人教版物理（中職）類 5.3《磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度》 導(dǎo)學(xué)案（無答案）

第3節(jié)《磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度》課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單基礎(chǔ)層次（A層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解磁場(chǎng)的概念、磁感線的概念；2、了解電流的磁場(chǎng)。3、掌握安培定則4、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量的概念5、了解勻強(qiáng)磁場(chǎng)二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：磁場(chǎng)1、磁的基本知識(shí)（1）磁體兩端總是同時(shí)存在兩種不同的磁極電荷有“+”“－”電荷之分，磁極有“N”極（即北極）、“S”極（即南極）之分▲注意：電荷的“+”“－”可單獨(dú)存在，而“N”“S”不可單獨(dú)存在。（2）同名磁極互相_________，異名磁極互相____________。2、磁場(chǎng)的概念存在于______________________________，叫做磁場(chǎng)。和兩個(gè)電荷之間的相互作用一樣，磁極之間的相互作用也是通過_________發(fā)生的。3、磁場(chǎng)的方向和電場(chǎng)一樣，磁場(chǎng)也存在方向。物理學(xué)規(guī)定，在磁場(chǎng)中的任何一點(diǎn)，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)________極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。如圖所示，在磁鐵的N極周圍，磁場(chǎng)的方向總是背離磁極的；在磁鐵的S極周圍，磁場(chǎng)的方向總是指向磁極的。任務(wù)2：磁感線和電場(chǎng)一樣，磁場(chǎng)有強(qiáng)弱和方向，但又是看不見、摸不著的。如何直觀地描述磁場(chǎng)？和電場(chǎng)線類似，我們可以用磁感線來描述。1、磁感線的概念為了描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們可以在磁場(chǎng)中畫出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上任一點(diǎn)跟箭頭方向一致的切線方向都和該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這樣的曲線就叫做磁感應(yīng)線，簡(jiǎn)稱磁感線。2、常見磁體的磁感應(yīng)線的畫法剛才我們講過，在N極周圍，磁場(chǎng)方向?yàn)檫h(yuǎn)離磁極方向的，在S極周圍，磁場(chǎng)的方向是指向磁極方向的。所以，在磁鐵外部，磁感應(yīng)線總是從N極出發(fā)，進(jìn)入S極的?！诖盆F的內(nèi)部，正好相反，是從S到N。這樣每根磁感線都是一條閉合曲線。常見的條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線，見書P126圖5－31（通過剛才的分析，我們很容易總結(jié)出，磁感應(yīng)線的一些特點(diǎn)）3、磁感線的特點(diǎn)（1）在磁體外部，磁感線是從N極指向S極；在磁體內(nèi)部，磁感線是從S極指向N極；（2）磁感線是不相交的閉合曲線（電場(chǎng)線不閉合）（3）磁場(chǎng)強(qiáng)的地方磁感線密，磁場(chǎng)弱的地方磁感線疏。比如：把鐵塊放在磁場(chǎng)中，鐵塊越靠近磁極受的力越大，表明磁場(chǎng)越強(qiáng)，而越靠近磁極處，磁感應(yīng)線越密。思考題：1、地球表面的磁感線方向如何？地磁N極在什么地方？2、磁鐵的哪兒的磁場(chǎng)最強(qiáng)？——內(nèi)部，其次是兩極。任務(wù)3：電流的磁場(chǎng)談到“電流的磁場(chǎng)”我們必須記住兩們科學(xué)家的名字，一是丹麥的奧斯特，二是法國(guó)的安培。在這之前，人們雖然早就認(rèn)識(shí)了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象，但卻把它們看成是兩個(gè)互相獨(dú)立的自然現(xiàn)象，直到奧斯特的發(fā)現(xiàn)，才使人們認(rèn)識(shí)電和磁之間的聯(lián)系。下面我們來一起了解一下，奧斯特當(dāng)年是怎樣發(fā)現(xiàn)電流周圍能產(chǎn)生磁場(chǎng)的。請(qǐng)同學(xué)們把書翻到128頁，我們一起來看“物理趣事，奧斯特實(shí)驗(yàn)”（注意，實(shí)驗(yàn)時(shí)導(dǎo)線最好是南北方向）奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義：1、表明了不僅是磁體能產(chǎn)生磁場(chǎng)，電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)?，F(xiàn)在，電磁鐵已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。比如，125頁的引言中的例子。2、揭示了電與磁之間的密切聯(lián)系，并逐步形成一個(gè)新的學(xué)科——電磁學(xué)。這種電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象，叫做電流的磁效應(yīng)。（提問：磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫什么？——電磁感應(yīng)）任務(wù)4：安培定則（又叫“右手螺旋定則”）1、直線電流磁感線方向的判定。