高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量精品教案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 磁感应强度 磁通量精品教案，共12页。教案主要包含了演示实验，播放视频，随堂练习等内容，欢迎下载使用。
备课人
学科
物理
课题
磁感应强度 磁通量
教学内容分析
本节内容包括磁感应强度和磁通量两部分。磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。由于前一节已经学习一些磁场的知识，可以继续将磁场和电场进行类比，启发学生回忆电场强度的定义方法，形成磁感应强度的概念。教科书用小磁针N极受力的方向定义磁感应强度的方向，用电流元所受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，符合中学生的认知水平。教师要进一步渗透引入探测物描述“场”性质的方法。磁通量是学习电磁感应的基础，比较抽象，学生理解其物理意义比较困难，随着后续知识的学习会有一个循序渐进的理解过程。
学情分析
学生在初中的学习中已经对磁场的基本概念有了定性的认识，但没有进行过定量的研究。在静电场部分的学习中，学生经历了引入电场强度的学习，对建立物理模型，对其进行分析进而引入相关物理量来描述场的研究思路有了一定的了解。在此基础上，学生学习对磁场中垂直磁场方向的电流元进行受力分析，进而引入磁感应强度的思路能比较容易接受。但这里要注意对引入电场强度和磁感应强度的不同之处进行强调。磁通量部分，学生对磁通量的定义能比较顺畅地接收，但对与磁场成角度的平面的有效面积的相关问题会存在一定困难。同时，学生对引入磁通量的意义也会有一定的疑问。这里可以就此设疑，引出下一节对电磁感应初步知识的介绍。
教学目标
1、在实验基础上，类比电场强度，定义描述磁场强弱和方向的物理量一一磁感应强度，并进一步体会微元法和利用物理量之比定义物理量的方法。
2、知道磁感应强度的定义，知道其方向，大小、定义式和单位。会用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3、知道匀强磁场的特点。
4、知道磁通量，会计算在匀强磁场中通过某一面积的磁通量。
5、了解中国古代在指南针使用方面的情况，激发学生的民族自豪感。
教学
重难点
教学重点：
磁感应强度概念的建立，理解磁感应强度的物理意义。
教学难点：
寻找描述磁场强弱和方向的物理量。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
【提问】巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，通过电磁力的作用列车也可以悬浮起来，而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？
【提问】电场的基本性质是什么？
【提问】相似的，磁场的基本性质是什么？
【提问】如何描述电场的强弱和方向？
【提问】如何描述磁场的强弱和方向？能否类似电场的研究方法,分析磁体或电流在磁场中所受的力,找出表示磁场强弱和方向的物理量？
思考。
思考并回答：
对放入其中的电荷有电场力的作用。
思考并回答：
对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用
思考并回答：
用电场强度描述，试探电荷所受电场力跟电荷量的比值，正试探电荷的受力方向。
思考。
在学生以往熟系的情景的基础上，进一步提出定量的问题。
通过对比电场的方式，引出怎样描述磁场的强弱和方向的问题，引出本节课主题。
环节一
探究磁场的强弱和方向
【提问】电场强度的方向是怎样规定的？
【提问】磁场的方向是怎样规定的？
【提问】电场强度E的大小是怎样定义的？
【提问】能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？
【提问】磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？
【提问】能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？
【讲述】电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL。
注意：①电流源是理想模型，②不存在孤立的电流元，③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场。
