁偏角。 　　课堂小结(略) 　　课堂练习(略) 　　布置作业(略) 观察、思考、总结
学点1　磁场
实验:在一条形磁体的周围均匀地摆放小磁针,观察小磁针的排列情况,回答问题。
图14-2-11
问题1:观察到的现象如图14-2-11所示,磁体周围的小磁针N、S极(涂黑端为N极)的指向　不相同　,每一个小磁针偏转的角度　不相同　。(均选填“相同”或“不相同”)
问题2:由问题1的实验现象可以得出,在磁体周围肯定存在着一种看不见的物质,这种物质叫　磁场　。条形磁体对小磁针的作用力就是通过　磁场　发生的。
问题3:综合问题1和问题2可以看出,小磁针在磁场中的N、S极指向不同,说明磁体周围的这些点的磁场方向是不同的,物理学中,把小磁针在磁场中静止时　北(N)　极所指的方向规定为该点磁场的方向。
学点2　磁感线
实验:将条形磁体、蹄形磁体分别放在均匀撒有铁屑的玻璃板上,观察到如图14-2-12所示的现象。根据实验现象回答下列问题。
图14-2-12
问题1:由图(a)可以看出,同名磁极和异名磁极周围的铁屑分布情况是　不相同　的;比较图(a)中异名磁极周围的铁屑分布情况和图(b)可以看出,条形磁体周围的铁屑分布与蹄形磁体周围的铁屑分布是　不相同　的。其原因是磁体周围的铁屑在　磁场　作用下被磁化成一个个小磁针,根据　磁极间相互作用的规律　,它们在磁场中就排列成了不同的形状。
问题2:由铁屑在磁场中的分布情况,我们可以利用假设的　磁感线　来形象地描述磁场,其表示方法是:画出一条　带有箭头　的曲线,磁感线上各点的　切线　方向就是该点的磁场方向。磁体外部的磁感线都是从它的　N　极出发,回到它的　S　极。磁感线的　疏密　可以表示磁场的强弱。
问题3:如图14-2-13所示,分别是条形磁体和蹄形磁体的磁感线分布图,由图可以得出所有的磁感线　不　相交。
图14-2-13
学点3　地磁场
阅读教材P148~P149,完成下列填空:
问题1:地球本身相当于一个大磁体,如图14-2-14所示,由图可以看出,地磁的N极在　地理南极　附近,地磁的S极在　地理北极　附近。
问题2:地理的两极与地磁的两极并不恰好重合,我国宋代的著名科学家　沈括　是世界上第一个准确地记载这一现象的人。
问题3:司南(如图14-2-15所示)可以指示南北方向,它是利用了　地磁场　中异名磁极　相互吸引　的原理。
图14-2-14
图14-2-15
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电与磁
第二节　磁场
方式　【情境导入】
播放视频文件:极光(图14-2-1)。
图14-2-1
师:你知道美丽的极光的发生与地球的磁场有怎样的关系吗 在本节的内容中我们将找到答案。引入新课。
1.教师讲解磁场的知识
[详解]①磁场的基本性质是对放入其中的磁体有力的作用,磁体之间的相互作用就是通过磁场发生的。②磁场有强弱,越靠近磁极的位置,磁场越强。③磁场有方向,物理学中规定:小磁针在磁场中静止时N极所指的方向即为该点磁场的方向。
[拓展]磁场的三性:①物质性,磁场是一种物质,磁体间的相互作用就是通过磁场发生的。②强弱性,磁体周围空间的不同位置磁场强弱不同,磁体上磁极的磁场最强、中间最弱,磁体周围离磁体越远的位置磁场越弱。③方向性,磁场有方向,磁场中每一点的磁场方向是唯一的。
2.讲解磁场的描述——磁感线
(1)磁感线是为了方便形象地描述磁场而假想的曲线,实际上并不存在,但磁场是真实存在的。
(2)磁感线分布于磁体周围整个空间,并不是平面的。磁感线可能是曲线,也可能是直线。
(3)五种磁体周围磁感线的分布情况(如图14-2-2所示)。
图14-2-2
(4)磁感线的特点:①磁感线上任何一点的切线方向表示该点的磁场方向。②磁感线分布的疏密程度表示磁场的强弱,磁感线越密集的地方,磁场强度越强。③在磁体外部,磁感线都是从磁体N极出来,回到S极,而在磁体内部恰好相反,从而使磁感线均为闭合的曲线;磁感线是不会相交的,因为磁场中任一点的磁场方向都是唯一的。