（P129圖5－36、圖5－37）用右手握住直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流方向，四指彎曲，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的繞行方向。在這里介紹一下電流和磁場(chǎng)方向的空間畫法。電流也好，磁場(chǎng)也好，沿平面的方向我們都可以畫出來。如果方向跟平面垂直怎么畫？這里我給大家介紹一種方法?！鴮?duì)于磁場(chǎng)，垂直于平面出來的用“點(diǎn)”表示，進(jìn)去的用“叉”表示▲對(duì)于電流，在“點(diǎn)”或“叉”的外面加上一個(gè)“圓圈”2、環(huán)形電流磁感線方向的判定。（P129圖5－38）使右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上的磁感線的方向。3、通電螺線管的磁場(chǎng)（P130圖5－39、圖5－40）用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，那么，伸直的大拇指所指的一端就是通電螺線管的N極。任務(wù)5：磁感應(yīng)強(qiáng)度1、安培力如圖，將通電導(dǎo)線垂直放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線要受到磁場(chǎng)力的作用。磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫做安培力。安培力大小跟什么有關(guān)呢？（注意：導(dǎo)線始終跟磁場(chǎng)垂直）（1）保持導(dǎo)線中電流不變，改變磁場(chǎng)中導(dǎo)線的長(zhǎng)度：安培力跟長(zhǎng)度成正比。（2）保持磁場(chǎng)中導(dǎo)線長(zhǎng)度不變，改變導(dǎo)線中的電流：安培力跟電流成正比。實(shí)驗(yàn)表明，安培力F的大小會(huì)隨I、L的變化而變化，但F/IL的比值保持不變，比值大小反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。2、磁感強(qiáng)度在磁場(chǎng)中__________磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的_____________與__________和_________乘積的比值叫和通電導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度。用符號(hào)_____表示。其公式是_________________。磁感強(qiáng)度的單位是________，用字母______表示。由公式可知：常見磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的大小為：一般永久磁鐵：B＝0.001－1T；在電機(jī)或變壓器鐵芯中：B＝0.8－1.4T；地面附近地磁場(chǎng)：B＝5×可見T是一個(gè)比較大的單位。磁感強(qiáng)度是矢量，它的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即通過該點(diǎn)的磁感線與箭頭一致的切線方向?！锾貏e提醒：（1）必須是I跟磁場(chǎng)垂直時(shí)，（2）這是比值定義法，B與F、I、L無關(guān)，是磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的。（與電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度類似）任務(wù)6：勻強(qiáng)磁場(chǎng)1、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的定義如果在磁場(chǎng)中的某一區(qū)域，各點(diǎn)的______________________均相同,那么我們就把這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。2、模型（1）通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)（除兩端外）（2）兩塊靠得很近的異名磁極間的磁場(chǎng)（除邊緣外）3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感線的特點(diǎn)（1）疏密均勻（因?yàn)榇笮∠嗟龋?）互相平行、方向一致（因?yàn)榉较蛳嗤〣S任務(wù)7：BS1.定義穿過某一面積的磁感應(yīng)線條數(shù)，叫做穿過該面積的磁通量。用字母Φ表示。2、公式因?yàn)榇鸥芯€是人為的畫的，可以畫得疏一些，也可以畫得密一些，這樣給計(jì)算磁通量（穿過某一面積的磁感應(yīng)條件）帶來一定的麻煩。因此，物理學(xué)中規(guī)定：穿過垂直于磁場(chǎng)方向的單位面積的磁感應(yīng)線條數(shù)跟那里的磁感強(qiáng)度的數(shù)值相等。（強(qiáng)調(diào)平面一定要跟磁場(chǎng)垂直）比如：磁場(chǎng)中某處的磁感強(qiáng)度為B＝5T，即表示穿過垂直于磁場(chǎng)方向的面積的磁感線的條數(shù)為5條。現(xiàn)有一線框，它的面積為0.4平方米（1）當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)垂直時(shí)（即B與S垂直），計(jì)算磁通量的公式為：（2）當(dāng)線圈平面跟磁場(chǎng)平行時(shí)（即B與S平行）沒有一根磁感線穿過線框，所以（3）當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)即不平行又不垂直時(shí)，磁通量介于兩者之間綜上所述，穿過某一線框的磁通量，不光與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，與線的面積有關(guān)，還與線框平面與磁場(chǎng)的夾角有關(guān)。