磁感应强度教案.doc

磁感应强度 教案

一、背景说明
教材分析
磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是本章的重点。同时，磁场对磁极和电流的作用力(本质上是磁场对运动电荷的作用力)远比电场对电荷的作用力复杂，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量是本章教学的一个难点。用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，符合学生的认知水平。可以通过演示实验与电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。
二、教学目标
（一）知识与技能
1、理解磁感应强度B的定义，知道B的单位是特斯拉。
2、会用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3、会用公式F=BIL解答有关问题
（二）过程与方法
1、知道物理中研究问题时常用的一种科学方法——控制变量法。
2、通过演示实验，分析总结，获取知识。
（三）情感、态度与价值观
学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的科学方法。
三、教学重点难点
学习重点：
磁感应强度的物理意义
学习难点：
磁感应强度概念的建立。
磁感应强度概念的建立是本节的重点(也是本章的重点)，同时也是本节的难点。通过与电场强度定义的类比，以实验为基础通过理论推导说明磁场对电流元的力跟电流和导线长度的关系，并进一步引入磁感应强度的定义，从而突破难点。
四、教学方法与手段　　
首先通过演示，让学生对不同磁场强弱不同有一个感性认识，然后通过分组实验让学生观察磁场对电流的作用力与电流大小、导线长度的关系，再利用DIS演示实验得出当导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力跟电流成正比，跟导线长度成正比。在此基础上引入磁感应强度的定义。
教学中在教师的启发和引导下，学生通过实验探究、理论探究，在他们相互合作、共同探讨的过程中，观察现象，得出结论，给出定义，完成这节课的学习。
五、课前准备
教学媒体
电磁铁、蹄形磁铁、导体棒、电源、导线、DIS演示实验材料等
多媒体课件、实物投影仪。
知识准备
复习磁场的概念、电场强度的定义方法等。
六、教学过程
（一）导入新课
【演示实验】 用不同的磁体吸引别针，可以看到，吸引别针的多少不同，引导学生在观察现象的基础上思考：这一现象说明什么问题？
结论：实验现象说明两种情况中磁场强弱不同。
问题：怎样表示磁场强弱？引入新课
磁场有强弱和方向，可是磁场看不见摸不着，要想表征它，谈何容易。那么我们有没有类似的经验可以借鉴。引导同学们思考找到电场
提问1：用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？
用电场强度来描述电场的强弱和方向。
提问2：电场强度是如何定义的，其定义式是什么？
电场强度是通过将一试探电荷放在电场中某个位置所受的电场力与试探电荷电荷量的比值来定义的，其定义式为E＝。
（用多媒体回顾说明某点的场强与试探电荷的多少有无无关，只与电场本身有关，反映电场本身的性质）
（二）新课教学
那么，这节课我们就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。（板书课题）
过渡：电场强度是矢量，它的方向是如何规定的？
规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。场强的方向是从电荷受力的角度规定的。那么谁放入磁场中会受到磁场力的作用呢？小磁针
好！我们来看一看磁场的方向是不是可以从小磁针受力的角度来规定。
【演示】
实物投影仪演示小磁针在磁铁周围的不同位置指向不同，说明小磁针受力方向不同，磁场方向不同，但每一位置处的小磁针南北极指向一定。改变磁体的位置发现小磁针转动最后都静止下来虽各不相同但指向一定，因此磁场的方向可以从小磁针受力的角度来规定。
物理学中把小磁针放入磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，规定为该点的磁感应强度的方向，简称该点的磁场方向。
（板书）1、磁感应强度的方向
设问：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？
（引导学生思考回答）
答：不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极，小磁针静止时，两个磁极所受合力为零，因此无法从小磁针受力的角度确定磁场的强弱，既无法定义磁感应强度的大小。
设问：那如何研究磁感应强度的大小呢？
（板书）2、磁感应强度的大小
还有谁在磁场中也能受到磁场力的作用？
（引导学生思考回答）磁场对通电导线也有力的作用
现在我们需要通过磁场对通电导线的作用力，来了解磁场的性质。要研究磁场每一点的强弱和方向，(那一长的导线示意学生可行，引导学生想到电场中试探电荷从而引出），
就要用很短的通电导线来检验磁场的强弱，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。但要使导线中有电流，就要把它连接到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。
（老师提示这儿准备了电源、导线、滑动变阻器、开关）还为同学们准备了蹄形磁铁，初中我们就学过蹄形磁铁正对区域是磁场强弱和方向都相同即为匀强磁场，
可以在磁场的强弱和方向都相同的匀强磁场中，研究较长的一段通电导线的受力情况，从而推知一小段电流元的受力情况。
设问：不妨先来看看磁场对通电导线的作用力大小跟哪些因素有关呢？
（学生猜想并动手实验验证猜想，汇报结果，8人一组分组）
学生提出猜想：
磁场对通电导线的作用力跟电流的大小有关
磁场对通电导线的作用力跟导线的长度有关
磁场对通电导线的作用力跟磁场强弱有关
磁场对通电导线的作用力跟导线与磁场方向有关（学生可能想不到，引导）
【演示】
磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向间的关系。
结论：导线跟磁场垂直时，磁场对电流的作用力最大，导线跟磁场平行时，磁场对电流没有作用力。
好！下面我们就以导线跟磁场垂直时来研究通电导线在磁场中受力大小与电流、导线长度的定量关系
要研究一个物理量与多个物理量之间的关系我们常用什么方法？控制变量法
介绍如图所示的装置：保持通电导线框的位置不变，用力传感器测量所需拉力F(等于电流所受磁场作用力大小)的大小，拉力与电流所受磁场力为平衡力。用电流传感器测量线框中的电流。

