高中物理《磁感應(yīng)強(qiáng)度》教案1 新人教版選修3-1

1、磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度教案 一、教學(xué)目標(biāo)1掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義和磁通量的定義。2掌握利用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行計(jì)算。3掌握在勻強(qiáng)電場(chǎng)中通過面積S的磁通量的計(jì)算。4搞清楚磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)力，磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量的區(qū)別和聯(lián)系。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1該節(jié)課的重點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的概念。2磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義是有條件的，它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線L與磁3磁通量概念的建立也是一個(gè)難點(diǎn)，講解時(shí)，要引入磁感線來幫助學(xué)生理解和掌握。三、教具1通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力演示。2電流天平。（選用）3掛圖（磁感線、磁通量用）。四、主要教學(xué)過程（一）引入新課提問：什么是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)？應(yīng)答：運(yùn)動(dòng)電荷（電流）在自己周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)

2、電荷或電流有力的作用，磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發(fā)生相互作用都可以看成是運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)而發(fā)生相互作用。這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們引入一個(gè)新的物理量：磁感應(yīng)強(qiáng)度。我們都知道電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的特性的，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述磁場(chǎng)力特性的物理量，因此我們可以用類比的方法得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義來。提問：電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？應(yīng)答：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1磁感應(yīng)強(qiáng)度（板書）通過實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用。對(duì)于同一磁場(chǎng)，當(dāng)電流加倍時(shí)，通電

3、導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過它的電流強(qiáng)度成正比。而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正比。對(duì)于磁場(chǎng)中某處來說，通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量，它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無關(guān)。在磁場(chǎng)中不同位置，這個(gè)比值可能各不相同，因此，這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。提問：類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，誰能根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)用一句話來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B來表示，并寫出它的定義式?；卮穑捍艌?chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于通電直導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力F與通電電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積IL的比。定義式為再問：通電直導(dǎo)線應(yīng)怎樣放入

4、磁場(chǎng)？應(yīng)答：通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向。指出前面的回答對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的論述是不嚴(yán)密的。（不管學(xué)生回答的嚴(yán)密不嚴(yán)密）應(yīng)強(qiáng)調(diào)通電直導(dǎo)線必須在垂直磁場(chǎng)方向的條件下，該定義才成立。在測(cè)量精度要求允許的條件下，在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線足夠短，可以近似地看成一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)附近的磁場(chǎng)也可近似地看成小結(jié)：（板書）（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力F，跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式（定義式）：（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位（板書）在國(guó)際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向（板書）磁感應(yīng)

5、強(qiáng)度是矢量，不但有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向。順便說明，一般的永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.5T左右，地球表面的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為5.010-5T。練習(xí)1勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力大小為410-3N，問：該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？（讓學(xué)生回答）應(yīng)答：根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計(jì)算中要統(tǒng)一單位，計(jì)算中必須運(yùn)用國(guó)際單位。再問：若上題中，電流不變，導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm，則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？若導(dǎo)線長(zhǎng)不變，電流增大為5A，則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？引導(dǎo)學(xué)生討論，得出正確的答

6、案：210-3N，0.1T；110-2N，0.1T，并指出，某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度由建立該磁場(chǎng)的場(chǎng)電流情況和該點(diǎn)的空間位置來決定，與檢驗(yàn)通電直導(dǎo)線的電流強(qiáng)度大小、導(dǎo)線長(zhǎng)短無關(guān)。練習(xí)2檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o電場(chǎng)存在，可以用什么方法？檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在，可以用什么方法？回答：檢驗(yàn)有無電場(chǎng)存在，可用檢驗(yàn)電荷，把檢驗(yàn)電荷放在被檢驗(yàn)處，若該檢驗(yàn)電荷受到電場(chǎng)力作用，則該處有電場(chǎng)存在，場(chǎng)強(qiáng)不為零；若該檢驗(yàn)電荷沒有受到電場(chǎng)力作用，該處沒有電場(chǎng)存在或該處場(chǎng)強(qiáng)為零。檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在，可用“檢驗(yàn)電流”，把通電導(dǎo)線放在被檢驗(yàn)處，若該通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力作用，則該處有磁場(chǎng)存在，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零；若該通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用，則該處無磁

7、場(chǎng)存在，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。追問：如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力，該處是一定不存在磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎？引導(dǎo)學(xué)生討論，得出“不一定”的正確結(jié)果。因?yàn)楫?dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放在磁場(chǎng)中，它是不受磁場(chǎng)力作用的（這是實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)論）。再次強(qiáng)調(diào)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的條件：通電直導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置。再問：如何利用通電導(dǎo)線檢驗(yàn)?zāi)程幋艌?chǎng)的存在與否呢？應(yīng)答：可以改變通電導(dǎo)線的方向，若在各個(gè)方向均不受磁場(chǎng)力作用，則該處沒有磁場(chǎng)。再問：在通電導(dǎo)線在不同方法檢測(cè)，至少檢測(cè)幾次就可確定該處沒有磁場(chǎng)存在？應(yīng)答：至少在相互垂直的兩個(gè)方向上檢測(cè)兩次。先將其放在任意方向檢測(cè)，若此時(shí)其不受磁場(chǎng)力作用，則再將通電導(dǎo)線沿垂直剛才的方向

