磁聚焦现象

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山东省第四届大学生物理科技创新大赛

研究报告

作品名称： 基于亥姆霍兹线圈的磁聚焦现象综合实验仪

学校全称： 山东科技大学

申报者姓名： 林潇 孙博鹏 孙正

指导教师： 张鲁殷 彭延东 类别：

□实验方法研究（A类）

√自制实验教学仪器（B

类）

□物理量智能化测量技术（C类） □实验模拟与仿真（D类） □实物类（E类）

摘要：

磁聚焦原理在很多电真空器件（特别是电子显微镜）中的应用都很广泛。当前传统的磁聚焦现象演示仪的匀强磁场是通过长直螺线管产生的，只能观看聚焦光斑大小。此仪器通过亥姆霍兹线圈来产生匀强磁场，将封闭式匀强磁场改为开放式，使之能观看粒子的运动径迹。同时还能进行其他的重要学习实验，如测量带电粒子的荷质比（磁聚焦法）、演示带电粒子在磁场中的螺旋运动、李萨茹合成图形观看等。本实验仪器旨在通过于磁聚焦现象的演示和实验，加强学生对运动电荷在磁场中受到洛伦兹力和磁场对电子的聚焦作用原理、过程的理解和掌握。

关键词：磁聚焦现象；亥姆霍兹线圈；匀强磁场；洛伦

磁现象（1）

目标知识点：

1、认识磁性、磁极、磁体、磁化。 2、知道磁体的类型、磁性材料的分类。 3、认识此现象的应用：记录信息、磁动力。 课前预习

1. 我们把能够吸引铁、钴、镍的物体叫做____；把这种能吸引____、____、____的性质叫_____。 8. 将一根条形磁铁甲用细线悬挂起来，另一根

条形磁铁乙的N极和S极分别去靠近甲的N极，观察现象A可得去结论：__________________；观察现象B可得去结论：__________________；

A B 检测题A

( )1 一钢条靠近磁针的某个磁极时，发现该磁极被排斥，则该钢条 A 一定具有磁性 B 一定没有磁性 C 可能有磁性，也可能没有磁性 D 条件不足，无法判断

( )2 将一条形磁铁从中间切断，则磁铁将 A 变成两个小条形磁体

B 变成一个只有N极，另一个只有S极的磁体 检测题B

( )1 一钢条靠近磁针的某个磁极时，发现该磁极被排斥，则该钢条 A一定没有磁性 B 一定具有磁性 C 可能有磁性，也可能没有磁性 D 条件不足，无法判断

( )2 将一条形磁铁从中间切断，则磁铁将 A 变成两个没有磁性的条形磁铁 B 变成两个

简单的磁现象练习

一、填空题 1.磁铁能吸铁、钴、镍等物质的性质叫做___________，具有这种性质的物体叫___________。能长 期保持磁性的磁体叫___________。 2.磁体上___________的部分叫磁极，一个磁体应同时具有___________个磁极。分别用字母___________、___________表示。 3.条形磁铁磁性最强的地方是___________，磁性最弱的地方是___________。 4.可以自由转动的磁铁静止时，指南的磁极叫___________，用符号___________表示；指北的磁极 叫___________极，用符号___________表示。 5.地磁北极在___________，地磁南极在___________。 6.磁极间的相互作用是：___________相互排斥，___________相互吸引。7.使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫做___________，如果软铁棒和钢棒具有磁性，那么 能长期保持磁性的是___________棒，不能长期保持磁性的是___________棒(在没有其它物体影响 2.将一个铁钉与磁体的N极接触，它能吸引第二个铁钉(如下图所示

《磁现象》教学设计

[教学目标] 知识与技能

1．知道磁性和磁体； 2．知道磁极；

3．知道磁极的指向性和磁极的表示方法； 4．理解磁极间的相互作用规律； 5．知道磁化及其应用；

过程与方法

1．感知物质的磁性和磁化现象。

2．通过观察实验现象认识磁极，理解磁极间的相互作用规律。

情感态度与价值观

通过了解我国古代对磁的研究取得的成就，增强学生的爱国热情，进一步增强学习物理的兴趣。

[教学重点]

