高中物理 《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》教案2 魯科版選修3-1

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1、第三節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量 教學(xué)目的：理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念. 記住磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位，知道磁場(chǎng)的特點(diǎn)，知道磁通量記住磁通量的單位。通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,掌握新概念,培養(yǎng)學(xué)生觀察.思考. 歸納的邏輯思維能力.使學(xué)生學(xué)會(huì)類比法.用比值定義物理量的方法等常見的物理方法. 重點(diǎn)難點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念的理解，磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 教　　具：大的蹄形磁鐵、線圈、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線、電鍵、穩(wěn)壓電源等。 教學(xué)過程: 問題提出 在前兩節(jié),我們通過實(shí)驗(yàn)觀察,提出假設(shè),運(yùn)用類比方法,明確了磁場(chǎng)的起源;規(guī)定了磁場(chǎng)方向;引入磁感應(yīng)線,形象地描述了磁場(chǎng);掌握了運(yùn)用安培定則確定直線電流.環(huán)型電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方

2、向等知識(shí).磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣都是物質(zhì).我們?cè)陔妶?chǎng)一章中研究了電場(chǎng)的最基本的特性及描述這一基本特性的物理量.這一節(jié)我們將按照研究電場(chǎng)特性類似的思路來研究磁場(chǎng)的特性.為此,請(qǐng)同學(xué)們先回答兩個(gè)問題. 問1:電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最基本的屬性是什么？ 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比較： 電 場(chǎng) 磁 場(chǎng) 1．描述場(chǎng)特性的物理量 電場(chǎng)強(qiáng)度E 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 2．定 義 E＝ B＝ 3．物理量的性質(zhì) 矢量 矢量 4．方向 正檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力的方向 小磁針N極所指的方向或用通電導(dǎo)線來判斷 5．檢驗(yàn)存在的方法 放入檢驗(yàn)電荷 放入小磁針或通電導(dǎo)線 一、 磁感應(yīng)

3、強(qiáng)度 【問一：一段電阻絲拿出來，該電阻絲電阻大小客觀存在沒有？ 追問1：如何讓它的屬性反映出來？ 追問2：若電壓U在不斷變化，觀察到電流I的也隨之變化，電阻的大小變化嗎？ 總結(jié)：電阻的大小是導(dǎo)體的屬性，與電壓U、電流I無關(guān)，用U／I這個(gè)不變值可量電阻大小，即R＝U／I。 問二：如圖所示，一個(gè)電量為Q的點(diǎn)電荷存在，空間A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小客觀存在沒有？ 追問1：如何讓它的屬性反映出來？ 追問2：q不斷變化，同時(shí)觀察到庫侖力F也隨之變化，A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小變化？總結(jié)：A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小是＋Q的屬性，與電量q、庫侖力F無關(guān)，用F／q這個(gè)不變的值可量度A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小，即E＝F／q。 問三：圖中A點(diǎn)的方向

4、客觀存在沒有？ 追問3：如何讓它的屬性反映出來？ 總結(jié)：A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向客觀存在，且只有一個(gè)方向，＋q受力方向始終不變，可以確定＋q的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向。 問四：如圖所示，一個(gè)通電螺線管存在，空間A點(diǎn)磁場(chǎng)方向客觀存在沒有？ 追問1：如何讓它的屬性反映出來？ 總結(jié)：A點(diǎn)磁場(chǎng)方向客觀存在，且只有一個(gè)方向。不同的小磁針放在A點(diǎn)北極受力方向始終一致，可以確定小磁針北極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)方向。 問五：如圖所示A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小客觀存在沒有？ 追問1：能不能通過在A點(diǎn)換不同小磁針來量度該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度？ 追問2：還有其它方法能使A點(diǎn)磁場(chǎng)屬性反映出來嗎？ 追問3：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受力嗎？