8、放置，若此時(shí)其仍不受磁場(chǎng)力作用，則說明該處無磁場(chǎng)存在。2磁感線（板書）磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。通過掛圖應(yīng)讓學(xué)生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線的分布，并正確地用“右手”安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線方向與電流方向的關(guān)系。3磁通量（板書）磁感線和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。▎挝皇翘兀?shù)值相同。這里應(yīng)注意的是一般畫磁

9、感線可以按上述規(guī)定的任意倍來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值。提問：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向、大小均相同的電場(chǎng)叫什么電場(chǎng)？這種電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布有什么特點(diǎn)？應(yīng)答：這種電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布是間距相同方向一致的平行直線。提問：什么叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)，怎樣用磁感線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)？應(yīng)答：對(duì)于某范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，則該范圍內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)?？梢杂瞄g距相同、方向一致的平行直線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)。距離很近，相對(duì)面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場(chǎng)都可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。密繞螺線管中的磁場(chǎng)也可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。（1）

10、磁通量的定義（板書）穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)表示。（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系（板書）因?yàn)榘辞懊娴囊?guī)定，穿過垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量為=BS若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向的面上，若這兩個(gè)面間夾角為，則：=BS=BScos當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，=90，=0。（3）磁通量的單位（板書）在國(guó)際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋。1韋（Wb）=1特（T）1米2（m2）由=BS，可得B=S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于垂直于磁場(chǎng)單位面積上的磁通量，也叫做磁通密

11、度，用韋（Wb）米2（m2）作單位。（4）磁通量是標(biāo)量（板書）磁通量是標(biāo)量，只有大小，無方向。課堂練習(xí)練習(xí)3如圖所示，平面S=0.6m2，它與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的夾角=30，若該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，求通過S的磁通量是多少？（可讓幾個(gè)同學(xué)同時(shí)到黑板上演算。）學(xué)生演算時(shí)，常有些同學(xué)會(huì)套公式：為此再一次強(qiáng)調(diào)，=BScos中的是平面S與垂直磁場(chǎng)方向平面間的夾角，在此題中它應(yīng)是的余角，所以此題的正確解法應(yīng)是=BScos（90-）=BSsin=0.40.6sin30=0.12Wb五、說明1用通電直導(dǎo)線檢驗(yàn)磁場(chǎng)的存在或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，若不管怎樣變化導(dǎo)線方向，某處通電直導(dǎo)線都不受電場(chǎng)力作用，嚴(yán)格地講這只能

12、說明該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，而不能斷定該處無磁場(chǎng)。就像檢驗(yàn)電荷在某點(diǎn)不受電場(chǎng)力作用，只能說明該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零或是合場(chǎng)強(qiáng)為零，而不能斷定該點(diǎn)沒有電場(chǎng)一樣。2磁通量是標(biāo)量，它只有大小，而沒有方向。雖然從一個(gè)平面正面穿過一條磁感線與從反面穿過一條磁力線是不相等的（或說是相反的），可用正負(fù)號(hào)表示，但這個(gè)正負(fù)只是表示磁感線是從哪邊穿過該平面的，而不是表示磁通量的方向。課外作業(yè)：物理第三冊(cè)（選修）p224練習(xí)一。磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量教案 一、教學(xué)目標(biāo)1理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量概念。2掌握用磁感線描述磁場(chǎng)的方法。3了解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)，知道磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度。4采用類比法，從電場(chǎng)強(qiáng)度概念引入分析，據(jù)比值法定義

13、，建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念。培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和研究問題的方法。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，其概念的建立是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)。1在磁場(chǎng)中某處，垂直磁場(chǎng)方向放置的通電直導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力與其導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的恒量，即只要在磁場(chǎng)中的位置不變，若是改變垂直磁場(chǎng)方向放置的導(dǎo)線長(zhǎng)度，或改變其中的電流強(qiáng)度，則所受的磁場(chǎng)力改變，但磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的，為一特定恒量，說明該恒量反映了磁場(chǎng)在該處的性質(zhì)。如果改變磁場(chǎng)中的位置，再垂直磁場(chǎng)方向放置通電直導(dǎo)線，其所受磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值又是一個(gè)不同的恒量，該恒量即反映磁場(chǎng)在這一位置場(chǎng)的性質(zhì)。

