高中物理 第2章 磁及其應(yīng)用 第1節(jié) 磁性與磁場(chǎng)教師用書 魯科版選修1-1

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第1節(jié)　磁性與磁場(chǎng) 課　標(biāo)　解　讀 重　點(diǎn)　難　點(diǎn) 1.了解磁體的吸鐵性和指向性． 2.了解磁場(chǎng)的概念． 3.知道地球是一個(gè)大磁體，能解釋指南針指示南北的原因． 4.知道磁偏角. 1.磁場(chǎng)的概念，地磁兩極的位置．(重點(diǎn)) 2.磁偏角．(難點(diǎn)) 奇妙的磁性 1.基本知識(shí) (1)磁性：能夠吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)． (2)磁體：具有磁性的物體． (3)磁極：磁體上磁性特別強(qiáng)的區(qū)域稱為磁極，磁體都有兩極，即北(N)極和南(S)極． 2．思考判斷 (1)任何磁體都有兩個(gè)磁極．(√) (2)同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．(√) 3．探究交流 為什么說(shuō)指南針的發(fā)明，使航海事業(yè)得到了發(fā)展？ 【提示】　在茫茫大海上航行，人很容易迷失方向，在指南針出現(xiàn)之前，人們只能夜晚依靠北極星，白晝通過(guò)太陽(yáng)確定方向，若天氣變化，則無(wú)法辨別方向．有了指南針，人們就可以在海上遠(yuǎn)行，所以說(shuō)指南針的發(fā)明，使航海事業(yè)得到了發(fā)展. 磁場(chǎng)的概念 1.基本知識(shí) 磁體周圍存在著磁場(chǎng)，磁體與磁體之間、磁體與鐵釘之間的作用力都是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的． 2．思考判斷 (1)磁場(chǎng)對(duì)處在其中的磁極有力的作用．(√) (2)磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，具有能量．(√) 3．探究交流 看圍棋講座時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，棋子在豎直放置的棋盤上可以移動(dòng)，但不會(huì)掉下來(lái)，你知道這是為什么嗎？ 【提示】　這是因?yàn)槠遄雍推灞P都是由磁性材料做成的，它們之間存在著磁力，從而使棋子和棋盤之間存在著彈力，使棋子受到一個(gè)與重力平衡的向上的靜摩擦力，所以棋子不會(huì)掉下來(lái). 地球是個(gè)大磁體 1.基本知識(shí) (1)地磁場(chǎng)：地球本身是一個(gè)大磁體，地磁南極和地磁北極分別位于地理北極和地理南極附近，地球周圍存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)． (2)磁偏角：地磁兩極與地理兩極并不重合．水平放置的磁針，它的指向與地理子午線并不一致，而是有一夾角，叫磁偏角．在地球上的各個(gè)地方，磁偏角是不同的． 2．思考判斷 (1)地磁場(chǎng)能使小磁針的兩極指向正南正北．() (2)地理的南北極與地磁的南北極并不重合，地磁的北極在地理北極附近．() 3．探究交流 信鴿千里歸巢是一件再普通不過(guò)的事情．為鴿子導(dǎo)航的“地圖”在哪兒？為什么在暴風(fēng)雨天氣或者在出現(xiàn)日食的日子鴿子會(huì)迷路？ 圖211 【提示】　科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，讓信鴿迷路的原因是既看不見又摸不著的地球磁場(chǎng)．因?yàn)樾砒澰陲w行時(shí)是依靠地球的磁場(chǎng)定位的，它們的鼻子就是接受磁場(chǎng)回波的“雷達(dá)”．這些回波通過(guò)鼻子傳給大腦，由大腦發(fā)出指令．當(dāng)?shù)厍虼艌?chǎng)受到如天氣或日食等因素干擾時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致信鴿失去方向． 對(duì)磁場(chǎng)的理解 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 1．磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)嗎？ 【提示】　是． 2．磁極之間的相互作用是通過(guò)什么實(shí)現(xiàn)的？ 【提示】　磁場(chǎng)． 磁場(chǎng)與電場(chǎng)一樣，都是物質(zhì)．磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種特殊物質(zhì) 1．說(shuō)它“特殊”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷囊苑肿?、原子、離子組成的物質(zhì)不同，它不是以微粒組成的物質(zhì)的形式存在，而是以一種“場(chǎng)”的形式存在． 2．說(shuō)它是“物質(zhì)”是因?yàn)樗臀覀兂Ｒ姷膶?shí)物一樣，能對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用．因此我們說(shuō)磁場(chǎng)是和我們常見的桌子、房屋、水和空氣一樣，是一種客觀存在的物質(zhì)． 3．磁體間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生的．磁場(chǎng)力是非接觸力．磁場(chǎng)是一種實(shí)際存在的物質(zhì)，也具有能量． 　下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　) A．磁場(chǎng)是一種看不見、摸不著的物質(zhì) B．磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的 C．磁鐵吸引鐵釘、鐵屑的作用是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的 D．磁場(chǎng)只存在于磁鐵內(nèi)部 【審題指導(dǎo)】　根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)逐一進(jìn)行分析． 【解析】　磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種物質(zhì)．磁極間相互作用就是通過(guò)磁場(chǎng)進(jìn)行的，A、B、C均正確．磁場(chǎng)在磁鐵內(nèi)、外部都存在，D錯(cuò)誤．故選D. 【答案】　D 磁場(chǎng)是磁體周圍存在的一種物質(zhì)，磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行的． 1．下列關(guān)于磁場(chǎng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣，是客觀存在的特殊物質(zhì) B．磁場(chǎng)是為了解釋磁極間相互作用而人為規(guī)定的 C．磁極與磁極之間是直接發(fā)生作用的 D．磁場(chǎng)只有在磁極與磁極發(fā)生作用時(shí)才產(chǎn)生 【解析】　磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的，故C錯(cuò)誤；磁場(chǎng)具有能量，對(duì)磁極有力，是一種客觀存在的物質(zhì)，A正確，B錯(cuò)誤；磁場(chǎng)在磁極周圍始終存在，D錯(cuò)誤． 【答案】　A 對(duì)地磁場(chǎng)的理解 【問(wèn)題導(dǎo)思】　 1．地磁場(chǎng)的方向均與地面平行嗎？ 【提示】　不是． 2．地磁場(chǎng)的磁偏角是固定不變的這種說(shuō)法對(duì)嗎？ 【提示】　不對(duì)． 1．地磁場(chǎng)的特點(diǎn) (1)地磁場(chǎng)的N極、S極與地理的南、北極相反，但稍有偏差． (2)地磁場(chǎng)的水平分量總是從地球的南極指向地球的北極，豎直分量在南半球垂直地面向上，在北半球垂直地面向下． (3)在赤道平面上，距離地球表面高度相等的各點(diǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)弱相等，距離地面高度越高，磁場(chǎng)越弱，方向總是水平向北． 2．地磁場(chǎng)的意義 (1)對(duì)自然界中生物的生活習(xí)性和人類生活、生產(chǎn)具有重要意義．例如候鳥的遷移、魚類的回游等． (2)人類的行軍、航海、礦產(chǎn)勘探都離不開地磁場(chǎng)． (3)地磁場(chǎng)是地球生命的保護(hù)傘，能防止來(lái)自太陽(yáng)的高速離子流直射地球，威脅生命． 　關(guān)于地磁場(chǎng)，下列敘述正確的是(　　) A．地球的地磁兩極和地理兩極重合 B．我們用指南針確定方向，指南針指南的一極是指南針的北極 C．磁偏角在地球不同位置是相同的 D．地磁的北極在地理南極附近 【審題指導(dǎo)】　地磁兩極與地理兩極并不完全重合，存在磁偏角→在地球不同位置磁偏角不同→要準(zhǔn)確確定地理位置就要考慮磁偏角． 【解析】　地球是一個(gè)大磁體，其磁北極(N極)在地理南極附近，磁南極(S極)在地理北極附近，并不重合．