(1) 保持L不变，改变I四次，测定相应的四个力F，（问学生如何寻找F与I间的关系）利用图象得到F∝I。

(2)保持I不变，用三个相同的蹄形磁铁逐次并放，以改变受力部分导线的长度，测定相应的三个力F，得到F∝L。
同一块磁铁
F/N

I/A

保持I不变

L
2L
3L
F/N

I/A

　　实验注意事项：
(1)矩形线圈保持竖直；
(2)两个相同的蹄形磁铁并放时要有一定的间隔；
(3)每次测量时矩形线圈相对磁铁的位置保持不变。
精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，既与导线的长度L成正比，与导线中的电流I也成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F∝IL，引入比例系数B，写成等式为：F＝BIL。
问题：B有何物理意义呢？在不同的蹄形磁铁的磁场中重复上面的实验。
结论：（如何实际操作？）
(1)在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的。
(2)I、L不变，但在不同的磁场中，比值B是不同的。
(3)可见比例系数B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的磁场力越大，比值B越大，表示磁场越强。

通过和电场强度的定义类比，引入磁感应强度的定义。
磁感应强度的定义：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，即B＝。（板书公式）
总结与归纳：
(1)如果导线很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
(2)物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。
(3)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＝1

特斯拉(Nikola Tesla， 1856～1943)，美国电气工程师。他一生致力于交流电的研究，是让交流电进入实用领域的主要推动者
(投影)让学生了解特斯拉。
尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla，1856～1943)，1856年7月10日出生，是世界知名的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电性和磁性的研究作出了杰出贡献。
(投影)了解一些磁场的磁感应强度/T
人体感官内的磁场
10－13～10－9
地磁场在地面附近的平均值
5×10－5
我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁体中心
0.134 6
电动机或变压器铁芯中的磁场
0.8～1.7
电视机偏转线圈内
约0.1
实验室使用的最强磁场
瞬时103　恒定37
中子星表面磁场
106～108
原子核表面
约1012
（三）完成学案中的形成性练习
1．关于磁感应强度B的说法正确的是(　　)
A．B的方向就是小磁针N极所指的方向
B．B的方向与小磁针S极的受力方向相反
C．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
D．B的方向与小磁针静止时S极所指的方向相反
答案：D
2．下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是(　　)
A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大
B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大
C．放在匀强磁场中各处的通电导线，受力大小和方向处处相同
D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关
答案：D
解析：因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关。所以A选项错，D选项正确。因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错。对C选项，虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的(导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零)，而C选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以C选项错。
3．匀强磁场中长2 cm的通电导线垂直磁场方向，当通过导线的电流为2 A时，它受到的磁场力大小为4×10－3 N，问：该处的磁感应强度B多大？如果该导线的长度和电流都增加一倍，则该处的磁感应强度的大小是多少？通电导线拿走，该处的磁感应强度的大小是多少？
.0.1 T　0.1 T　0.1 T
解析：由磁感应强度的定义式：B＝得：B＝ T＝0.1 T，当导线的长度和电流都增加一倍，磁感应强度的大小不变，仍为0.1 T，磁场中某点磁感应强度的大小与通电导线的受力无关，与导线是否存在无关，由磁场本身决定。
（四）布置作业及课后探究课题
1、课后习题2、3题
2、课后探究课题
问题1、 描述磁场是否有更直接、更具体的方法（为下节课埋下伏笔）
问题2、关于磁感应强度的决定因素
问题3、关于磁感应强度的叠加问题
（五）课堂小结
七、板书设计
磁感应强度
一、磁感应强度的方向：小磁针静止时N极所指的方向为该处磁感应强度的方向
二、磁感应强度的大小：B＝(条件：电流I和磁场方向垂直)
三、物理意义：磁感应强度是表示磁场强弱和方向的物理量
四、单位：特斯拉，简称特，国际符号是T。1 T＝1
五、磁感应强度是矢量
八、教学设计后记
本节课的设计注重学生的主体地位，在教学实施的过程中，充分体现三个维度的培养目标。通过组织学生进行探究活动，导出磁感应强度的概念，并对相关问题进行合作探讨，同时激发学生的学习热情。在学习磁感应强度的过程中，让学生合作参与知识形成的过程。通过实例引导学生用实际问题研究物理学问题，运用物理原理和研究方法解决实际问题。