磁极指向性、磁极间相互作用规律，磁化的概念。

[教学难点]

观察磁极间相互作用规律实验演示，能探究出磁极间相互作用的规律，培养学生的探究能力。

[教学方法]：实验探究法、讲述法、观察法 [教学对象]：九年级学生 [课时安排]：本节1课时

[教学用具]：回形针、钢钉、铁块、条形磁铁、U形磁铁、小磁针及底座、铅笔、白纸、多媒体。 [教材分析]

山科版九年级物理下册第十六章电与磁与前面几章联系的非常少，是新的知识，后面一章是磁

的应用，学好这一章是后边学习的基础。本节的磁极、磁化等概念是重点内容，学好了本节课的知识可为后面的学习作坚固的基础。磁现象是自然界常见的现象，在生活、生产中有广泛的应用。

[学情分析]

学生对磁在平时生活中稍微有了解但不知

第二十章: 电与磁第1节：磁现象 磁场

你知道吗？美丽的极光的发生与地球的 磁场有密切关系。

公元843年,在天水一色的茫茫 大海上,一只帆船正在日夜不停的 航行,没有航标,没有明确的航道.他 们是怎样摆脱当时的困境的呢?

你知道这是做什么用的吗？

一、磁现象公元1世纪初，东汉 学者王充在《论衡》中记 载“司南之杓，投之于地， 其柢指南。”

中国人很早就利用 罗盘(指南针)在航海 中指示方向。

1.磁体能够吸引铁、钴、镍等物质。各种各样的磁体

磁性与磁体物体能吸引铁、钴、镍 等物 质的性质叫做磁性。具有磁性的物 体叫做磁体

磁体各部分吸引铁的 能力都一样吗？

磁体各部分的磁性强弱不同，磁体上磁 性最强的部分叫做磁极，它的位置在磁体的 两端。

2.磁体上吸引能力最强的两个部位叫磁极。 (每个磁体只有两个磁极)

演示1

能够自由转动的磁体，静止时指南的那个磁 极叫南极或S极，指北的那个磁极叫北极或N极。

如果磁体被分割成两段或几段后，每一段磁 体上是否仍然有N极和S极

每一段磁体上仍然有N极和S极

3.磁体间相互作用的规律：同名磁极 相互排斥，异名磁极相互吸引。演示2

4.一些物体在某些条件下可以获得 磁性，这种现象叫做磁化。

演示3软铁棒N

软铁棒

甲

乙

磁化的方法：用一个物体(铁、

九年级物理上册 班级： 姓名： 14.1《简单磁现象》导学案

日期：2015.12.28 星期一

【学习目标】

1、知道一些简单的磁现象

2、知道磁体、磁极、磁性、永磁体、磁性材料等概念 3、了解磁性材料在实际中的应用 【设问导读】

知识点1：磁体与磁极（15min）（通过实验探究得出磁体的概念及其性质） 1、磁体

实验探究：磁体吸引什么物质？

设计实验：取一些图钉、钉书钉、大头针、一角硬币、一元硬币、细铜丝等物体，让磁体去接触它们。

实验现象： 被吸引，而其他的没有被吸引。 现象分析：磁体可以吸引 金属

探究归纳：物体能够吸引 叫磁性，具有 叫磁体。 2.磁极

设计实验2：取一些铁屑铺在纸上，将条形磁铁放在上面。[来源:Zxxk.Com] 实验现象：磁体 吸引铁屑最多， 几乎没有吸引铁屑 现象分析：说明磁体 磁性最强， 磁性最弱。（通过吸引铁屑的 来判断磁铁上各

