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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 平面镜成像的相关作图 磁感线及其特点 通电螺线管的磁场 安培定则（右手螺旋定则） 力的示意图 试题正文
  • 操作题
    按照题目要求作图。
    （1）如图甲所示，是人们用木棒撬石块的示意图。请画出石块对撬棒的压力F2以及撬起石块最小力F1的示意图。
    （2）如图乙，根据平面镜成像的特点，作出物体AB在平面镜中所成的像A'B'。
    （3）在图丙中，标出通电螺线管和小磁针的N、S极及磁感线的方向。

    本题信息：2012年江苏期中题物理操作题难度一般 来源:邵平平
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本试题 “按照题目要求作图。（1）如图甲所示，是人们用木棒撬石块的示意图。请画出石块对撬棒的压力F2以及撬起石块最小力F1的示意图。（2）如图乙，根据平面镜成像的...” 主要考查您对

平面镜成像的相关作图

磁感线及其特点

通电螺线管的磁场

安培定则（右手螺旋定则）

力的示意图

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  • 平面镜成像的相关作图
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  • 通电螺线管的磁场
  • 安培定则（右手螺旋定则）
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平面镜成像作图依据原理：
1.光的反射定律：（1）反射光线与入射光线、法线在同一平面上；（2）反射光线和入射光线分居在法线的两侧；（3）反射角等于入射角。
2.平面镜成像的特点：（1）平面镜所成的像和物体到镜面的距离相等；（2）像与物体的大小相等；（3）像与物体的连线与镜面垂直；（4）像与物左右相反；（5）成虚像。

作图规范化要求：
1.平面镜的反射面和非反射面不能混淆，平面镜的非反射面要画上短斜线。
2.实际光线（入射光线和反射光线）要画成实线，并用箭头表示光行进的方向。实物用实线表示。
3.虚像、法线和光的反向延长线要用虚线表示。
4.为了表示实物和虚像的对称点，实物和虚像都要标上箭头或字母。
5.要符合光的反射定律和平面镜成像的特点。
平面镜成像作图的方法通常有两种：
一种是根据平面镜的成像特点------“物体在平面镜中成的像与物体之间相对于镜面总是对称的”作图，我们称这种作图方法为对称法；
另一种方法是根据光的反射定律--即根据光的传播路线作图，我们称这种作图方法为光路图法。
例1：一发光点发出的光经过平面镜反射后如图1所示，请作图找出发光点的位置。

方法一：对称法
①将两条反射光线向镜后反向延长（注意：镜后的反向延长线必须用虚线），使之交于S＇点；
②由S＇点向镜面作垂线，使之与镜面交于O点，再由O点向镜前延长到S点，使SO=S＇O（注意：发光点与虚像点之间的连线必须用虚线），则S点即为发光点的位置（如答图1所示）。

方法二：光路图法
①分别由两条反射光线与镜面的交点处向镜面作垂线（即法线）。
②根据光的反射定律中“反射角等于入射角”作出两条反射光线的入射光线相交得到的点即为发光点（如答图2所示）。
注意：法线必须用虚线，入射光线必须标出传播方向。

例2：根据平面镜成像特点，画出图2中物体AB在平面镜中所成的像．

分析：本题要求根据平面镜成像特点画出物体AB在平面镜中所成的像，在这种情况下，我们只能根据平面镜成像特点用对称法作出物体在平面镜中成的像。若题目没有特别要求根据哪种原理作图，我们也可以用上述两种方法中的任意一种方法作出物体在平面镜中成的像。
方法一：对称法
①在物体AB上确定两个（或多个）能描述物体形状的点AB（或多个点）。
②分别由AB两点（或多个点）向镜面作垂线，并延长至镜后A＇B＇（或多个点），使镜后各对应点到镜面的距离与镜前各点到镜面的距离相等。
③用虚线连接镜后各对称点即可得到物体在平面镜中成的像（如答图3所示）。
注意：物点和像点之间的连线必须用虚线，物体在平面镜中成的像必须用虚线。若物体有方向，则物体在平面镜中成的像也必须标出方向。
方法二：光路图法
①在物体AB上确定两个（或多个）能描述物体形状的点AB（或多个点）。
②分别由AB两点向镜面作两条入射光线，然后根据光的反射定律作出每条入射光线的反射光线。
③分别将作出的每条反射光线向镜后反向延长并交出A＇B＇两点（或多个点），用虚线连接A＇B＇即可得到物体AB在平面镜中成的虚像。（如答图4所示）。
注意：法线、镜后反射光线的反向延长线及物体成的像都必须用虚线。若物体有方向，则物体在平面镜中成的像也必须标出方向。

定义：
在磁场中画一些曲线，用（虚线或实线表示）使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些曲线叫磁感线。
特点：
1. 磁力线是人为假象的曲线
2. 磁力线有无数条
3. 磁力线是立体的
4. 所有的磁力线都不交叉
5. 磁力线的相对疏密表示磁性的相对强弱，即磁力线疏的地方磁性较弱，磁力线密的地方磁性较强
6. 磁力线总是从N极出发，进入与其最邻近的S极并形成。

常见的磁场：
1. 条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线：
相对来讲比较简单，在磁铁外部，磁感线从N极出来，进入S极；反之，在内部由S极到N极。

2. 直线电流周围的磁感线：
是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。直线电流的方向和磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向.

