人教版 (新课标)选修32 磁感应强度教案设计

教学设计

设计意图

复习提问、引入新课

磁场不仅具有方向，而且也具有强弱，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量.怎样的物理量能够起到这样的作用呢？

（紧接着教师提问以下问题.）

1.用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？

［学生答］用电场强度来描述电场的强弱和方向.

2.电场强度是如何定义的？其定义式是什么？

［学生答］电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量的比值来定义的，其定义式为E=.

过渡语：

今天我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度.

复习提问、引入新课

§15--2 安培力 磁感应强度

一、安培力

初中我们曾学过，磁场对通电导线能产生力的作用，我们把这种力叫安培力.

1、磁场对电流的作用力通常称为安培力.

安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.

2、影响安培力的因素

安培力与什么因素有关呢？

利用教材P174演示实验装置，研究安培力大小与哪些因素有关

（1）与电流的大小有关．

保持导线在磁铁中所处的位置及与磁场方向不变这两个条件下，通过移动滑动变阻器触头改变导线中电流的大小．

请学生观察实验现象．导线摆动的角度大小随电流的改变而改变，电流大，摆角大；电流小，摆角小．

实验结论：垂直于磁场方向的通电直导线，受到磁场的作用力的大小跟导线中电流的大小有关，电流大，作用力大；电流小，作用力也小．

（2）与通电导线在磁场中的长度有关．

保持导线在磁铁中所处的位置及方向不变，电流大小也不变，改变通电电流部分的长度．

学生观察实验现象．导线摆动的角度大小随通电导线长度而改变，导线长、摆角大；导线短，摆角小．

实验结论：垂直于磁场方向的通电直导线，受到的磁场的作用力的大小跟通电导线在磁场中的长度有关，导线长、作用力大；导线短，作用力小．   

（3）与导线在磁场中的放置方向有关．

保持电流的大小及通电导线的长度不变，改变导线与磁场方向的夹角，当夹角为0°时，导线不动，即电流与磁场方向平行时不受安培力作用；当夹角增大到90°的过程中，导线摆角不断增大，即电流与磁场方向垂直时，所受安培力最大；不平行也不垂直时，安培力大小介于0和最大值之间．

用L表示通电导线长度，I表示电流，保持电流和磁场方向垂直，精确实验表明：

（A）通电导线所受的安培力大小。

（B）通电导线垂直置于磁场同一位置，不管I、L如何改变，比值不变。I、L不变，但在不同的磁场中，比值是不同的。

分析影响安培力大小的因素

讲解精确实验结论

这表明值的大小是由磁场本身的位置决定为．对于电流和长度相同的导线，放置在值大的位置受的安培力F也大，表明磁场强．放在值小的位置受的安培力F也小，表明磁场弱．因而我们可以用比值来表示磁场的强弱．把它叫做磁感应强度。

二、磁感应强度

1、定义

在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。符号：B

说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.

2、定义式：

3、单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯特，简称特，国际符号是T.

4、方向

磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向.

5、物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量.

6、形象表示方法

在磁场中用磁感线可以表示磁感应强度的大小和方向.

［教师讲解］正像在电场中可以用电场线的疏密程度大致表示电场强度的大小一样，在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向.

［实物投影］课本15-5、15-6、15-7、15-8、15-9图.

［学生分析得］离磁体或电流越远的地方，磁感应强度就越小.

［投影例题］

有人根据B=F/IL提出：磁场中某点的磁感应强度B跟磁场力F成正比，跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？

学生思考讨论后教师作出解答：

这种提法不对.因为实验证明，F和IL的乘积成正比，故比值（F/IL）在磁场中某处是一个恒量，反映了磁场本身的特性，不随F及IL的变化而变化

常见的地磁场磁感应强度大约是－，

永磁铁磁极附近的磁感应强度大约是10－，

变压器、电动机的软铁芯内的磁感应强度大约是0.8T—1.4T。

前面我们学过匀强电场，现在大家回忆一下以下问题：

1.什么是匀强电场？

2.匀强电场的产生条件是什么？

3.匀强电场的电场线有何特点

引入磁感应强度

介绍常见磁场的磁感应强度

类比学习

［学生答］

1.在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场.

2.两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场.

3.匀强电场的电场线是距离相等的平行直线.

在同学回答完问题后，教师紧接着提问.

什么是匀强磁场？它的产生条件是什么？匀强磁场的磁感线又有什么特点？

［实物投影课本图15-16］

［教师引导学生得出结论］

7、匀强磁场

（1）定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场.

（2）产生方法

距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场.

（3）磁感线的特点

匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线。

三、安培力的大小

由磁感应强度的定义式B=F/IL，可得安培力的计算公式F=BIL.

1、计算公式：F=BIL

2、适用条件：

①通电导线与磁场方向垂直

②匀强磁场或非匀强磁场中，很短的通电导线.

［投影片出示练习题］

1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？

2.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？

3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.

解答：

1.

2.磁感应强度B是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.

3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：

①该处没有磁场，②该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行.

四、安培力的方向

安培力的方向与什么因素有关呢？

演示课本图15-2实验

1、改变电流的方向，观察发生的现象.

［现象］导体向相反的方向运动.

`

巩固练习

2、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.

［现象］导体又向相反的方向运动

.［教师引导学生分析得出结论］

1.安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.

2.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.

如何判断安培力的方向呢？

人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定则．

    左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向．（见图2）。

值得注意的是，左手定则仅仅展示一种电流方向和磁场方向垂直的特殊情形下安培力方向法则，而在实际情形中，电流方向和磁场方向显然不一定是垂直的，在这种一般的情况下，怎样理解“左手定则”呢？

*一般情形的安培力方向法则介绍…

结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定则时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。

*至于大小法则，如果电流和磁场不垂直，则将磁场进行分解，取垂直分量代入公式即可；从这个角度不难理解——如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？

[学生]为零。

练习：判断下图中导线A所受磁场力的方向.

解答：

（垂直于纸面向外）

小结

本节课我们学习了磁场对电流的作用——安培力，通过研究安培力的大小，我们定义了反映磁场强弱的物理量——磁感应强度，同时，我们可以据此求解安培力的大小，安培力的方向用左手定则来确定．

如果磁场方向不与电流方向垂直，安培力的大小怎么求，只要我略作了解就行，方向法则的变通倒是一个难点，我们会在后面的应用逐步巩固它。

巩固练习