物理磁感應(yīng)強(qiáng)度教案

　　一、重點(diǎn)、難點(diǎn)

　　1．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)方向垂直的情況下，B= .

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

　　二、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、磁通量用）．

　　三、教學(xué)過程

　　（一）引入新課

　　提問：什么是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)？

　　應(yīng)答：運(yùn)動(dòng)電荷（電流）在自己周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或電流有力的作用，磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發(fā)生相互作用都可以看成是運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)而發(fā)生相互作用．這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)．

　　為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，我們引入一個(gè)新的物理量：磁感應(yīng)強(qiáng)度．我們都知道電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的特性的，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述磁場(chǎng)力特性的物理量，因此我們可以用類比的方法得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義來．

　　提問：電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？

　　應(yīng)答：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力與檢

　　電荷在該點(diǎn)的受力方向．

　　（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)

　　1．磁感應(yīng)強(qiáng)度

　　通過實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用．對(duì)于同一磁場(chǎng)，當(dāng)電流加倍時(shí)，通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過它的電流強(qiáng)度成正比．而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力也加倍，這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正比．對(duì)于磁場(chǎng)中某處來說，通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量，它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無(wú)關(guān)．在磁場(chǎng)中不同位置，這個(gè)比值可能各不相同，因此，這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．

　　提問：類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，誰(shuí)能根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)用一句話來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B來表示，并寫出它的定義式．

　　回答：磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于通電直導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力F與通電電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積IL的比．定義式為

　　再問：通電直導(dǎo)線應(yīng)怎樣放入磁場(chǎng)？

　　應(yīng)答：通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向．

　　指出前面的回答對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的論述是不嚴(yán)密的．（不管學(xué)生回答的嚴(yán)密不嚴(yán)密）應(yīng)強(qiáng)調(diào)通電直導(dǎo)線必須在垂直磁場(chǎng)方向的條件下，該定義才成立．在測(cè)量精度要求允許的條件下，在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)通電導(dǎo)線足夠短，可以近似地看成一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)附近的磁場(chǎng)也可近似地看成

　�。�1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義

　　在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線，受到的磁場(chǎng)力F，跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．

　　（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式（定義式）：

　�。�3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位（板書）

　　在國(guó)際單位制中，B的單位是特斯拉（T），由B的定義式可知：

　�。�4）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

　　磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，不但有大小，而且有方向，其方向即為該處磁場(chǎng)方向．

　　順便說明，一般的永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.5T左右，地球表面的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為5.0×10-5T．

　　課堂練習(xí)

　　練習(xí)1．勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向，當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí)，它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10-3N，問：該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？（讓學(xué)生回答）

　　應(yīng)答：根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義

　　在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計(jì)算中要統(tǒng)一單位，計(jì)算中必須運(yùn)用國(guó)際單位．

　　再問：若上題中，電流不變，導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm，則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？若導(dǎo)線長(zhǎng)不變，電流增大為5A，則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少？

　　引導(dǎo)學(xué)生討論，得出正確的答案：2×10-3N，0．1T；1×10-2N，0.IT，并指出，某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度由建立該磁場(chǎng)的場(chǎng)電流情況和該點(diǎn)的空間位置來決定，與檢驗(yàn)通電直導(dǎo)線的電流強(qiáng)度大小、導(dǎo)線長(zhǎng)短無(wú)關(guān)．

　　練習(xí)2．檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o(wú)電場(chǎng)存在，可以用什么方法？檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o(wú)磁場(chǎng)存在，可以用什么方法？

　　回答：檢驗(yàn)有無(wú)電場(chǎng)存在，可用檢驗(yàn)電荷，把檢驗(yàn)電荷放在被檢驗(yàn)處，若該檢驗(yàn)電荷受到電場(chǎng)力作用，則該處有電場(chǎng)存在，場(chǎng)強(qiáng)不為零；若該檢驗(yàn)電荷沒有受到電場(chǎng)力作用，該處沒有電場(chǎng)存在或該處場(chǎng)強(qiáng)為零．檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o(wú)磁場(chǎng)存在，可用“檢驗(yàn)電流”，把通電導(dǎo)線放在被檢驗(yàn)處，若該通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力作用，則該處有磁場(chǎng)存在，磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零；若該通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用，則該處無(wú)磁場(chǎng)存在，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零．