3、單位：磁通量的單位為“韋伯”，簡(jiǎn)稱“韋”，用Wb表示。4、磁通密度由公式φ＝BS得此公式的物理意義是：磁感應(yīng)強(qiáng)度等于垂直于磁場(chǎng)方向的單位面積上的磁通量，因此我們把磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為“磁通密度”。由公式可知例題：P128例三、檢測(cè)反饋1、人們規(guī)定，在磁場(chǎng)中的任何一點(diǎn)，小磁針極受力的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2、地磁N極在地球地理_____極。3、__________實(shí)驗(yàn)不僅使人們發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，還揭示了電與磁之間的密切聯(lián)系。4、判斷下列各圖中通電導(dǎo)線的電流方向。SNSN通電后，S出，N進(jìn)NNS通電后N進(jìn)，S出（3）NNS通電后N極指向螺線管5、把長(zhǎng)10cm的直導(dǎo)線放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它與磁場(chǎng)的方向垂直。如果導(dǎo)線中通過的電流強(qiáng)度是3.0A，它受到的作用力為，該磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度是多大？6、下面關(guān)于磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的說法中，正確的是（）A.磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線受到的安培力成正比；B.磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線中的電流成反比；C.磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度成反比；D.磁感應(yīng)強(qiáng)度與通電導(dǎo)線受到的安培力、電流以及導(dǎo)線的長(zhǎng)度都無關(guān)。7、面積是0.5m2的導(dǎo)線環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度是2.5×10-2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)面與磁場(chǎng)垂直，穿過導(dǎo)線環(huán)的磁通量是8、某小型變壓器鐵心內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.6T,則穿過橫截面積為2cm2的磁通量是_______Wb。應(yīng)用層次（B層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A層次的基礎(chǔ)上增加）1、了解安培定則的研究過程。二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：安培定則的研究過程。奧斯特是于1820年4月首次發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，花了3個(gè)月的時(shí)間實(shí)驗(yàn)研究，于1820年7月21日發(fā)表了題為《關(guān)于磁針上的電流碰撞的實(shí)驗(yàn)》的論文，并于1820年9月4日，在巴黎科學(xué)學(xué)會(huì)上發(fā)布。他當(dāng)時(shí)只說明了電流周圍存在磁場(chǎng)，但并沒有研究磁場(chǎng)的方向。安培當(dāng)年也參加了巴黎科學(xué)學(xué)會(huì)，聽后深受啟發(fā)，第二天就開始進(jìn)行緊張的研究工作，僅僅花了14天的時(shí)間，于9月18日發(fā)表了一篇論文，闡明了自己對(duì)電流的磁場(chǎng)方向的研究成果。這就是著名的安培定則，又叫做右手螺旋定則。1、直線電流的磁場(chǎng)安培首先研究的是通電直導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)電流方向不同，磁場(chǎng)的方向也不同。（如上圖）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，其磁場(chǎng)是磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓。（P129圖5－37）其方向判斷方法是：用右手握住直導(dǎo)線，讓大姆指指向電流方向，四指彎曲，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的繞行方向。（剛才講的是直線電流的磁場(chǎng)，如果我把導(dǎo)線彎成環(huán)狀，其磁場(chǎng)方向又向哪兒呢？下面我們討論第二種情形）2、環(huán)形電流的磁場(chǎng)首先把環(huán)形導(dǎo)線看成一小段一小段的直線導(dǎo)線做做看，環(huán)形導(dǎo)線所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向如何？（內(nèi)部的都是向里的，外部的都是向外的）換一種手勢(shì)更為方便使右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大姆指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上的磁感線的方向。強(qiáng)調(diào)：是環(huán)內(nèi)的方向，環(huán)外正好相反。（剛才是將導(dǎo)線彎成一個(gè)環(huán)，如果彎成多個(gè)環(huán)，磁場(chǎng)又如何呢？下面講第三種情形）3、通電螺絲管的磁場(chǎng)通電螺線管實(shí)際上是環(huán)形電流的特殊形式，只不過由許多環(huán)形電流疊加而成，因此，其手法和環(huán)形電流差不多。