北京丰台二中教案纸 章节 课时 选修3-1第三章第一节 1 课题 课型 磁现象 磁场（一） 新授课 教 学 背 景 分 析 教材分析： 磁现象和磁场是高中物理选修3-1教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是磁知识预备阶段，是磁知识学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场。 学情分析 学生对简单的磁知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，但大部分学生对电与磁的联系了解很少，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。 （一）知识与技能 1．了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。 2．知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。 3．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.知

单元练习题

一、填空题

1、我们把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做_____；磁体上磁性最强的部分叫做_____。

2．当两个磁体的S极相互靠近时，它们将互相_____，当一个磁体的N极靠近另一磁体的S极时，它们将互相_____。

3．1820年，丹麦科学家______把连接电池组的导线放在和磁针平行的位置上，当导线通电时，磁针立即偏转一角度，这个实验表明通电导体周围存在着_____。

4．磁感线可以形象而又方便地表示磁体周围各点的_______方向。磁铁周围的磁感线都是从磁铁______极出来，回到磁铁的________极。 5．地球本身是一个巨大的磁体．地磁的南极在地理_____极附近。 6．水平桌面上有一静止的铁块，当一条形磁铁沿竖直方向逐渐靠近铁块时（图，铁块对桌面的压力将____,铁块受到的重力将______。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

7．如图所示，要使电压表的示数变小，应将滑动变阻器的滑片P向______端移动．此时电磁铁的磁性将_______。

二、选择题

8．一根长直铜导线在靠近一个原来静止的小磁针的过程中 [ ] A．小磁针不动，导线不可能有电流通过。 B．小

第五讲 磁现象 、 磁场

（一）、磁现象

1．磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质（吸铁性）。 ．． 2．磁体： ．．

定义：具有磁性的物质。 分类：永磁体分为天然磁体、人造磁体。 3．磁极： ．．

定义：磁体上磁性最强的部分叫磁极。（磁体两端最强中间最弱）

种类：水平面自由转动的磁体，指南的磁极叫南极（S），指北的磁极叫北极（N）。

作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。 ．．．．

说明：最早的指南针叫司南。一个永磁体分成多部分后，每一部分仍存在两个磁极。

4．磁化： ．．

①定义：使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。

磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后，铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极，异名磁极相互吸引的结果。

②钢和软铁的磁化：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。钢被磁化后，磁性能长期保持，称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢，制造电磁铁的铁芯使用软铁。 5．物体是否具有磁性的判断方法：①根据磁体的吸铁性判断。②根据磁体的指向性判．．．．．．．．．．．．．断。③根据磁体相互作用规律判断。④根据磁极的磁性最强判断。

例题一：

磁性材料在现代生活中已经得到广泛应用，音像磁带、计算机

《磁现象、磁场》教学设计分析

优点：

1．教学设计体现了从生活走向物理的教学理念

物理源于生活又高于生活，教学设计中利用生活中常见的磁性物体引入新课能够激发学生的学习兴趣，降低学生接受新知的难度。使用“吸铁石”这样的生活俗语引导学生实验，有利于物理教学贴近生活，有利于建立物理与生活的联系。

2.教学设计注重了学生已有知识基础

学生对于简单的磁现象在小学已有所认识，但由于时间较长学生的印象并不深刻。教学设计中通过展示磁现象相关问题的方式检测学生的掌握情况，有针对性的引导学生活动，节省了课堂教学时间。

3.教学设计注重了物理方法的指导

方法教学是物理课堂教学的重要内容之一，教学设计中注重对学生物理方法的指导。例如：研究磁体周围磁性的分布，物体磁化后是否具有磁性的检测，研究磁场的方法等都强调了转换法的应用；认识磁感线并不是真实存在磁体周围的线强调了模型法的应用。

4.教学设计中对磁场这一难点的突破设计较好

在原有力学知识的基础上，引导学生使磁针发生偏转，由需不需要与磁针接触引导学生认识磁体间力的作用的特殊性，进而引导学生认识磁体的周围存在一种特殊物质-----磁场。这样的设计引导学生在大同中寻找不同的做法有利于学生对磁场的认识。

缺点：

1.引入新课教学环节，虽然体现了