磁场及其描述
【教学重难点】
1．能列举磁现象在生产生活中的应用。
2．关注与磁相关的现代科技的发展。
3．用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
【教学过程】
一、导入新课
我们已经知道，磁体和通电导线周围都存在磁场，磁场有强弱和方向。
如何描述磁场的强弱和方向？本节将学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度，用磁感线形象地描述几种常见磁场的分布，并学习磁现象在生产生活中的应用。
二、新知学习
知识点一磁场磁感应强度
[观图助学]
指南针为什么指南？鸽子千里归巢是靠什么导航的呢？
[观图助学]
管内部磁感线的方向或拇指指向螺线管的北极（如图丙所示）。
（4）磁感线上某点切线所指的方向就是该点磁场的磁感应强度方向。
（√）
（5）通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆环。
（√）
知识点三磁的应用及意义
1．对磁技术的应用中，首屈一指的当数我国发明的指南针。
指南针的发明开启了航海技术的革命，推动了航海事业的发展。
2．交通与磁：磁悬浮列车有常导电磁铁吸引方式和超导电磁铁相斥方式两种形式。
常导电磁铁吸引式是在导体底部和两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设作用板和感应钢板，使导轨钢板的吸引力与车辆重力平衡，从而使车体悬浮于轨道上运行；超导电磁铁相斥式是根据磁铁同极相斥的原理。
3．核磁共振成像技术是磁在医学诊断方面的应用。
三、核心探究
核心要点1 磁场磁感应强度
[要点归纳]
1．磁场的性质
（1）客观存在性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见摸不着而又客观存在的特殊物质。
存在于磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的周围。
（2）方向性：物理学中规定，磁场中任一点小磁针北极（N极）的受力方向（或小磁针静止时N极的指向）为该处的磁场方向。
（3）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。
2．对磁感应强度的理解
（1）定义式的适用条件：通电导线垂直磁场放置。
（2）磁感应强度的决定因素：磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。
其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系。
即使不放入载流导线，磁感应强度也照样存在，故不能说“B与F成正比”或“B与Il成反比”。
（3）磁感应强度是矢量，其方向就是磁场方向。
[试题案例]
[例1]（多选）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体或电流有力的作用
B．磁场是看不见摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质
C．磁场是客观存在的一种特殊物质形态
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
解析磁场的基本性质是对放入其中的磁体和电流有力的作用，它是一种看不见、摸不着、实实在在存在的物质，A、C符合题意。
[例2]在匀强磁场中某处P垂直于磁场方向放一个长度l＝20 cm、通电电流I＝0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F＝1.0 N，其方向竖直向上。
现将该通电导线从磁场中撤走，则P处的磁感应强度为（）
A．零B．1 T
C．0.1 T D．10 T
解析此时导体与磁场方向垂直，由B＝F
Il解得B＝10T，磁感应强度与导线无关，故选D。
[针对训练1]（多选）指南针是我国古代四大发明之一。
关于指南针，下列说法正确的是（）
A．指南针可以仅具有一个磁极
B．指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C．指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D．在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转
解析指南针是一个小磁体，具有N、S两个磁极，因为地磁场的作用，指南针的N极指向地理的北极，选项A错误，B正确；因为指南针本身是一个小磁体，所以会对附近的铁块产生力的作用，同时指南针也会受到反作用力，所以会受铁块干扰，选项C正确；在地磁场中，指南针南北指向，当通电直导线在指南针正上方平行于指南针南北放置时，通电导线产生的磁场在指南针处是东西方向，所以会使指南针偏转，选项D错误。
答案BC
[针对训练2]在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里。