指南針指南的一極應(yīng)該是磁針的南極(S極)．磁偏角在地球不同位置是不同的，所以選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 磁偏角在地球不同位置是不同的，且由于地球磁極的緩慢移動(dòng)，磁偏角也緩慢變化．使用指南針，不能得出準(zhǔn)確的地理位置． 2．地球是一個(gè)大磁體，它的磁場(chǎng)分布情況與一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)分布情況相似，以下說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870011】 A．地磁場(chǎng)的方向沿地球上經(jīng)線方向 B．地磁場(chǎng)的方向是與地面平行的 C．地磁場(chǎng)的方向是從北指向南方向的 D．在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的 【解析】　地磁場(chǎng)的方向由南向北，只有赤道位置平行于地面，因磁偏角的存在，地磁場(chǎng)的方向并不沿地球上經(jīng)線方向，故A、B、C均錯(cuò)誤，在地磁南極上空，地磁場(chǎng)的方向是豎直向下的，D正確． 【答案】　D 【備課資源】(教師用書獨(dú)具) 鴿子回家和海龜回游 許多人都知道，家里養(yǎng)的鴿子可以從離家?guī)资装偕踔辽锨Ч锏牡胤斤w回家里；燕子、大雁等候鳥每年都在春秋兩季分別從南方飛回北方，又從北方飛到南方；一些海龜從棲息的海灣游出幾百、幾千公里后又能回到原來(lái)的棲息處．它們是如何辨別方向的？尤其是在茫茫的海洋上．難道它們也像人類航海時(shí)一樣使用指南針嗎？大量和長(zhǎng)期的觀察研究表明，這些生物從原居處遠(yuǎn)行后再回到原居處，的確是與地球磁場(chǎng)有關(guān)的．我們來(lái)看看一些觀察研究的情況． 首先關(guān)于鴿子的觀察研究．曾將兩組鴿子分別綁上強(qiáng)磁性的永磁鐵塊和弱磁性的銅塊，在遠(yuǎn)離鴿巢放飛后，綁有銅塊的鴿子全部都飛回鴿巢，但大部分綁有永磁鐵塊的鴿子卻迷失方向而未返回鴿巢．這表明永磁鐵塊的磁場(chǎng)干擾，使鴿子不能識(shí)別地球磁場(chǎng)． 其次關(guān)于海龜回游的觀察研究．對(duì)出生在美國(guó)東南海岸的一種海龜游動(dòng)進(jìn)行的觀察發(fā)現(xiàn)，幼海龜在大西洋中沿著順時(shí)針路線出游，經(jīng)過(guò)若干年后又能回到出生地產(chǎn)卵．這些海龜是依靠什么導(dǎo)航呢？有的觀察研究者認(rèn)為同地球磁場(chǎng)有關(guān)，并進(jìn)行了這樣的實(shí)驗(yàn)研究，在裝有海水并加上人造磁場(chǎng)的大容器中放入海龜，其沿某一方向游行．當(dāng)人造磁場(chǎng)反向時(shí)，海龜?shù)挠蝿?dòng)也反向．這表明磁場(chǎng)影響海龜?shù)挠涡校? 1．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．指南針指出的“北”不是真正的北，兩者有一定的差別 B．地球兩極與地磁兩極不重合，地磁南極在地球南極附近，地磁北極在地球北極附近 C．在任何星球上都能利用指南針進(jìn)行方向的判斷 D．我國(guó)是最早在航海上使用指南針的國(guó)家 【答案】　AD 2．有關(guān)條形磁鐵的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是(　　) A．條形磁鐵的兩個(gè)磁極磁性最強(qiáng)，中間磁性最弱 B．把條形磁鐵分成兩段后，每一段只有一個(gè)磁極 C．條形磁鐵分成兩段后，每一段還是有兩個(gè)磁極 D．把條形磁鐵用細(xì)線懸掛起來(lái)，靜止后能指南北 【解析】　條形磁鐵磁極磁性最強(qiáng)，中間最弱，且懸線懸掛靜止后N極指北；分成兩段后仍然有兩個(gè)磁極．所以選項(xiàng)A、C、D說(shuō)法正確，選項(xiàng)B說(shuō)法錯(cuò)誤． 【答案】　B 3．一位科學(xué)家在野外考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨身攜帶的能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)沿豎直方向，且N極向下，則他的位置在(　　) A．赤道附近　　　　　 B．地理南極附近 C．地理北極附近 D．某座高山上 【解析】　小磁針豎直向下時(shí)應(yīng)位于地磁兩極，又因?yàn)槭荖極向下，所以根據(jù)異名磁極相互吸引，應(yīng)位于磁極S極，即地理的北極附近．