用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指向電流方向，那么，伸直的大拇指所指的一端就是通電螺線管的N極。通電螺線管外的磁感線是由N極指向S極，在管內(nèi)則是由S極指向N極，形成閉合曲線。根據(jù)磁感線的分布，可知，管內(nèi)的磁場(chǎng)最強(qiáng)。三、檢測(cè)反饋1、關(guān)于磁感應(yīng)線下列說法正確的是：（）A.磁場(chǎng)是客觀存在的，感應(yīng)線也是客觀存在的；B.磁感應(yīng)線和電場(chǎng)線一樣，都是既不相交、也不閉合的曲線；C.磁感應(yīng)線上某一點(diǎn)的切線方向，表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向；D.在磁鐵的外部，磁感應(yīng)線都是從N極出發(fā)，進(jìn)入S極。2、電流周圍能產(chǎn)生磁場(chǎng)叫做電流的_________；利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流叫做_____________。3、如圖所示，在鐵芯中繞線后，通入如圖所示的電流，在鐵芯兩端產(chǎn)生如圖所示的磁場(chǎng)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出導(dǎo)線的繞向。4、（判斷）（1）通電螺線管內(nèi)部和外部磁感應(yīng)線的方向相同。（2）通電螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)線比其外部的磁感應(yīng)線密，可知螺線管內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度比其外部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大。5、（判斷題）在磁場(chǎng)中，相同長(zhǎng)度、通以相同電流強(qiáng)度的導(dǎo)線，受到的安培力越大，表明導(dǎo)線所在處的磁場(chǎng)越強(qiáng)。（）拓展層次（C層次）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)（在A、B兩層次的基礎(chǔ)上增加）1、了解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)二、學(xué)習(xí)過程：任務(wù)1：磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵和電流都能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)。電流的磁場(chǎng)是由電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么磁鐵的磁場(chǎng)又是怎樣產(chǎn)生的呢？安培根據(jù)環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似的特點(diǎn)，提出了分子電流假說。他認(rèn)為，既然通電螺線管的磁場(chǎng)是由環(huán)形電流產(chǎn)生的，那么跟它相似的磁場(chǎng)——條形磁鐵的磁場(chǎng)也應(yīng)該是由環(huán)形電流產(chǎn)生的，即組成條形磁鐵的原子、分子等物質(zhì)的微粒內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流。分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為一個(gè)微小的磁體，在它的兩側(cè)形成兩個(gè)磁極。如圖所示，這兩個(gè)磁極跟分子電流不可分割地聯(lián)系在一起。安培的分子電流假說能夠很好是解釋各種磁現(xiàn)象。例如：一根鐵棒在未磁化時(shí)，內(nèi)部各個(gè)分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場(chǎng)互相抵消，對(duì)外界不顯磁性，如圖所示。（類比：同學(xué)們?cè)诓賵?chǎng)上玩，面向各個(gè)方向的都有，因此沒有哪個(gè)方向是前，也沒有哪個(gè)方向是后）當(dāng)鐵棒受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，各分子電流的取向變得大致相同，物體就被磁化了，兩端形成磁極，如圖所示。（類比：老師站在操場(chǎng)的某個(gè)方向一吹哨，這時(shí)所有的同學(xué)都面向一個(gè)方向，這是就有了前后之分。）被磁化的鐵棒如果受到高溫或者猛烈敲擊時(shí)就會(huì)消磁。這是因?yàn)閯×业臒徇\(yùn)動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)，會(huì)使原來取向一致的分子電流又變得雜亂無章，故又不顯磁性。在安培所處的時(shí)代（1775年－1836年），人們還不了解原子的結(jié)構(gòu)，因而不能解釋物質(zhì)微粒內(nèi)部為什么會(huì)有電流，因此分子電流只是一種猜想（即假說）。直到1905年左右，盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，分子電流實(shí)際上是電子繞原子的運(yùn)動(dòng)形成的。分子電流假說，揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)——即一切磁場(chǎng)都是由于電荷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。三、檢測(cè)反饋1、安培根據(jù)環(huán)形電流及通電螺線管的磁性與條形磁鐵的磁性相似，提出了________假說。直到20世紀(jì)初人們才知道，___________是由