魯科版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書

《物理?選修3?1》第5章第3節(jié)

“磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量”教學(xué)設(shè)計(jì)

福建省三明第一中學(xué)羅獅

【教學(xué)目標(biāo)】

一、物理觀念

通過(guò)掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義和磁通量的定義，發(fā)展學(xué)生的物質(zhì)觀念。

二、科學(xué)思維

1.通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通過(guò)面積s的磁通量的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能正確運(yùn)用科學(xué)思維方法，

進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論。

2.通過(guò)應(yīng)用類比法、歸納與演繹、分析與綜合常用思維方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維能

力，提升解決物理問(wèn)題能力。

三、科學(xué)探究

1.通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生提出物理問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于

證據(jù)得出結(jié)論，最終掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。

2.將信息技術(shù)與物理教學(xué)相整合，模擬動(dòng)態(tài)的條形磁鐵的磁感線模型，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)

建直觀物理模型。

四、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

1.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)定義的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，培養(yǎng)具有學(xué)習(xí)和研究物理的好奇心與求知

欲，能主動(dòng)與他人合作，尊重他人，能基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解，實(shí)事求是，不迷

信權(quán)威。

2.通過(guò)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到科學(xué)定律的作用，拓展學(xué)生視野，讓

學(xué)生具有探索自然、造福人類的意識(shí)。

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】

I.該節(jié)課的重點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的概念。

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義是有條件的，它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線L與磁場(chǎng)方向垂直的情;兄下,

8二尸/〃，才成立。

3.磁通量概念的建立也是一個(gè)難點(diǎn)，講解時(shí)，要引入磁感線來(lái)幫助學(xué)生理解和掌握。

【教具】

1.通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力演示

2.電流天平（選用）

3.掛圖（磁感線、威通量用）

【教學(xué)流程圖】

【新課導(dǎo)入】

磁場(chǎng)是客觀存在的，在磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱、方向可能不同。

下面我們?cè)儆靡粋€(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)感受磁場(chǎng)的強(qiáng)弱：演示實(shí)驗(yàn)：PI03/“迷你實(shí)驗(yàn)室”

U形電磁鐵懸掛米袋，隨著滑動(dòng)變阻器電阻的逐漸增大，電路電流減小，電磁鐵磁性減

弱，最終米袋脫落。

前面己用磁感線的疏密定性的描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，那么應(yīng)該如何才能定量的描述磁場(chǎng)呢？

這就需要引入一個(gè)新的物理量一一磁感應(yīng)強(qiáng)度。

【教學(xué)過(guò)程】

一、磁感應(yīng)強(qiáng)度“

1.8的概念

(I)定義：穿過(guò)垂宜于磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

這個(gè)概念的建立是從磁感線的疏密可定性的描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱得到的啟發(fā)，即磁場(chǎng)越強(qiáng)

的地方，磁感線分布也越需。

分析：按照B的意義，隨著B的增加，穿過(guò)垂直于磁感線單位面積的磁感線條數(shù)越多，

即磁感線越密，由磁感線疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱可得磁場(chǎng)越皿，故B的大小可表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。

(2)8的方向：8是矢量，其方向表示磁場(chǎng)的方向。

(3)特斯拉(T)

在國(guó)際制單位中：1T=1N/Am

表示垂直放在磁場(chǎng)中的1m長(zhǎng)的導(dǎo)線中通入1A的電流，若受到1N的磁場(chǎng)力，則導(dǎo)線所在

位置處的3就定義為1T?？梢?描述了磁場(chǎng)力的性質(zhì)，若受到2N的磁場(chǎng)力，則B為2T。

(4)8的物理意義：從以上分析可知，8描述了磁場(chǎng)力的性質(zhì)，表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。

2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)

(1)定義：在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域

的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

(2)特點(diǎn)：①8處處相等。

②磁感線是平行且等間距的一組平行直線。

(3)實(shí)例：距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)除邊緣部分外可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；長(zhǎng)

直通電螺線管內(nèi)部(除兩端附近)的磁場(chǎng)也是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如圖所示：

7

3.磁場(chǎng)疊加原理

如果空間有幾個(gè)磁場(chǎng)同時(shí)存在，它們的磁場(chǎng)就互相疊加，這時(shí)某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就等于

各磁場(chǎng)在該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和。

例I：三條導(dǎo)線都通有垂直紙面向里的電流，構(gòu)成等邊三角形放置…若每根通電導(dǎo)線在

三角形的中心O產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為8),則中心O處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為。

冬A

.O\

0-..--0

BC

解析：BA、BB、詼與各自半徑垂直，再由安培定則可得它們的方向如圖所示，且由于

對(duì)稱性，它們互成120。角，大小相等，故合矢量為0.

