人教版高二物理选修3-1《几种常见的磁场》教案PPT课件

本课是高二物理选修3-1的第一课，主要内容是介绍几种常见的磁场，包括匀强磁场、电流产生的磁场和磁铁产生的磁场。本课的教学目标是：
1. 了解匀强磁场的定义、特点和判断方法，掌握匀强磁场中电荷运动的规律。
2. 了解电流产生的磁场的原理，掌握安培环路定理和毕奥-萨伐尔定律，会计算直线电流、圆形电流和螺线管电流产生的磁场。
3. 了解磁铁产生的磁场的特点，掌握磁铁两端的极性和相互作用规律，会用磁力线描述磁铁的磁场。
本课的教学重点是安培环路定理和毕奥-萨伐尔定律，教学难点是匀强磁场中电荷运动的规律。本课的教学方法是通过实验、讲解、演示和练习相结合，引导学生自主探究、合作交流和归纳总结。本课的教学过程如下：
一、导入新课
1. 复习前面学过的电场概念，提问：什么是电场？电场有什么特点？电场有什么作用？
2. 引出磁场概念，提问：除了电场，还有没有其他可以影响带电粒子运动的力？（提示：想想指南针）
3. 演示实验：在水平放置的导线上通直流电，用指南针探测导线周围是否有力作用。（结果：指南针偏转）
4. 总结：导线周围存在一个可以影响指南针指向的力场，称为磁场。类似地，任何可以影响带电粒子运动的力场都称为磁场。
二、学习新知
1. 学习匀强磁场
（1）讲解匀强磁场的定义：在空间任一点处，磁感应强度B都相等且方向相同的磁场叫做匀强磁场。
（2）讲解匀强磁场的特点：匀强磁场中的磁力线平行且等间距分布；匀强磁场中没有能量转化，即没有功率损耗。
（3）讲解匀强磁场的判断方法：用指南针或霍尔元件探测空间各点处的B大小和方向是否一致。
（4）讲解匀强磁场中电荷运动的规律：根据洛伦兹力公式F=qv×B，可知：
a. 当带电粒子与B垂直时，受到垂直于v和B的洛伦兹力，做圆周运动；
b. 当带电粒子与B平行时，不受洛伦兹力，做匀速直线运动；
c. 当带电粒子与B夹角为θ时，受到垂直于B的洛伦兹力，做螺旋运动。
（5）练习：根据匀强磁场中电荷运动的规律，判断下列情况下带电粒子的运动轨迹。
a. 电子以速度v进入垂直于纸面向里的匀强磁场。（答：顺时针圆周运动）
b. 质子以速度v进入水平向右的匀强磁场。（答：匀速直线运动）
c. α粒子以速度v进入与纸面成45°角的匀强磁场。（答：向纸面内的螺旋运动）
2. 学习电流产生的磁场
（1）讲解电流产生的磁场的原理：根据电磁感应现象，可知电流是磁场的源头，即电流周围必然存在磁场。电流产生的磁场的方向和大小取决于电流的方向和大小。
（2）讲解安培环路定理：在任意闭合回路上，回路积分B·dl等于通过该回路的总电流I乘以真空中的磁导率μ0，即∮B·dl=μ0I。安培环路定理是计算电流产生的磁场的基本定理，适用于对称性较好的情况。
（3）讲解毕奥-萨伐尔定律：在真空中，距离无限长直线电流I为r的点处，沿着垂直于直线电流方向且以直线电流为轴的圆周方向，单位长度所受到的磁感应强度为dB=μ0I/2πr。毕奥-萨伐尔定律是计算任意形状电流产生的磁场的基本定律，适用于任何情况。
（4）讲解和演示直线电流、圆形电流和螺线管电流产生的磁场，并用安培环路定理或毕奥-萨伐尔定律计算其磁感应强度。重点讲解螺线管电流产生的匀强磁场，即B=μ0nI，其中n为单位长度内匝数。
（5）练习：根据安培环路定理或毕奥-萨伐尔定律，计算下列情况下的磁感应强度。
a. 在距离无限长直线电流2A为0.5m的点处。（答：B=2×10^-6 T）
b. 在半径为0.1m、通有5A电流的圆形线圈中心。（答：B=1×10^-5 T）
c. 在半径为0.05m、长度为0.4m、匝数为200、通有3A电流的螺线管内部。（答：B=9.42×10^-3 T）
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