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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三5.3《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》 WORD教案3 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的方法． 3．了解勻強(qiáng)磁場的特點(diǎn)，知道磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度． 4．采用類比法，從電場強(qiáng)度概念引入分析，據(jù)比值法定義，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．在磁場中某處，垂直磁場方向放置的通電直導(dǎo)線，所受的磁場力與其導(dǎo)線長度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的恒量，即只要在磁場中的位置不變，若是改變垂直磁場方向放置的導(dǎo)線長度，或改變其中的電流強(qiáng)度，則所受的磁場力改變，但磁場力與導(dǎo)線長度和電流強(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在該處的性質(zhì)．如果改變磁場中的位置，再垂直磁場方向放置通電直導(dǎo)線，其所受磁場力與導(dǎo)線長度和電流強(qiáng)度乘積的比值又是一個(gè)不同的恒量，該恒量即反映磁場在這一位置場的性質(zhì)．磁場的這種性質(zhì)命名為磁感應(yīng)強(qiáng)度． 這正可與電場類比：放在電場中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場力與其電量的比值是不變的恒量．它反映電場性質(zhì)，命名為電場強(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，放在確定的磁場中，如果磁場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，垂直磁場方向放置，則穿過的磁感線條數(shù)最多，因此定義：垂直磁場方向放置的面積為S的面，其磁通量Φ=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．垂直磁場方向單位面積上的磁通量棗即單位面積上的磁感線條數(shù)，叫磁通密度，B=Φ／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，為用類比法建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念作準(zhǔn)備． 提問：電場的基本特性是什么？（對(duì)其中的電荷有電場力的作用．） 空間有點(diǎn)電場Q建立的電場，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，反映場的性質(zhì)，叫電場強(qiáng)度．） 磁場的基本特征是什么？（對(duì)其中的電流，即通電導(dǎo)線有磁場力的作用．） 對(duì)磁場的這種特性如何描述呢？ 2．觀察實(shí)驗(yàn) 磁場對(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，對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力大小與直導(dǎo)線的長度L、通入電流強(qiáng)度I，以及導(dǎo)線上電流方向與磁場方向夾角有關(guān)． （1）通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用──磁場力F．F的方向與何有關(guān)？（磁場方向，電流方向，左手定則．） （2）如果磁場確定，則F的大小與何有關(guān)？ 如使導(dǎo)線與磁場平行放置，F(xiàn)=？垂直放置又如何？ 如改變導(dǎo)線長度，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中受到的磁場力F跟通過的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度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)線長度L，乘積IL增大多少倍，則F也增大多少倍．比值F／IL是恒量． 如果改變?cè)诖艌鲋械奈恢?，垂直磁場放置的通電?dǎo)線F／IL比值又會(huì)是新的恒量，均反映磁場的性質(zhì)． 正如電場特性用電場強(qiáng)度來描述一樣，磁場特性用一個(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：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受到的磁場力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度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），即垂直磁場方向放置的長lm的導(dǎo)線，通入電流為1A，如果受的磁場力為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0.4T～0.7T；電機(jī)和變壓器鐵心中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T～1.4T，地面附近地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.510-4T． 4．板書：勻強(qiáng)磁場 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． 其磁感線平行且等距．長的通電螺線管內(nèi)部的磁場、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場都是勻強(qiáng)磁場． 如用B=F／（IL）測定非勻強(qiáng)磁場的磁感應(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為勻強(qiáng)． 5．板書：磁通量（Φ） 在后面的電學(xué)學(xué)習(xí)中，我們要討論穿過某一個(gè)面的磁場情況．我們知道，磁場的強(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B放置，則B與S的乘積，叫做穿過這個(gè)面的磁通量，用Φ表示． （2）公式：Φ=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，一定是磁感線很密， 7．課堂小結(jié) （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度既反映了磁場的強(qiáng)弱又反映了磁場的方向，它和磁通量都是描述磁場性質(zhì)的物理量，應(yīng)注意定義中所規(guī)定的條件，對(duì)其單位也應(yīng)加強(qiáng)記憶． （2）磁通量的計(jì)算很簡單，只要知道勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所討論面的面積S，在面與磁場方向垂直的條件下Φ=BS．（不垂直可將面積做垂直磁場方向上的投影．）磁通量是表示穿過所討論面的磁感線條數(shù)的多少．在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過面的凈磁感線條數(shù)的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大小． 例：如圖所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán)，試分析穿過A環(huán)、B環(huán)的磁通量誰大． 解：此題所給條件是非勻強(qiáng)磁場，不能用Φ=BS計(jì)算，只能比較穿過兩環(huán)的磁感線凈條數(shù)多少，來判斷磁通量的大?。畻l形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場由S極進(jìn)入，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多．從下向上穿過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則A環(huán)從下向上穿過的凈磁感線少于B環(huán)，所以B環(huán)的磁通量大于A環(huán)磁通量． 另外一個(gè)面積是S的面，垂直勻強(qiáng)磁場B放置，則穿過該面的磁通量 Φ=BS．如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)180則穿過該面的磁通量改變了2BS． （3）磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是通過類比法和用比值法定義的方法．同學(xué)們可總結(jié)一下，我們還在什么問題上使用過這兩種方法，從而提高自己分析問題和研究問題的能力． （教材使用人教社高級(jí)中學(xué)課本物理第二冊(cè)──必修）