　　追問：如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力，該處是一定不存在磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎？

　　引導(dǎo)學(xué)生討論，得出“不一定”的正確結(jié)果．因?yàn)楫?dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放在磁場(chǎng)中，它是不受磁場(chǎng)力作用的（這是實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)論）．再次強(qiáng)調(diào)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的條件：通電直導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置．

　　再問：如何利用通電導(dǎo)線檢驗(yàn)?zāi)程幋艌?chǎng)的存在與否呢？

　　應(yīng)答：可以改變通電導(dǎo)線的方向，若在各個(gè)方向均不受磁場(chǎng)力作用，則該處沒有磁場(chǎng)．

　　再問：在通電導(dǎo)線在不同方法檢測(cè)，至少檢測(cè)幾次就可確定該處沒有磁場(chǎng)存在？

　　應(yīng)答：至少在相互垂直的兩個(gè)方向上檢測(cè)兩次．先將其放在任意方向檢測(cè)，若此時(shí)其不受磁場(chǎng)力作用，則再將通電導(dǎo)線沿垂直剛才的方向放置，若此時(shí)其仍不受磁場(chǎng)力作用，則說明該處無(wú)磁場(chǎng)存在．

　　2．磁感線

　　磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線，磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，磁感線的密疏，反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�通過掛圖應(yīng)讓學(xué)生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線的分布，并正確地用“右手”安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線方向與電流方向的關(guān)系．

　　3．磁通量

　　磁感線和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系．為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，規(guī)定：在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小（單位是特）數(shù)值相同．這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意倍來畫圖，這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，方向的分布，不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值．

　　提問：各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向、大小均相同的電場(chǎng)叫什么電場(chǎng)？這種電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布有什么特點(diǎn)？

　　應(yīng)答：這種電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布是間距相同方向一致的平行直線．

　　提問：什么叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)，怎樣用磁感線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)？

　　應(yīng)答：對(duì)于某范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同，則該范圍內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)．可以用間距相同、方向一致的平行直線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)．

　　距離很近，相對(duì)面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場(chǎng)都可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)．密繞螺線管中的磁場(chǎng)也可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)．

　�。�1）磁通量的定義

　　穿過某一面積的磁感線的條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量，用符號(hào)表示．

　　（2）磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系

　　因?yàn)榘辞懊娴囊?guī)定，穿過垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù)，等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量為

　　=BS

　　若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直，則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向的面上，若這兩個(gè)面間夾角為θ，則：

　　=BS⊥=BScosθ

　　當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，θ=90°，=0．

　�。�3）磁通量的單位

　　在國(guó)際單位中，磁通量的單位是韋伯（Wb），簡(jiǎn)稱韋．

　　1韋（Wb）=1特（T）×1米2（m2）

　　由=BS，可得B=／S，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于垂直于磁場(chǎng)單位面積上的磁通量，也叫做磁通密度，用韋（Wb）／米2（m2）作單位．

　�。�4）磁通量是標(biāo)量

　　磁通量是標(biāo)量，只有大小，無(wú)方向．

　　課堂練習(xí)

　　練習(xí)3．如圖所示，平面S=0.6m2，它與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的夾角α=30°，若該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，求通過S的磁通量是多少？（可讓幾個(gè)同學(xué)同時(shí)到黑板上演算．）

　　學(xué)生演算時(shí)，常有些同學(xué)會(huì)套公式：

　　為此再一次強(qiáng)調(diào)，=BScosθ中的θ是平面S與垂直磁場(chǎng)方向平面間的夾角，在此題中它應(yīng)是α的余角，所以此題的正確解法應(yīng)是

　　=BScos(90°－α）=BSsinα

　　=0.4×0.6×sin30°=0.12Wb

　　波的圖象

　　M

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