高中物理 第2章 磁及其应用 第1节 磁性与磁场教师用书 鲁科版选修11.docx

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高中物理第2章磁及其应用第1节磁性与磁场教师用书鲁科版选修11

第1节　磁性与磁场

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解磁体的吸铁性和指向性．

2.了解磁场的概念．

3.知道地球是一个大磁体，能解释指南针指示南北的原因．

4.知道磁偏角.

1.磁场的概念，地磁两极的位置．（重点）

2.磁偏角．（难点）

奇妙的磁性

1.基本知识

（1）磁性：

能够吸引铁、钴、镍等物质的性质．

（2）磁体：

具有磁性的物体．

（3）磁极：

磁体上磁性特别强的区域称为磁极，磁体都有两极，即北（N）极和南（S）极．

2．思考判断

（1）任何磁体都有两个磁极．（√）

（2）同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．（√）

3．探究交流

为什么说指南针的发明，使航海事业得到了发展？

【提示】　在茫茫大海上航行，人很容易迷失方向，在指南针出现之前，人们只能夜晚依靠北极星，白昼通过太阳确定方向，若天气变化，则无法辨别方向．有了指南针，人们就可以在海上远行，所以说指南针的发明，使航海事业得到了发展.

磁场的概念

1.基本知识

磁体周围存在着磁场，磁体与磁体之间、磁体与铁钉之间的作用力都是通过磁场来传递的．

2．思考判断

（1）磁场对处在其中的磁极有力的作用．（√）

（2）磁场是一种物质，具有能量．（√）

3．探究交流

看围棋讲座时会发现，棋子在竖直放置的棋盘上可以移动，但不会掉下来，你知道这是为什么吗？

【提示】　这是因为棋子和棋盘都是由磁性材料做成的，它们之间存在着磁力，从而使棋子和棋盘之间存在着弹力，使棋子受到一个与重力平衡的向上的静摩擦力，所以棋子不会掉下来.

地球是个大磁体

1.基本知识

（1）地磁场：

地球本身是一个大磁体，地磁南极和地磁北极分别位于地理北极和地理南极附近，地球周围存在的磁场叫地磁场．

（2）磁偏角：

地磁两极与地理两极并不重合．水平放置的磁针，它的指向与地理子午线并不一致，而是有一夹角，叫磁偏角．在地球上的各个地方，磁偏角是不同的．

2．思考判断

（1）地磁场能使小磁针的两极指向正南正北．（×）

（2）地理的南北极与地磁的南北极并不重合，地磁的北极在地理北极附近．（×）

3．探究交流

信鸽千里归巢是一件再普通不过的事情．为鸽子导航的“地图”在哪儿？

为什么在暴风雨天气或者在出现日食的日子鸽子会迷路？

图211

【提示】　科学研究发现，让信鸽迷路的原因是既看不见又摸不着的地球磁场．因为信鸽在飞行时是依靠地球的磁场定位的，它们的鼻子就是接受磁场回波的“雷达”．这些回波通过鼻子传给大脑，由大脑发出指令．当地球磁场受到如天气或日食等因素干扰时，就会导致信鸽失去方向．

对磁场的理解

【问题导思】　

1．磁场是客观存在的物质吗？

【提示】　是．

2．磁极之间的相互作用是通过什么实现的？

【提示】　磁场．

磁场与电场一样，都是物质．磁场是磁体周围存在的一种特殊物质

1．说它“特殊”是因为它和我们常见的以分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒组成的物质的形式存在，而是以一种“场”的形式存在．

2．说它是“物质”是因为它和我们常见的实物一样，能对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用．因此我们说磁场是和我们常见的桌子、房屋、水和空气一样，是一种客观存在的物质．

3．磁体间的相互作用是通过磁场来产生的．磁场力是非接触力．磁场是一种实际存在的物质，也具有能量．

　下列说法中错误的是（　　）

A．磁场是一种看不见、摸不着的物质

B．磁极间的相互作用是通过磁场进行的

C．磁铁吸引铁钉、铁屑的作用是通过磁场进行的

D．磁场只存在于磁铁内部

【审题指导】　根据磁场的特点逐一进行分析．

【解析】　磁场是磁体周围存在的一种物质．磁极间相互作用就是通过磁场进行的，A、B、C均正确．磁场在磁铁内、外部都存在，D错误．故选D.