【提问】通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？
【提问】要怎样研究这些因素对磁场中的通电导线的受力的影响呢？
【提问】需要控制哪些变量？
【提问】怎样得到匀强磁场？
【提问】怎样改变电流的大小？
【提问】L怎样改变呢？
【演示实验】
①保持导体长度L不变，改变电流的大小。
现象：电流I增大，导线摆动的角度增大；电流I减小，导线摆动的角度减小。
②保持电流I不变，改变导线的长度。
现象：通电导线L变长，导线摆动的角度增大；通电导线L变短，导线摆动的角度减小。
【播放视频】探究影响通电导线受力的因素。
【讲述】精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，
当L不变，I越大，F越大，即F∝I；
当I不变，L越长，F越大，即F∝L。
→F∝IL
即：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，即与I和L的乘积IL成正比。
【提问】将F∝IL写成等式是什么样的？
→F＝BIL。式中B与导线的长度和电流的大小都没有关系。但是，在不同情况下，B的值是不同的:即使是同样的I、l,在不同的磁场中，或在非均匀磁场的不同位置，一般说来，导线受的力也是不一样的。看来，B正是我们要寻找的能表征磁场强弱的物理量——磁感应强度。
回忆并回答：
规定正试探电荷的受力方向为电场强度的方向。
回忆并回答：
规定小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场的方向。
回忆并回答：
电场中某点的试探电荷所受电场力与其电荷量的比值，E=Fq。
思考并回答：
不能。因为N极不能单独存在。小磁针静止时所受的合力为零，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱。
思考并回答：
通电导体。
思考。
领会电流元的概念。
思考并回答：
影响通电导线受力的因素：磁场、放置位置、电流大小、磁场中导线长度。
思考并回答：
控制变量法。
思考并回答：
相同的磁场，通电导线与磁场方向垂直。
思考并回答：
当磁铁较宽时，可视为匀强磁场。
思考并回答：
滑动变阻器可以改变电流的大小。
思考并回答：
改变导线接入电路中的长度。
观察实验，归纳结论。
观看视频。
思考领会实验结论。
思考，领会磁感应强度的引入方法。
先复习定义电场强度的方法，为后续定义磁感应强度做铺垫。
强调试探电荷的理想化物理模型特征。
设问猜想定义磁感应强度的方法，从磁场的基本性质入手，分析发现，不能用磁体的受力进行定义，而要用通电导体的受力定义磁感应强度。
引入电流元的概念，强调其理想化物理模型的特征。
对通电导线在磁场中的受力相关因素进行分析。
强调探究方法。
分析控制变量的具体方法。
演示实验，从现象归纳结论。
得到通电导线在磁场中受力的定量关系，从而发现通电导线在磁场中所受的力与电流元的比值即可被引入，用来描述磁场的方向和强弱。
环节二
磁感应强度
【讲述】在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
→定义式：B=FIL
国际单位：特斯拉，简称特，符号T。
【提问】根据磁感应强度的定义式，其单位的换算关系是怎样的？
【提问】磁感应强度是矢量还是标量？
【讲述】磁感应强度是描述磁场的强弱和方向的物理量。
【讲述】说明：
①B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关。
②用B＝F/IL计算时，导线电流的方向与磁场方向必须垂直。通电导线与磁场方向垂直时受到磁场力最大，平行时为零。
③若某一空间同时存在几个磁场，空间的磁场应由这几个磁场叠加而成，某点的磁感应强度为B，则有：B＝B1+B2+B3……（矢量和），用平行四边形法则运算。
【讲述】一些磁场的磁感应强度。
【提问】对比磁感应强度和电场强度
在前面实验的基础上，领会磁感应强度的概念。
思考并回答：
1T=1NA∙m
思考并回答：
磁感应强度是矢量，方向与该点磁场的方向一致。
理解磁感应强度的物理意义。
思考并理解。
通过数据感受1T的大小。
回忆并完成表格。
得出磁感应强度的概念，并对其单位、标矢性进行分析。
引导学生加深对磁感应强度的理解。
通过数据直观反映磁感应强度的单位特斯拉的大小。
环节三
匀强磁场
【讲述】强弱、方向处处相同的磁场叫做匀强磁场。
其磁感线是一组间隔相同的平行直线。
