學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精2020-2021學年高二物理粵教版選修1-1教師用書：第1章第3節認識磁場含解析第三節認識磁場［學習目標］1.知道磁體間的作用力是通過磁場產生的．2。知道磁感線，會用磁感線描述磁場．(重點、難點）3。知道磁感應強度的定義及方向，會用磁感應強度描述磁場．(重點）4。知道勻強磁場的特點．(重點）5.理解磁通量及其定義，掌握公式Φ＝BS.（難點)一、磁場的描述1．為了形象地描述磁體和電流周圍的磁場,英國物理學家法拉第提出用磁感線來形象地描述磁場．如圖所示是永磁體的外部磁場磁感線的分布圖．2．磁感線（1)在磁場中可以利用小磁針靜止時北極所指的方向來描述各點的磁場方向．（2）磁感線是在磁場中畫出的一些有方向的假想曲線，在這些曲線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向相同．磁場有強弱之分,越靠近磁極的地方磁感線越密．3．磁感應強度（1）磁感應強度是矢量，既有大小，又有方向．磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場的方向，它在通過該點的磁感線的切線方向上,還與該點小磁針靜止時北極所指的方向一致．（2)單位：特斯拉，簡稱特，符號是T。(3)物理意義：描述磁場強弱的物理量．二、勻強磁場1．勻強磁場（1)定義:如果在磁場的某一區域內，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區域的磁場稱為勻強磁場．（2）磁感線特點：勻強磁場中的磁感線是一組方向一致的等間距平行線．2．磁通量（1)定義：物理學上把磁場的磁感應強度B和與磁場垂直的某一面積S的乘積定義為穿過該面積的磁通量．（2)公式：Φ＝BS,注意：此公式只適用于B與S垂直的情況．（3）單位:韋伯，簡稱韋，符號是Wb.1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×"）（1）磁感線是閉合的曲線． (√)(2）磁場看不見摸不著，實際不存在． （×)（3)磁感線可以用細鐵屑來顯示,因而是真實存在的． (×)（4）勻強磁場中磁感線是互相平行且間距相等的直線． （√）（5)磁通量不僅有大小而且有方向,是矢量． (×）(6)將一平面置于勻強磁場中的任何位置，穿過該平面的磁通量總相等． （×）［提示](2）磁場是真實存在的．（3)磁感線是假想的．(5）磁通量是標量．（6）若平面與磁感線平行，磁通量為0。2．（多選)下列關于磁感應強度的說法中正確的是（)A．磁感應強度是矢量，用來表示磁場強弱和方向的物理量B．小磁針北極在磁場中受力的方向是唯一的，能比較客觀地描述磁感應強度的方向C．磁極在磁場中受磁場力大的地方，該處的磁感應強度一定大D．磁極在磁場中受磁場力大的地方，該處的磁感應強度不一定大，與放置方向有關ABC[關于磁感應強度的完整概念有以下內容:第一，是矢量,大小等于垂直穿過單位面積的磁通量，方向是小磁針北極在磁場中的受力方向；第二，物理意義,反映磁場強弱和方向的物理量,從力的角度描述了磁場的性質，磁場強的地方放入磁極受到的力一定大；第三，單位是特斯拉,本題沒有考查磁感應強度的單位．根據完整的物理概念，本題選A、B、C。]3．關于磁通量的概念，以下說法正確的是(）A．磁感應強度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大B．磁感應強度越大，線圈面積越大，穿過閉合回路的磁通量也越大C．穿過線圈的磁通量為零時，磁感應強度不一定為零D．磁通量發生變化時，磁感應強度也一定發生變化C［由磁通量的定義知Φ＝BS·sinθ(θ為B、S間夾角），即Φ與B、S、θ三個因素有關．磁感應強度越大，穿過閉合回路的磁通量不一定大．當B、S間夾角為0時，則Φ＝0，而此處磁感應強度不一定等于零．]磁場的描述1．磁感線磁感線是為了形象描述磁體周圍空間磁場的分布情況而引入的．在磁場中畫一些有方向的曲線，任何一點的切線方向都跟放在該點的小磁針靜止時北極所指的方向一致，這樣的曲線叫磁感線．（1）假想的曲線磁場是客觀存在的,而磁感線是為研究磁場而引入的一系列假想曲線，實際上并不存在．曲線的切線方向都跟放在該點的小磁針靜止時北極所指方向一致，也就是與該點的磁場方向一致．（2)疏密性磁感線密集的地方磁場強,稀疏的地方磁場弱,沒有畫磁感線的地方，并不表示那里沒有磁場存在．勻強磁場的磁感線等間距、互相平行．（3)不相交由于磁感線上任一點的切線方向即為該點的磁場方向，又因磁場中任一點的磁場方向是唯一的，所以磁感線在磁體周圍空間不能相交．