[温馨提示]磁感线的表示方法(如图14-2-3所示):①磁感线通常只在平面上画出。②只画出有代表性的几条。
图14-2-3
[中考解读] 本节涉及的内容是磁场和磁感线的知识,是中考考查的热点之一。其中磁极间的相互作用、磁感线的特点是最常见的考查问题,同时还经常涉及有关地磁场的知识。中考中多以选择题、填空题和作图题的形式出现。
[考点对接] 1.磁场和磁感线
例1　(宁波中考)如图14-2-4所示是研究磁体周围磁场时的铁屑分布情况。实验时a、b、c三个位置所对应的磁极可能是 (　　)
图14-2-4
A.N、N、N B.N、S、S
C.N、N、S D.S、N、S
[答案] B
[考点对接] 2.地磁场
例2　(天津中考)地球是一个巨大的磁体,图14-2-5中有关地磁场的示意图正确的是 (　　)
图14-2-5
[答案] C
动物罗盘
有些动物有某种类似罗盘或导航仪的“仪器”,能够帮助它们准确地确定方位。这种“仪器”被称作“生物罗盘”。
鸽子(如图14-2-6所示)是人们喜爱的一种鸟类。大家都知道信鸽具有卓越的航行本领,它能从2000 km以外的地方飞回家。实验证明,如果把一块小磁铁绑在鸽子身上,它就会惊慌失措,失去定向的能力,而把铜棒绑在鸽子身上,却看不出对它有什么影响。当发生强烈磁暴或者鸽子飞到强大无线电发射台附近的时候,鸽子也会失去定向的能力。这些事实充分说明了鸽子是靠地磁场来导航的。
图14-2-6
绿海龟(如图14-2-7所示)是著名的航海能手。每到春季产卵时,他们就从巴西沿海向坐落在南大西洋的“沧海一粟”——阿森松岛游去。这座小岛全长只有几千米,距非洲大陆1600 km,距巴西2200 km,但是,绿海龟却能准确无误地远航到达。产卵后,夏初季节,它们又渡海而归,踏上返回巴西的征途。据研究,绿海龟也是利用地磁场进行导航的。
图14-2-7
在加勒比海沿岸水域生活着一种体形较大的节肢类动物——大鳌虾(如图14-2-8所示),这种动物白天栖息在暗礁中,晚上出来活动觅食。让科学家感到迷惑不解的是,这种动物在离开其巢穴一段距离后仍能准确无误地找到自己的巢穴。它们是如何在漆黑一片的大海中找到归途的呢 科学家们发现它们体内生有一个能辨认方向的“磁罗盘”。
图14-2-8
　　每年深秋,数百万的帝王斑蝶(如图14-2-9所示)都要从美国和加拿大的栖息地迁徙到墨西哥中部山区越冬,行程可达3200 km,堪称昆虫迁徙距离之最。但这些帝王斑蝶却是前一年春季自墨西哥返回到北美等地区的帝王斑蝶后代,从未飞到过墨西哥,它们靠什么认路呢 人们曾经认为这些帝王斑蝶以太阳作为“指南针”来导航,但在乌云蔽日的天气中它们能照样迁飞。研究人员在实验室中对秋季帝王斑蝶进行测定发现:将帝王斑蝶放在正常的磁场中,它们朝西南方向飞行,与从美国东部向墨西哥方向迁飞的方向一致,而将其放在逆向磁场中,则帝王斑蝶纷纷朝东北方向迁飞;撤掉磁场时,则帝王斑蝶呈现漫无目标的乱飞状态,这表明帝王斑蝶体内存在磁性物质,其迁飞方向与体内磁性物质有关。
图14-2-9
科学家曾在16只座头鲸(如图14-2-10所示)身上安装了跟踪设备,然后利用卫星技术进行跟踪。这些座头鲸从南大西洋和南太平洋向北游了数千公里,偏离洄游路线不会超过5度。人们一直认为很多动物在进行远距离迁移时利用地球磁场或太阳方位进行导航。但科学家表示,这两种方法都无法解释座头鲸如此超凡的导航能力,因为地球的磁性变化太大,无法解释座头鲸的直线洄游,而在水里也无法找到太阳导航所需的参考点。他们因此怀疑座头鲸采用了一种组合导航的方式
图14-2-10
　　——详见电子资源
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