3. 环形电流的磁场
    环形电流磁场的磁感线：是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直
    环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

4. 通电螺线管的磁场 
     通电螺线管磁场的磁感线：和条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极；内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线
     通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，则大拇指所指的方向就是螺线管的北极（螺线管内部磁感线的方向）.


理想模型法在描述磁感线时的运用：
   磁感线并不存在，是为了描述磁场而假想引入的。磁感线是假想的物理模型，用磁感线描述磁场的这种方法叫“理想模型法”。磁感线上某一点的切线方向代表该点的磁场方向，磁感线密的地方表示磁场强，磁感线疏的地方表示磁场弱。利用这种方法的还有光线的引入。

例人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量法”、“等效替代法”、 “类比法”、“理想模型法”等。下面是初中物理中的几个研究实例： ①研究电流时，把电流比作水流； ②研究磁场时，引入“磁感线”； ③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变； ④研究光的传播时，引入“光线”。其中，采用了相同研究方法的是(     )
A．①和②
B．②和④
C．②和④
D．③和④

解析①采用了类比法，②采用了理想模型法， ③采用了控制变量法，④采用了理想模型法。冈此，采用了相同研究方法的是②和④。

答案C


通电螺旋管：
    通电螺线管外部的磁感线是从螺线管的北极发出并回到南极。但是，在通电螺线管内部的磁场方向是从螺线管的南极指向北极。通电螺线管对外相当于一个条形磁铁。通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。

通电螺线管的磁极极性可用安培定则(右手螺旋定则)来判定：
   用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极，如图所示。

记忆方法：
以通电螺线管正面电流为例，电流向上，N极在左端，电流向下，N极在右端，便于记忆，可简化为”上左，下右”。

通电螺线管绕线方法及其画法：
    要画通电螺线管的绕线，需要抓住两点：
第一点：找准起点
     起点非常重要，如果第一根线画错了，那么答案正好相反。在绕制时，可按“正上左N，正下右N”的原则，意思是如果向上的电流在螺线管正面，那么左边是 N极；如果向下的电流在螺线管正面，那么右边是 N极。
第二点：抓住终点
     最后一根线是从正面绕过去接导线，还是从反面绕过去接导线，如果画错了，会导致导线衔接不上，出现错误。解决结尾问题，可采用“二一，一二”原则。
①意思是出线和入线在螺线管的两侧(即螺线管上下都有导线)，则在同一面上(同正面或同反面)，如甲图所示。
②如乙图所示，出线和人线在螺线管的一个侧面上(都在上面或都在下面)，则出线和入线会分布在螺线管两个面上(一个正面，一个反面)。


安培定则内容：
通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；
通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
性质：　
     直线电流的安培定则对一小段直线电流也适用。环形电流可看成多段小直线电流组成，对每一小段直线电流用直线电流的安培定则判定出环形电流中心轴线上磁感强度的方向。叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。直线电流的安培定则是基本的，环形电流的安培定则可由直线电流的安培定则导出，直线电流的安培定则对电荷作直线运动产生的磁场也适用，这时电流方向与正电荷运动方向相同，与负电荷运动方向相反。
定义：
在受力物体上沿力的方向画个箭头，表示物体在这个方向上受到了力，这种表示力的方法叫做力的示意图。

力的三要素 力的示意图
力的大小 用线段长短粗略表示力的大小
力的方向 箭头所指的方向表示力的方向
力的作用点 力的作用点画在线段的起点火箭头处

力的示意图的画法：
(1)在受力物体上画出力的作用点；

(2)确定力的方向，然后沿力的方向画一条直线；

(3)在线段的末端标上箭头，并在箭头旁标出所画力的符号；

(4)在同一个图上画几个力的示意图时，力越大线段应越长，大小相同的力线段长度应相等。如图所示为茶杯对桌面的压力的示意图。

力的图示：
1．为了形象、直观地表示力，我们可用一根带箭头的线段来表示力的大小、方向和作用点(即力的三要素)。这种表示力的方法叫做力的图示，如图所示。力的方向所沿的直线叫力的作用线。


 2．画力的图示的步骤：
(1)选定标度(用多少毫米表示多少牛的力)；
(2)从作用点沿力的方向画一条线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度，并在线段上加上刻度；
(3)在线段的末端加箭头表示力的方向，箭尾在力的作用点上。

提示：力的作用点一定要画在受力物体上，不可随意画在线段的其他部分，一般要画在物体的重心上，压力要画在被压物体的表面上。当一个物体受多个力作用时，这几个力的作用点都要画在物体的重心上。

例：水平地面上有一辆小车，甲水平向左推，用力 6N，乙向左上方与水平方向成30。角拉，用力9N，作出这两个力的图示。
解析：作力的图示，应按要求标明角度大小，在一个图上，不管有几个力，标度都应统一，又因为线段的长度最好是标度的整数倍，所以取标度为3N。
答案：如图所示

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