選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 4．判斷兩根鋼條甲和乙是否有磁性，可將它們的一端靠近小磁針的N極或S極．當(dāng)鋼條甲靠近時(shí)，小磁針自動(dòng)遠(yuǎn)離，當(dāng)鋼條乙靠近時(shí)小磁針自動(dòng)靠近，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870012】 A．兩根鋼條均有磁性 B．兩根鋼條均無(wú)磁性 C．鋼條甲一定有磁性，鋼條乙一定無(wú)磁性 D．鋼條甲一定有磁性，鋼條乙可能有磁性 【解析】　鋼條甲靠近小磁針時(shí)，小磁針自動(dòng)遠(yuǎn)離，說(shuō)明它們相互排斥，則甲一定有磁性．當(dāng)乙靠近小磁針時(shí)，它們相互吸引，這時(shí)可能有兩種情況：一是乙沒(méi)有磁性，此時(shí)屬于磁體與鐵磁性物質(zhì)相互吸引；二是乙有磁性，且與小磁針是異名磁極，此時(shí)屬于異名磁極相互吸引． 【答案】　D 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(五) (建議用時(shí)：45分鐘) 1．以下關(guān)于地磁場(chǎng)的說(shuō)法中不正確的是(　　) A．地磁場(chǎng)是地球的盾牌，起著保護(hù)地球上的生命的作用 B．地磁場(chǎng)的N極在地理北極附近，但不與北極重合 C．極光現(xiàn)象與地球的磁場(chǎng)有關(guān) D．指南針只有在磁場(chǎng)類似于地球磁場(chǎng)的天體上才能正常工作 【解析】　宇宙中射向地球的高能粒子，由于地磁場(chǎng)的作用，大量粒子被偏轉(zhuǎn)，人類和其他生命才得以延續(xù)，故A正確．地磁場(chǎng)的N極應(yīng)在地理南極附近，B錯(cuò)誤．極光現(xiàn)象是地磁場(chǎng)將射向地球的帶電粒子偏轉(zhuǎn)到地球的兩極，帶電粒子與大氣相互作用而發(fā)出的光，C正確．指南針是利用地磁場(chǎng)對(duì)它的作用才實(shí)現(xiàn)指“南”的，故D正確． 【答案】　B 2．甲、乙兩塊條形磁鐵異名磁極相互靠近，下列關(guān)于乙磁鐵北極受力原因的說(shuō)法正確的是(　　) A．甲的南極直接施力給乙的北極 B．甲通過(guò)自己的磁場(chǎng)施力給乙的北極 C．甲通過(guò)自己的磁場(chǎng)施力給乙的磁場(chǎng) D．以上說(shuō)法均不對(duì)或不全面 【解析】　磁極之間的作用力實(shí)際上是磁極的周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)磁極的作用力，因此B正確． 【答案】　B 3．磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈．通過(guò)地面線圈與列車上的電磁體排斥力使列車懸浮起來(lái)．地面線圈上的極性與列車上的電磁體下極極性總保持(　　) A．相同 B．相反 C．不能確定 D．以上均不對(duì) 【解析】　磁懸浮列車要實(shí)現(xiàn)磁懸浮，地面線圈上的極性與列車上的電磁體下極極性總保持相同，A正確． 【答案】　A 4.如圖212所示，a、b、c三根鐵棒中有一根沒(méi)有磁性，則這一根是(　　) 圖212 A．a(chǎn)　　　　　　　 B．b C．c D．都有可能 【解析】　由圖知，b、c排斥，所以b、c一定有磁性，選A. 【答案】　A 5．下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：31870013】 A．磁極與磁極間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的 B．磁極周圍存在磁場(chǎng) C．磁極與磁極間的作用不是通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的 D．磁場(chǎng)和電場(chǎng)是同一種物質(zhì) 【解析】　磁極與磁極的相互作用，實(shí)質(zhì)上是磁極在磁場(chǎng)中受到的力，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C不正確．磁場(chǎng)和電場(chǎng)性質(zhì)、本質(zhì)不同，所以它們不是同一種物質(zhì)，所以選項(xiàng)D不正確． 【答案】　AB 6．把一條形磁鐵從中間切斷，則兩截磁鐵的兩個(gè)斷面間將(　　) A．互相吸引 B．互相排斥 C．不發(fā)生相互作用 D．