【答案】　D

磁场是磁体周围存在的一种物质，磁极间的相互作用是通过磁场来进行的．

1．下列关于磁场的说法中，正确的是（　　）

A．磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质

B．磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的

C．磁极与磁极之间是直接发生作用的

D．磁场只有在磁极与磁极发生作用时才产生

【解析】　磁极与磁极间的相互作用是通过磁场发生的，故C错误；磁场具有能量，对磁极有力，是一种客观存在的物质，A正确，B错误；磁场在磁极周围始终存在，D错误．

【答案】　A

对地磁场的理解

【问题导思】　

1．地磁场的方向均与地面平行吗？

【提示】　不是．

2．地磁场的磁偏角是固定不变的这种说法对吗？

【提示】　不对．

1．地磁场的特点

（1）地磁场的N极、S极与地理的南、北极相反，但稍有偏差．

（2）地磁场的水平分量总是从地球的南极指向地球的北极，竖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，距离地球表面高度相等的各点，磁场强弱相等，距离地面高度越高，磁场越弱，方向总是水平向北．

2．地磁场的意义

（1）对自然界中生物的生活习性和人类生活、生产具有重要意义．例如候鸟的迁移、鱼类的回游等．

（2）人类的行军、航海、矿产勘探都离不开地磁场．

（3）地磁场是地球生命的保护伞，能防止来自太阳的高速离子流直射地球，威胁生命．

　关于地磁场，下列叙述正确的是（　　）

A．地球的地磁两极和地理两极重合

B．我们用指南针确定方向，指南针指南的一极是指南针的北极

C．磁偏角在地球不同位置是相同的

D．地磁的北极在地理南极附近

【审题指导】　地磁两极与地理两极并不完全重合，存在磁偏角→在地球不同位置磁偏角不同→要准确确定地理位置就要考虑磁偏角．

【解析】　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．指南针指南的一极应该是磁针的南极（S极）．磁偏角在地球不同位置是不同的，所以选项D正确．

【答案】　D

磁偏角在地球不同位置是不同的，且由于地球磁极的缓慢移动，磁偏角也缓慢变化．使用指南针，不能得出准确的地理位置．

2．地球是一个大磁体，它的磁场分布情况与一个条形磁铁的磁场分布情况相似，以下说法正确的是（　　）

【导学号：

31870011】

A．地磁场的方向沿地球上经线方向

B．地磁场的方向是与地面平行的

C．地磁场的方向是从北指向南方向的

D．在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的

【解析】　地磁场的方向由南向北，只有赤道位置平行于地面，因磁偏角的存在，地磁场的方向并不沿地球上经线方向，故A、B、C均错误，在地磁南极上空，地磁场的方向是竖直向下的，D正确．

【答案】　D

【备课资源】（教师用书独具）

鸽子回家和海龟回游

许多人都知道，家里养的鸽子可以从离家几十、几百甚至上千公里的地方飞回家里；燕子、大雁等候鸟每年都在春秋两季分别从南方飞回北方，又从北方飞到南方；一些海龟从栖息的海湾游出几百、几千公里后又能回到原来的栖息处．它们是如何辨别方向的？

尤其是在茫茫的海洋上．难道它们也像人类航海时一样使用指南针吗？

大量和长期的观察研究表明，这些生物从原居处远行后再回到原居处，的确是与地球磁场有关的．我们来看看一些观察研究的情况．

首先关于鸽子的观察研究．曾将两组鸽子分别绑上强磁性的永磁铁块和弱磁性的铜块，在远离鸽巢放飞后，绑有铜块的鸽子全部都飞回鸽巢，但大部分绑有永磁铁块的鸽子却迷失方向而未返回鸽巢．这表明永磁铁块的磁场干扰，使鸽子不能识别地球磁场．

其次关于海龟回游的观察研究．对出生在美国东南海岸的一种海龟游动进行的观察发现，幼海龟在大西洋中沿着顺时针路线出游，经过若干年后又能回到出生地产卵．这些海龟是依靠什么导航呢？