(4)空間性磁體周圍空間處處存在磁場，通常畫出的磁感線是平面的，磁體周圍的磁感線應分布在一個三維空間內．(5)閉合的曲線在磁體外部的磁感線都是從磁體的N極發出，回到磁體的S極．在磁體內部，磁感線是由S極指向N極，所以磁感線是閉合的曲線．2．磁感應強度(1)磁感應強度的物理意義：描述磁場強弱和方向的物理量．(2）磁感應強度的決定因素:僅由場源來決定．（3)磁感應強度的標矢性：磁感應強度是矢量．①其大小描述磁場的強弱，同一小磁針受力越大表明該處磁感應強度越大．②其方向就是小磁針N極在該點的受力方向,也就是該點磁場的方向，磁感線在該點的切線方向．【例1】(多選)關于磁場和磁感線的描述，下列說法中正確的是()A．磁感線可以形象地描述各點磁場的強弱和方向,它每一點的切線方向都和小磁針放在該點靜止時北極所指的方向一致B．磁極之間的相互作用是通過磁場發生的，磁場和電場一樣，也是一種客觀存在的特殊物質C．磁感線總是從磁鐵的北極出發，到南極終止D．磁感線就是細鐵屑連成的曲線AB［磁場是一種客觀存在的物質，磁極間的相互作用是通過磁場發生的．磁感線從N極出從S極入形成閉合曲線．磁感線可以用細鐵屑模擬，但不能說是由細鐵屑連成的，故選項B正確，選項C、D錯誤．根據磁場方向的規定知選項A正確．]磁感線是人為畫出的一些假想的曲線，其目的是為了形象地描述磁場的強弱及方向,掌握磁感線的基本規律能很好地處理此類問題．［跟進訓練］1．(多選)如圖所示是兩種常見磁場的磁感線分布示意圖，下列說法正確的是()A．(a）圖中a端是磁鐵的S極,b端是磁鐵的N極B．(a）圖中a端是磁鐵的N極，b端是磁鐵的S極C．(b）圖是兩異名磁極的磁感線分布示意圖，c端是N極，d端是S極D．(b）圖是兩異名磁極的磁感線分布示意圖,c端是S極，d端是N極AD[題圖(a)是條形磁鐵外部磁感線分布示意圖，外部磁場的磁感線是從磁鐵的N極出來，進入磁鐵的S極，故A正確，B錯誤．題圖(b）是兩異名磁極間的磁感線分布示意圖，磁感線仍然是從N極出來，進入磁鐵的S極，故C錯誤,D正確．]對磁通量的理解1．在勻強磁場中,穿過與磁場方向垂直、面積為S的平面的磁通量Φ＝BS，若磁感線與平面不垂直時，如圖所示,我們采用投影的方法，將平面向垂直于磁場的方向上投影,就可得到磁通量的一般計算公式Φ＝BS′＝BS·cosθ.圖中的S′是面積為S的平面α在垂直于磁感線方向上的投影面積．θ為平面α與該平面沿垂直磁場方向的投影面之間的夾角．2．磁通量是標量，只有大小，沒有方向，但有正負．其正負僅表示磁感線的貫穿方向，一般來說，如果規定磁感線從線圈的正面穿過時，磁通量為正，那么磁感線從線圈反面穿過時磁通量就為負．磁感線從不同方向穿過同一面積時，磁通量是它們的代數和．3．由Φ＝BS。得B＝eq\f（Φ，S）,因此磁感應強度在數值上等于垂直穿過單位面積的磁感線條數．【例2】勻強磁場中有一個與磁場垂直放置的矩形線圈,面積為S,磁場磁感應強度為B,在它繞軸線中心從如圖所示位置轉過180°的過程中,求該線圈磁通量的變化．思路點撥：①由Φ＝BS計算出初、末態的磁通量．②由ΔΦ＝|Φ2－Φ1|計算磁通量的變化．[解析］起始狀態的磁通量Φ1＝BS。末態的磁通量大小Φ2＝BS,但初態是從正面穿入，末態則從反面穿入．若初態Φ1為負,則Φ2為正．所以ΔΦ＝Φ2－（－Φ1)＝BS－(－BS)＝2BS，而不是零．[答案］2BS(1)公式Φ＝BS中的B應是勻強磁場的磁感應強度，S是與磁場方向垂直的面積,因此可以理解為Φ＝BS⊥。(2)磁通量為標量，算“純收入”．(3)ΔΦ＝|Φ2－Φ1|，注意初、末態磁通量的正、負．[跟進訓練］2．面積為2.0×10－2m2的矩形線圈放在磁感應強度為5。0×10－4T的勻強磁場中，當線圈平面與磁場方向垂直時［解析]由磁通量的定義知:Φ＝BS＝5.0×10－4×2.0×10－2Wb＝1。0×10－5Wb.[答案]1。0×10－5Wb1．磁場中任一點的磁場方向，規定為小磁針在磁場中（）A．受磁場力的方向B．北極受磁場力的方向C．南極受磁場力的方向D．轉動的方向B［規定磁場中N極受力的方向為該點磁場方向，或小磁針靜止時N極的指向，所以A、C、D項錯．]2。如圖所示為某磁場的一條磁感線，其上有A、B兩點,則下列說法正確的是（)A．A點的磁感應強度一定大B．B點的磁感應強度一定大C．因為磁感線是直線，所以A、B兩點的磁感應強度一樣大D．條件不足，無法確定A、B兩點的磁感應強度的大小D[圖中只有一條磁感線，不知道磁感線的分布情況，所以無法確定A、B兩點磁感應強度的大小關系．]3．如圖所示，矩形線框平面與勻強磁場方向垂直，穿過的磁通量為Φ.若線框面積變為原來的eq\f（1,2），則磁通量變為（）A。eq\f（1，4）ΦB。eq\f