14、磁場(chǎng)的這種性質(zhì)命名為磁感應(yīng)強(qiáng)度。這正可與電場(chǎng)類比：放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場(chǎng)力與其電量的比值是不變的恒量。它反映電場(chǎng)性質(zhì)，命名為電場(chǎng)強(qiáng)度。同是比值法定義。2磁通量是指穿過某個(gè)“面”的磁感線條數(shù)。因此一說磁通量必須指明是穿過哪個(gè)面的磁通量，“面”定了則面積大小定了，放在確定的磁場(chǎng)中，如果磁場(chǎng)方向與面的夾角不同，則穿過該面的磁感線條數(shù)不同。同樣的面積，確定的磁場(chǎng)，垂直磁場(chǎng)方向放置，則穿過的磁感線條數(shù)最多，因此定義：垂直磁場(chǎng)方向放置的面積為S的面，其磁通量=BS。3磁感線的條數(shù)不是隨意畫的，它是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小決定的。垂直磁場(chǎng)方向單位面積上的磁通量即單位面積上的磁感線條數(shù)，叫磁通密度，B

15、=S，即磁感應(yīng)強(qiáng)度。三、教具干電池組，U形磁鐵，水平平行裸銅線導(dǎo)軌，直銅棒，帶夾導(dǎo)線三根，開關(guān)。四、教學(xué)過程1引入新課：復(fù)習(xí)電場(chǎng)，為用類比法建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念作準(zhǔn)備。提問：電場(chǎng)的基本特性是什么？（對(duì)其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。）空間有點(diǎn)電場(chǎng)Q建立的電場(chǎng)，如在其中的A點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)電荷q1，什么？（比值為恒量，反映場(chǎng)的性質(zhì)，叫電場(chǎng)強(qiáng)度。）磁場(chǎng)的基本特征是什么？（對(duì)其中的電流，即通電導(dǎo)線有磁場(chǎng)力的作用。）對(duì)磁場(chǎng)的這種特性如何描述呢？2觀察實(shí)驗(yàn)磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線有力的作用，引導(dǎo)學(xué)生作定性分析，得出：確定的磁場(chǎng)，對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力大小與直導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、通入電流強(qiáng)度I，以及導(dǎo)線上電流方向與磁場(chǎng)方向夾角有關(guān)。

16、（1）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用磁場(chǎng)力F。F的方向與何有關(guān)？（磁場(chǎng)方向，電流方向，左手定則。）（2）如果磁場(chǎng)確定，則F的大小與何有關(guān)？如使導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置，F(xiàn)=？垂直放置又如何？如改變導(dǎo)線長(zhǎng)度，F(xiàn)如何變化？如果改變導(dǎo)線上的電流強(qiáng)度，F(xiàn)如何變化？總結(jié)：精確的實(shí)驗(yàn)表明通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F跟通過的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比，或者說跟IL的乘積成正比。這就是說無論怎樣改變電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L，乘積IL增大多少倍，則F也增大多少倍。比值FIL是恒量。如果改變?cè)诖艌?chǎng)中的位置，垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線FIL比值又會(huì)是新的恒量，均反映磁場(chǎng)的性質(zhì)。正如電場(chǎng)特性用電場(chǎng)強(qiáng)度來描述一樣

17、，磁場(chǎng)特性用一個(gè)新的物理量磁感應(yīng)強(qiáng)度來描述。3板書：磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）（1）定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受到的磁場(chǎng)力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示。（2）公式：B=F（IL）（3）矢量：B的方向與磁場(chǎng)方向，即小磁針N極受力方向相同。（4）單位：特斯拉（T）1T=1N（Am），即垂直磁場(chǎng)方向放置的長(zhǎng)1m的導(dǎo)線，通入電流為1A，如果受的磁場(chǎng)力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T。一般永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.4T0.7T；電機(jī)和變壓器鐵心中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T1.4T，地面附近地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.510-4T。4板書

18、：勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。其磁感線平行且等距。長(zhǎng)的通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如用B=F（IL）測(cè)定非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)。5板書：磁通量（）在后面的電學(xué)學(xué)習(xí)中，我們要討論穿過某一個(gè)面的磁場(chǎng)情況。我們知道，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱（即磁感應(yīng)強(qiáng)度）可以用磁感線的疏密來表示。如果一個(gè)面積為S的面垂直一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，則穿過這個(gè)面的磁感線的條數(shù)就是確定的。我們把B與S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量。（1）定義：面積為S，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則B與S的乘積，叫做穿過這個(gè)面的磁通量，用表示。（2）公式：=BS（3）單位：韋伯（Wb） 1Wb=1Tm2磁通量就是表示穿過這個(gè)面的磁感線條數(shù)。6板書：磁通密度磁通密度大，即穿過單位面積的磁感線條數(shù)多，