有的观察研究者认为同地球磁场有关，并进行了这样的实验研究，在装有海水并加上人造磁场的大容器中放入海龟，其沿某一方向游行．当人造磁场反向时，海龟的游动也反向．这表明磁场影响海龟的游行．

1．下列说法中正确的是（　　）

A．指南针指出的“北”不是真正的北，两者有一定的差别

B．地球两极与地磁两极不重合，地磁南极在地球南极附近，地磁北极在地球北极附近

C．在任何星球上都能利用指南针进行方向的判断

D．我国是最早在航海上使用指南针的国家

【答案】　AD

2．有关条形磁铁的说法，错误的是（　　）

A．条形磁铁的两个磁极磁性最强，中间磁性最弱

B．把条形磁铁分成两段后，每一段只有一个磁极

C．条形磁铁分成两段后，每一段还是有两个磁极

D．把条形磁铁用细线悬挂起来，静止后能指南北

【解析】　条形磁铁磁极磁性最强，中间最弱，且悬线悬挂静止后N极指北；分成两段后仍然有两个磁极．所以选项A、C、D说法正确，选项B说法错误．

【答案】　B

3．一位科学家在野外考察时，发现随身携带的能自由转动的小磁针静止时沿竖直方向，且N极向下，则他的位置在（　　）

A．赤道附近　　　　　B．地理南极附近

C．地理北极附近D．某座高山上

【解析】　小磁针竖直向下时应位于地磁两极，又因为是N极向下，所以根据异名磁极相互吸引，应位于磁极S极，即地理的北极附近．选项C正确．

【答案】　C

4．判断两根钢条甲和乙是否有磁性，可将它们的一端靠近小磁针的N极或S极．当钢条甲靠近时，小磁针自动远离，当钢条乙靠近时小磁针自动靠近，则（　　）

【导学号：

31870012】

A．两根钢条均有磁性

B．两根钢条均无磁性

C．钢条甲一定有磁性，钢条乙一定无磁性

D．钢条甲一定有磁性，钢条乙可能有磁性

【解析】　钢条甲靠近小磁针时，小磁针自动远离，说明它们相互排斥，则甲一定有磁性．当乙靠近小磁针时，它们相互吸引，这时可能有两种情况：

一是乙没有磁性，此时属于磁体与铁磁性物质相互吸引；二是乙有磁性，且与小磁针是异名磁极，此时属于异名磁极相互吸引．

【答案】　D

学业达标测评（五）

（建议用时：

45分钟）

1．以下关于地磁场的说法中不正确的是（　　）

A．地磁场是地球的盾牌，起着保护地球上的生命的作用

B．地磁场的N极在地理北极附近，但不与北极重合

C．极光现象与地球的磁场有关

D．指南针只有在磁场类似于地球磁场的天体上才能正常工作

【解析】　宇宙中射向地球的高能粒子，由于地磁场的作用，大量粒子被偏转，人类和其他生命才得以延续，故A正确．地磁场的N极应在地理南极附近，B错误．极光现象是地磁场将射向地球的带电粒子偏转到地球的两极，带电粒子与大气相互作用而发出的光，C正确．指南针是利用地磁场对它的作用才实现指“南”的，故D正确．

【答案】　B

2．甲、乙两块条形磁铁异名磁极相互靠近，下列关于乙磁铁北极受力原因的说法正确的是（　　）

A．甲的南极直接施力给乙的北极

B．甲通过自己的磁场施力给乙的北极

C．甲通过自己的磁场施力给乙的磁场

D．以上说法均不对或不全面

【解析】　磁极之间的作用力实际上是磁极的周围产生的磁场对磁极的作用力，因此B正确．

【答案】　B

3．磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈．通过地面线圈与列车上的电磁体排斥力使列车悬浮起来．地面线圈上的极性与列车上的电磁体下极极性总保持（　　）

A．相同B．相反

C．不能确定D．以上均不对

【解析】　磁悬浮列车要实现磁悬浮，地面线圈上的极性与列车上的电磁体下极极性总保持相同，A正确．

【答案】　A

4.如图212所示，a、b、c三根铁棒中有一根没有磁性，则这一根是（　　）

图212

A．a　　　　　　　B．b

C．cD．都有可能

【解析】　由图知，b、c排斥，所以b、c一定有磁性，选A.