無(wú)法判斷 【解析】　在任何一個(gè)磁體上，N極和S極總是成對(duì)出現(xiàn)的，切斷后的每截磁鐵都有N極和S極，而且兩截磁鐵的N極與S極相對(duì)，則互相吸引，故A對(duì)． 【答案】　A 7.如圖213所示，甲、乙兩個(gè)形狀、外表、顏色都相同的鐵棒，一根有磁性，一根沒(méi)有磁性，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖213 A．甲能吸住乙，甲有磁性 B．甲能吸住乙，乙有磁性 C．甲吸不住乙，乙有磁性 D．甲吸不住乙，甲有磁性 【解析】　磁體兩極磁性強(qiáng)，中間磁性弱，由此作出判斷． 【答案】　AC 8．關(guān)于地球的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在地面上放置一個(gè)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針，靜止時(shí)小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極 B．地磁場(chǎng)的南極在地理北極附近 C．地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的 D．地球磁偏角的數(shù)值在地球上不同地點(diǎn)是不同的 【解析】　可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)南極指向地磁場(chǎng)的北極，A錯(cuò)誤；地磁場(chǎng)的兩極和地理兩極是相反的，B正確；依據(jù)地磁場(chǎng)的空間分布，只有赤道上的磁場(chǎng)方向與地面平行，C錯(cuò)誤；磁偏角是變化的，地磁兩極的位置也是變化的，D正確． 【答案】　BD 9．某人在A地時(shí)發(fā)現(xiàn)指南針指向偏向東南一些．而在B地時(shí)發(fā)現(xiàn)指南針又偏向西南一些，是指南針不靈了嗎？請(qǐng)解釋這種現(xiàn)象． 【答案】　不是．因?yàn)樵诘厍蛏系牟煌恢茫牌遣煌?，所以在不同的位置，指南針指向?huì)有所不同 10．在醫(yī)院中，有一種儀器可以把病人吞下的金屬物品取出．其結(jié)構(gòu)是在一個(gè)有伸縮性的塑料管中放入用鋼線固定著的活動(dòng)永久磁鐵，當(dāng)儀器頂部接觸金屬物品時(shí)，醫(yī)生將鋼線從塑料管中緩慢拉出，再把塑料管拉出，就可以把金屬物取出． (1)你能說(shuō)出這種儀器的原理嗎？ (2)如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉環(huán)或一個(gè)回形針，哪種物體可以用這種儀器取出來(lái)？ 【答案】　(1)利用磁鐵能吸引某些金屬物品，如鐵、鈷、鎳等　(2)回形針 11．一個(gè)沒(méi)有標(biāo)明南北極的小磁針，你能想辦法判斷它的磁極嗎？ (1)A同學(xué)用一個(gè)已知磁性的小磁針，立刻得出了結(jié)果．你知道他是怎樣得出的嗎？ (2)B同學(xué)設(shè)計(jì)了這樣一個(gè)方案：他將小磁針固定在小塑料盤中，然后放在水中．他的結(jié)論也是正確的，你能說(shuō)出他利用了什么原理嗎？ 【答案】　(1)A同學(xué)利用磁體磁極間的相互作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引．與已知磁極的小磁針的N極相吸引的，一定是未知小磁針的S極，若與已知磁極的小磁針的S極相吸引，一定是未知小磁針的N極． (2)B同學(xué)利用了地磁場(chǎng)的影響，小磁針指地理南極的一端一定是小磁針的S極，指地理北極的一端一定是小磁針的N極． 12．磁帶、磁卡、磁盤、磁信用卡等生活中的許多器具都利用了磁體的磁性，請(qǐng)你選擇你最熟悉的器具，簡(jiǎn)述它是怎樣利用磁體的磁性來(lái)工作的． 【答案】　 以磁帶為例，認(rèn)識(shí)磁記錄的原理：磁帶為一具有磁性敷層的合成樹脂長(zhǎng)帶，用于記錄聲音和影像．錄制時(shí)，磁帶通過(guò)一塊電磁鐵(錄制頭)產(chǎn)生的磁場(chǎng)隨聲音或影像信號(hào)而改變．當(dāng)磁帶上的磁性顆粒通過(guò)磁頭時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)移動(dòng)磁性顆粒，于是就“寫入”了一串相關(guān)磁性變化的信息．當(dāng)播放錄制內(nèi)容時(shí)，磁帶再次通過(guò)相同的磁頭，磁帶上磁性顆粒的排列方式使通過(guò)磁頭的電流與錄制時(shí)的電流一致，如果破壞磁性粒子的排列方式，則可將所錄制的內(nèi)容清除掉．