人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量教学设计

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一、学习目标展示

1．知道磁感应强度的定义及物理意义。

2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。

3．知道匀强磁场的概念及特点。

4．知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。

 二、情景引入

巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？

了解本节课学习目标

学生观察图片认真思考

有目的的学习

为引入课题做铺垫

讲授新课

【自学感知】

一、磁感应强度

1．电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度l的乘积Il 叫做电流元。

2．探究影响通电导线受力的因素

如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，可认为磁极间的磁场是均匀的。直导线的

方向与磁场的方向（自上而下）

垂直．

(1)实验原理：有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。电流的大小用电流表测量。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度。

(2) 实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度l成正比，又与导线中的电流I成正比。用公式表示就是：F=IBl

3．磁感应强度

表征磁场强弱的物理量。大小等于在导线与磁场垂直的最简单的情况下，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值。

4．定义式：B＝F/Il。

5．单位

在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝。

6、方向：磁感应强度是矢量，方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。

二、匀强磁场

1．定义

磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，

2．磁感线特点

匀强磁场的磁感线是一些间隔相等的平行直线。

3、位置

(1)距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场（除边缘部分外）；

(2)两个平行放置较近的线圈通电时，其中间区域的磁场。

三、磁通量

1．定义

匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。

2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量。

3．单位：国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符合是Wb,1 Wb＝1T·m2。

4．引申：在匀强磁场中B＝Φ/S，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。

四、地磁场

地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角。地磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。地磁偏角在缓慢变化。在使用指南针确定南北方向时，只有将地磁偏角考虑在内，才能得出准确的结果。

【探究解惑 】 

探究一：对磁感应强度的理解

1．公式B＝是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、l均无关。该定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短很短，Il称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。

2．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线与磁场平行时，受磁场力为零，垂直时，受磁场力最大。

3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。磁感应强度的方向：

①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。

②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是磁感应强度方向。

【例1】 (多选)关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是(　   )

A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度大于或等于

B．磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同

C．磁感应强度B的大小，与电流元IL在磁场中所受力F的大小无关

D．在磁场中，小磁针N极的受力方向就是小磁针所处位置的磁感应强度方向

答案：　 ACD

解析：当磁场与直导线不垂直时有F<BIL，垂直时有F＝BIL，选项A对；电流元受到的磁场力与磁场方向垂直，选项B错；磁感应强度B由磁场本身决定，选项C对；小磁针N极的受力方向与小磁针所处位置的磁感应强度方向相同，选项D对。

【例2】(多选)一段直导线长为1 cm,通有5 A的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1 N,则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)

A.1 T B.0.5 T 

C.2 T D.2.5 T

解析:当I与B垂直时,由B= 可解得B=2 T,但题中未说明I与B垂直,故B的值可能大于或等于2 T。

答案:CD

探究二：对磁通量的理解

1．磁通量的计算

(1)公式：Φ＝BS。

适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。

(2)若磁场与平面不垂直，用Φ＝BScos θ计算。式中Scos θ为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。

(3)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。

2．磁通量的正负

(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值。

(2)若磁感线沿两个相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。

3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1

(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。

(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。

(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。

(4)当平面转过180°时，磁通量的变化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。

【例3】如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)

A．逐渐增大　 

B．逐渐减小

C．始终为0 

D．不为0但保持不变

答案:C

解析:通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在AB的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，故A、B、D错误，C正确。

【例4】如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4 m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6 T,则:

(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少?把线圈以cd为轴顺时针转过120°角,则通过线圈磁通量的变化量为多少?

(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?

答案:(1)0.12 Wb　0.36 Wb　(2)0　θ=0°

解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积

 S⊥=Scos 60°=0.4× m2=0.2 m2

穿过线圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2 Wb=0.12 Wb。

线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直,但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反,故此时通过线圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4 Wb=-0.24 Wb。

故磁通量的变化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12| Wb=0.36 Wb。

(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。

学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。

学生理解后记忆

学生思考讨论

并回答

学生独立完成解题过程

在教师的引导下学生分析。

学生思考讨论并在教师的引导下回答

学生练习

把读书自学的机会还给学生。

锻炼学生的逻辑思维能力

帮助学生透彻理解规律的实质。

让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。

锻炼学生的分析能力，

教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。

强化所学知识的应用。

课堂小结

梳理自己本节所学知识。

根据学生表述，查漏补缺，

板书设计

13.2《磁感应强度 磁通量》

一、磁感应强度:

1．电流元：

2．探究影响通电导线受力的因素:(1)实验原理：(2) 实验结论：

3．磁感应强度

4．定义式：B＝F/Il。

5．单位:特斯拉

6、方向：小磁针静止时N极所指的方向。

二、匀强磁场

磁感线特点:间隔相等的平行直线。

三、磁通量

1．定义:Φ＝BS。

2．拓展：投影面积S′

3．单位：韦伯

4．引申：B＝Φ/S，单位面积的磁通量

四、地磁场

教学反思