【答案】　A

5．下列说法正确的是（　　）

【导学号：

31870013】

A．磁极与磁极间的相互作用是通过磁场产生的

B．磁极周围存在磁场

C．磁极与磁极间的作用不是通过磁场产生的

D．磁场和电场是同一种物质

【解析】　磁极与磁极的相互作用，实质上是磁极在磁场中受到的力，所以选项A正确，选项B正确，选项C不正确．磁场和电场性质、本质不同，所以它们不是同一种物质，所以选项D不正确．

【答案】　AB

6．把一条形磁铁从中间切断，则两截磁铁的两个断面间将（　　）

A．互相吸引B．互相排斥

C．不发生相互作用D．无法判断

【解析】　在任何一个磁体上，N极和S极总是成对出现的，切断后的每截磁铁都有N极和S极，而且两截磁铁的N极与S极相对，则互相吸引，故A对．

【答案】　A

7.如图213所示，甲、乙两个形状、外表、颜色都相同的铁棒，一根有磁性，一根没有磁性，下列说法正确的是（　　）

图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】　磁体两极磁性强，中间磁性弱，由此作出判断．

【答案】　AC

8．关于地球的磁场，下列说法正确的是（　　）

A．在地面上放置一个可自由转动的小磁针，静止时小磁针的南极指向地磁场的南极

B．地磁场的南极在地理北极附近

C．地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的

D．地球磁偏角的数值在地球上不同地点是不同的

【解析】　可自由转动的小磁针静止时南极指向地磁场的北极，A错误；地磁场的两极和地理两极是相反的，B正确；依据地磁场的空间分布，只有赤道上的磁场方向与地面平行，C错误；磁偏角是变化的，地磁两极的位置也是变化的，D正确．

【答案】　BD

9．某人在A地时发现指南针指向偏向东南一些．而在B地时发现指南针又偏向西南一些，是指南针不灵了吗？

请解释这种现象．

【答案】　不是．因为在地球上的不同位置，磁偏角不同，所以在不同的位置，指南针指向会有所不同

10．在医院中，有一种仪器可以把病人吞下的金属物品取出．其结构是在一个有伸缩性的塑料管中放入用钢线固定着的活动永久磁铁，当仪器顶部接触金属物品时，医生将钢线从塑料管中缓慢拉出，再把塑料管拉出，就可以把金属物取出．

（1）你能说出这种仪器的原理吗？

（2）如果小孩不慎吞下的是易拉罐拉环或一个回形针，哪种物体可以用这种仪器取出来？

【答案】　

（1）利用磁铁能吸引某些金属物品，如铁、钴、镍等　

（2）回形针

11．一个没有标明南北极的小磁针，你能想办法判断它的磁极吗？

（1）A同学用一个已知磁性的小磁针，立刻得出了结果．你知道他是怎样得出的吗？

（2）B同学设计了这样一个方案：

他将小磁针固定在小塑料盘中，然后放在水中．他的结论也是正确的，你能说出他利用了什么原理吗？

【答案】　

（1）A同学利用磁体磁极间的相互作用规律：

同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．与已知磁极的小磁针的N极相吸引的，一定是未知小磁针的S极，若与已知磁极的小磁针的S极相吸引，一定是未知小磁针的N极．

（2）B同学利用了地磁场的影响，小磁针指地理南极的一端一定是小磁针的S极，指地理北极的一端一定是小磁针的N极．

12．磁带、磁卡、磁盘、磁信用卡等生活中的许多器具都利用了磁体的磁性，请你选择你最熟悉的器具，简述它是怎样利用磁体的磁性来工作的．

【答案】　以磁带为例，认识磁记录的原理：

磁带为一具有磁性敷层的合成树脂长带，用于记录声音和影像．录制时，磁带通过一块电磁铁（录制头）产生的磁场随声音或影像信号而改变．当磁带上的磁性颗粒通过磁头时，变化的磁场会移动磁性颗粒，于是就“写入”了一串相关磁性变化的信息．当播放录制内容时，磁带再次通过相同的磁头，磁带上磁性颗粒的排列方式使通过磁头的电流与录制时的电流一致，如果破坏磁性粒子的排列方式，则可将所录制的内容清除掉．