&A--、電

BC

素養(yǎng)目標(biāo)：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生提出物理問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息,

基于證據(jù)得出結(jié)論，最終掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。

二、磁通量。

1.定義

磁場(chǎng)中穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。

2.勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過(guò)與磁場(chǎng)方向垂直、面積為5的平面的磁通量是：

（P=BS,其中⑦表示磁通量。

如果面積S與磁場(chǎng)不垂直，若S與垂直于B的平面的夾角為明磁通量為（P=BScosa。

方法①：把S投影到B的垂直面上：

由右圖可得穿過(guò)S和義的磁感線條數(shù)相等,故穿過(guò)S和磁通量與穿過(guò)S”的磁通展相同,

則：（1>=B-Sn=B-S-cosa=B'S-sinO

其中。為S與4的垂面S,間夾角，〃為S與8的夾角。

方法②：將8矢量正交分解：

由右圖知&〃S,8〃矢量未穿過(guò)面積S,即對(duì)磁通量的產(chǎn)生沒(méi)有貢獻(xiàn)，

貝IJ：①=B1?S=5S-smB

從以上分析可總結(jié)出：-S-cosa=B-S-sin仇其中。為5與B的垂面5“間夾角，

〃為5與B的夾角。

3.單位：在國(guó)際制單位制中是韋伯，簡(jiǎn)稱韋,符號(hào)是Wb,lWb=l「ml

4.注意事項(xiàng)

①⑦與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)，不論線圈匝數(shù)多少，穿過(guò)線圈的磁感線條數(shù)相同。公式中S是

有磁感線穿過(guò)的有效面積，不一定是線圈的真正面積。

例2：半徑為R的圓形線圈共有〃匝，其中心位置處當(dāng)徑為廣的虛線范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

磁場(chǎng)方向垂直線圈面.若磁感應(yīng)強(qiáng)度為從則穿過(guò)線圈的磁通量為（）

A.JtBR?B.nBrC.rrnBR2D.rniBr

解析：B

②O與B、S、夕三者均有關(guān)，三者中有一者變化均有可能使O變化，即三者之一變化

就可能產(chǎn)生=。2-弧。

例3：正方形閉合線圈面積為Im2,上下兩條邊中點(diǎn)連線。0,的左右兩側(cè)分別存在方向

相同、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小各為8=0.6T,&=0.4T勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從上往下看線圈逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)

過(guò)60。和180。時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量分別改變了多少？

解析：⑴在原圖位置，磁感線與線圈平面垂直：

0l=BIx|+B2x|=iO.6XO.5+O.4XO.5)Wb=O.5Wb

線圈繞00'軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)60。后，

o

02=51Xpin300+B2X5sin30=(0.6X0.5X0.5+0.4X0.5X0.5)Wb=0.25Wb

A0=02-0,=(0.25-0.5)Wb=-0.25Wb

(2)線窗繞OO'軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)180。時(shí)，規(guī)定穿過(guò)原線圈平面的磁通量為正，轉(zhuǎn)過(guò)180。

后，穿過(guò)線圈平面的磁通量為負(fù)：

sS

03=-Bix--fi2XT=-0.5Wb

A0Z=03-01=(-0.5-().5)Wb=-1.0Wb

評(píng)注：本題中平面有正反兩面，所以要規(guī)定一個(gè)正方向，否則會(huì)出現(xiàn)當(dāng)平面轉(zhuǎn)過(guò)180"

時(shí)A⑦=BS-BS=0的錯(cuò)誤結(jié)論。

③合磁通量求法

若平面內(nèi)有不同方向和強(qiáng)弱的磁場(chǎng)共同存在，當(dāng)計(jì)算穿過(guò)這個(gè)面的磁通量時(shí)，先規(guī)定

某個(gè)方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負(fù)，平面內(nèi)各個(gè)方向的磁通量的代數(shù)和為切令。

例4：在條形磁鐵外套有A、B兩個(gè)大小不同的圓環(huán)，穿過(guò)A環(huán)的磁通量的與穿過(guò)B

環(huán)的磁通量辦相比較()

A.的＞外B.中人<5

C.6=5D.不能確定

解析：RA<RB，取向下為正，則：勿八=5-2=3、0?=5-4=1

因?yàn)榇朋w外部【可頭的磁感線條數(shù)與磁體內(nèi)部相同，王好互相抵消。所以0,4>0?

思考：如果圓環(huán)擴(kuò)大到無(wú)窮大，則⑦合二0。

評(píng)注：本題很容易產(chǎn)生圓環(huán)面積越大，穿過(guò)該還的勿也越大的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，本題應(yīng)考慮

和磁通量⑦合。

5.磁通密度

磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度，B$其中S為垂直于磁場(chǎng)方向的面枳，表示磁感應(yīng)強(qiáng)度

等于穿過(guò)垂直磁感線的單位面積的磁感線條數(shù)。

素養(yǎng)目標(biāo)：L通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通過(guò)面積S的磁通量的計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生能正確運(yùn)用科學(xué)

思維方法，進(jìn)行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論。

2.通過(guò)應(yīng)用類比法、歸納與演繹、分析與綜合常用思維方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科思維能力，

提升解決物理問(wèn)題能力。

三、課堂小結(jié)

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度既反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱又反映了磁場(chǎng)的方向，它和磁通量都是描述磁場(chǎng)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.磁通晟的計(jì)算很簡(jiǎn)單，只要知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度8和所討論面的面積S,在

面與磁場(chǎng)方向垂直的條件下（不垂直可將面積做垂直磁場(chǎng)方向上的投影）。磁通量是

表示穿過(guò)討論血的磁感線條數(shù)的多少。在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過(guò)血的凈磁感線條數(shù)的多

少定性判斷穿過(guò)該面的磁通量的大小。

【作業(yè)布置】

1.課本P106/1-5

2.《頂尖課課練物理?選修3-1》P53-55練習(xí)

【板書設(shè)計(jì)】

第5章第3節(jié)：磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量

一、磁感應(yīng)強(qiáng)度

1.3的概念

①定義：穿過(guò)垂Q于磁感線的單位面枳的磁感線條數(shù)等于該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度