常见的匀强磁场有：相隔很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场，相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
思考并理解匀强磁场的特点。
界定匀强磁场的概念，并分析其特征，为后续分析匀强场中的相关问题做铺垫。
环节四
磁通量
【提问】磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。在图中，S1和S2两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
【讲述】设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通。
符号：Φ
公式：Φ＝BS
国际单位：韦伯，简称韦，符号Wb
【提问】根据磁通量的计算式，其单位的换算关系是怎样的？
【提问】磁通量是矢量还是标量？
→磁通量是标量，且有正负。
→规定磁感线从平面的某一面穿入，磁通量为正；磁感线从平面的另一面穿入，磁通量为负。即，正负不表大小，只表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进。
【讲述】磁通量反映了穿过这个平面的磁感线条数。当平面有相同方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之和；当平面有相反方向磁感线同时穿过时，总磁通量为各磁通量之差的绝对值。
Φ=Φ1+Φ2=B1S+B2S
Φ'=Φ1−Φ3=B1S−B3S
【讲述】同一平面垂直磁场方向放置，在磁感应强度越大的地方，磁感线分布越密集，穿过该平面的磁通量越大。
→磁感应强度的另一称呼磁通密度，定义为：当B垂直S时B=ΦS
磁通密度的物理意义：表示单位面积上的磁通量，反映磁感线的疏密；磁感应强度数值上等于垂直穿过单位面积的磁通量。
【提问】当平面与磁场方向不垂直时，穿过的磁通量？设磁感应强度与平面夹角θ。
【提问】同一平面，从与磁场垂直方向转过θ角，磁通量变为多少？
【提问】转过90°，平面与磁场平行，穿过的磁通量为多少？
【提问】转过180°，平面与磁场垂直，穿过的磁通量为多少？
【提问】磁通量的变化量怎样计算？
→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
③B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，
但ΔΦ≠ΔB·ΔS
【随堂练习】
思考并回答：
如果在S1和S2处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。
思考并理解磁通量的概念。
思考并回答：
1Wb＝1T·1m2
思考，理解磁通量的方向。
了解关于不同磁场穿过平面时的磁通量计算方法。
了解磁通密度的概念。
思考并回答：
Φ=BS⊥=BSsinθ
Φ=B⊥S=BSsinθ
思考并回答：
Φ=BS'=BScsθ
思考并回答：Φ=0
思考并回答：
Φ=BScs180°=−BS
思考并回答：
∆Φ=Φ2−Φ1
练习巩固本节知识点。
提出新的问题，引出关于磁通量的问题，为后续研究电磁感应现象做理论准备。
分析磁通量的标矢性，为研究相关计算做准备。
不同方向磁场穿过平面的磁通量的计算，加深学生对其标量性的认知。
得出磁通密度的定义。
对平面与磁场成不同夹角情况下的磁通量进行分析，为后续在电磁感应部分进行相关计算做铺垫。
课堂总结
一、磁感应强度：B=FIL，1T=1NA∙m，矢量
二、匀强磁场：磁感线是一组间隔相同的平行直线
三、磁通量：Φ＝BS，1Wb＝1T·1m2，标量（但有方向）
板书设计
§13.2磁感应强度 磁通量
1、探究影响通电导线受力的因素
2、磁感应强度：
①B=FIL，B与L、I、F无关，与场源和该点在场中的位置有关
②单位：特斯拉，简称特，符号T，1T=1NA∙m
③矢量
3、匀强磁场：
①磁场强弱、方向处处相同
②磁感线：一组间隔相同的平行直线
4、磁通量（Φ）：
①Φ＝BS
②单位：韦伯，简称韦，符号Wb，1Wb＝1T·1m2
③标量：正负表示磁感线从正面穿进还是从负面穿进
④磁通密度：B⊥S时，B=ΦS
⑤Φ=BS⊥=BSsinθ，Φ=B⊥S=BSsinθ
⑥B∥S，则Φ=0
S转过180°，Φ=BScs180°=−BS
⑦∆Φ=Φ2−Φ1
作业设计
1、梳理本节知识点。
2、教材P113“练习与应用”。
教学反思与评价