如图所示，a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中（）
A．b、d两点的磁感应强度相等
B．a、b两点的磁感应强度相等
C．c点的磁感应强度的值最小
D．b点的磁感应强度的值最大
解析如图所示，由矢量叠加原理可求出各点的合磁场的磁感应强度，可见b、d两点的磁感应强度大小相等，但方向不同，A项错误；由图知，a、b两点的磁感应强度不相等，a点的磁感应强度最大，c点的磁感应强度最小，B、D项错误，C项正确。
核心要点2 对磁感线的理解
[要点归纳]
1．磁感线的特点
（1）为形象描述磁场而引入的假想曲线，实际并不存在。
（2）磁感线的疏密表示磁场的强弱，密集的地方磁场强，稀疏的地方磁场弱。
故磁感线不相切，若相切，切点处B→∞不可能。
（3）磁感线为闭合曲线：磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极。
（4）磁感线上任一点的切线方向表示该点的磁场方向，在稳定磁场中，某点磁场方向唯一确定，所以磁感线不能相交。
2．磁感线和电场线的区别与联系
比较项目磁感线电场线
相
同
点
意义
形象地描述磁场方向和
相对强弱而假想的线
形象地描述电场方向和相对强
弱而假想的线
方向
线上各点的切线方向即
该点的磁场方向，是小磁针N
极受力的方向
线上各点的切线方向即该点的
电场方向，是正电荷受电场力的方向疏密表示磁场强弱表示电场强弱
特点在空间不相交、不中断
除电荷处外，在空间不相交、不
中断
不同点是闭合曲线
静电场中，电场线始于正电荷或
无穷远处，止于无穷远处或负电荷，
是不闭合的曲线
[试题案例]
[例3]（多选）关于磁感线，下列说法中正确的是（）
A．磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致
B．磁感线是磁场中客观存在的、肉眼看不见的曲线
C．两条磁感线的空隙处不存在磁场，不同磁场形成的磁感线可以相交
D．匀强磁场的磁感线是等间距的平行直线
解析磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，A正确；磁感线是为了形象描述磁场而假想的曲线，可以用实验来模拟，但实际并不存在，B错误；磁感线的疏密反映磁场的强弱，但不表示空隙处不存在磁场，磁场是充满某个区域的；不同磁场源产生的磁场在某一区域叠加，磁感线描绘的是叠加后的合磁场，某处的磁感应强度是唯一的，磁感线不相交，C错误；匀强磁场的强弱和方向处处相同，其磁感线是等间距的平行直线，D正确。
答案AD
[针对训练3]（多选）下列关于电场线和磁感线的说法正确的是（）
A．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
B．磁场中两条磁感线一定不相交，但在复杂电场中的电场线是可以相交的
C．电场线是一条不闭合曲线，而磁感线是一条闭合曲线
D．电场线越密的地方，电场越强，磁感线越密的地方，磁场也越强
解析电场线与磁感线分别是为了形象描述电场、磁场而引入的假想线，实际不存在，A 错误；两种场线的切线方向均表示相应的场方向，两种场线都不会相交，B错误；电场线起始于正电荷或无限远、终止于负电荷或无限远，而磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极，组成闭合曲线，C正确；电场线越密，表示该处电场越强；磁感线越密，表示该处磁场越强，D正确。
答案CD
核心要点3 电流的磁场及磁的应用
[要点归纳]
1．条形磁铁和蹄形磁铁的磁场
2．常见电流的磁场
安培定则立体图横截面图纵截面图
直线
电流
以导线上任意点为圆心垂直于导线的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱
环形
电流
内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏
通电
螺线
管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极，外部类似条形磁铁，由N极指向S极
3．记录与磁：利用磁我们不仅可以记录声音影像，还可以记录其他各种信息，如磁信息卡、磁防盗卡、磁签到卡等。
磁卡的使用
[试题案例]
[例4]电路没接通时三个小磁针方向如图所示，试确定电路接通后三个小磁针的转向及最后的指向。
解析接通电源后，螺线管的磁场内部从左指向右，外部从右指向左，如图所示，故小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动。
答案小磁针1逆时针转动，小磁针3顺时针转动，小磁针2基本不动
方法总结小磁针在磁场中受力的判断方法
（1）当小磁针处于磁体产生的磁场中，或环形电流、通电螺线管外部时，可根据同名磁极相斥，异名磁极相吸来判断小磁针的受力方向。
（2）当小磁针处于直线电流的磁场中或处于环形电流、通电螺线管内部时，应该根据小磁针N极受力方向与通过该点的磁感线的切线方向相同，来判断小磁针的受力方向。
【课堂总结】
基本特性
定义——特性方向性
物质性
磁场大小方向
磁感应强度B 叠加
描述特点
磁感线电流的磁场。