5、實(shí)驗(yàn)演示1：通電導(dǎo)線的通電方向與A點(diǎn)磁場(chǎng)方向一致，通電導(dǎo)線不受力 實(shí)驗(yàn)演示2：通電導(dǎo)線的通電方向與A點(diǎn)磁場(chǎng)方向成一定角，通電導(dǎo)線受力小 實(shí)驗(yàn)演示3：通電導(dǎo)線的通電方向與A點(diǎn)磁場(chǎng)方向垂直，通電導(dǎo)線受力最大】 根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力，如何用類比的方法來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度呢？ 1．實(shí)驗(yàn)證明：磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)？有什么樣的關(guān)系？如何用這些物理量來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度？ 用通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中研究其受力情況： 當(dāng)通電導(dǎo)線通入的電流I越大時(shí)，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也越大 當(dāng)通電導(dǎo)線的長度L越長時(shí)，導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也越大 當(dāng)改變導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向的夾角改變時(shí)，導(dǎo)線的磁場(chǎng)力也改變 大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)一

6、步表明：磁場(chǎng)力F與電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L乘積之比，對(duì)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)來說是一恒定值，對(duì)磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)比值不同。 此比值反映了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用的特點(diǎn)，反映發(fā)了磁場(chǎng)強(qiáng)弱。 2．定義式：B＝ 通電導(dǎo)線是否任意放置？注意點(diǎn)：L：很短，相當(dāng)于一點(diǎn) B：為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 1． 方向：該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即為小磁針N極所指方向， 2． 單位：在國際單位制中B單位為T 永久磁鐵附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度B：0.4T－0.7T 電機(jī)、變壓器的鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度：0.8T—1.4T 地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度：0.5×10T 5.問題討論： 例：磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流是2.5A，導(dǎo)線長度

7、為1cm,受到的磁場(chǎng)力為510N，問：（1）這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？（2）如果把通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度增大到5A，這一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場(chǎng)力F各是多少？（3）如果讓通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向，這時(shí)B、F各是多大？ 例2：如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用，該處是否一定沒有磁場(chǎng)呢？ 二、磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系： 磁感應(yīng)線的疏密程度反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，即也就反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 為了定量確定磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系，物理學(xué)中規(guī)定：在垂直于磁場(chǎng)方向面積上磁感應(yīng)線的條數(shù)跟那里的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值相同。但一般在畫圖中磁感應(yīng)線條數(shù)可以是這個(gè)若干倍，不是由圖中通過磁感應(yīng)線的條數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值

8、，僅僅通過磁感應(yīng)線分析比較那里磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 三、磁通量： 1． 定義：穿過某一面積的磁感應(yīng)線的條數(shù)，叫做穿過這個(gè)面積的磁通量 2． 符號(hào)：Φ 3． 表達(dá)式： 4． 單位：韋伯，Wb 例：下列幾種情況下的磁通量的大小： 例：如圖所示，磁感強(qiáng)度B垂直于線圈平面S、S(S＞S)指向紙內(nèi)，若通過線圈平面的磁通量分別為φ、φ則（） A φ＝φ B φ＞φ C φ＜φ D 無法判斷 5．注意點(diǎn)：磁通量的大小由穿過該面的磁感線的條數(shù)決定，與面積的大小無關(guān)。 6．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的大小可以用公式Φ＝BS計(jì)算，在使用此公式時(shí)

9、，注意： （1） 磁場(chǎng)必須是勻強(qiáng)磁場(chǎng) （2） 磁感線與線圈平面須垂直，不垂直須取投影面積 （3） 磁通量與磁磁萬場(chǎng)力不同，計(jì)算時(shí)它與線圈的匝數(shù)無關(guān) （4） 磁通量是標(biāo)量，但有方向，通常取從某一方向穿過該面積的磁通量為正值，則從相反方向穿過則為負(fù)值。 例：某一線圈的截面積為0.1㎡，匝數(shù)為100匝，垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感強(qiáng)度為5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則穿過此線圈的磁通量為多少？若將線圈某一邊轉(zhuǎn)動(dòng)180o，則磁通量的改變量為多少？ 例：試比較A、B兩線圈的磁通量的大小，已知S＞S。 四、磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系： 穿過垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的單位面積的磁感應(yīng)線的條數(shù)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B，所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的面積S的磁通量Φ。 Φ＝BS 如果平面不垂直于磁場(chǎng)方向，則應(yīng)把平面投影到垂直磁場(chǎng)的面上 即 Φ＝BScosθ 由公式可知：B＝――磁通密度，即單位面積上磁通量 磁通量變化：△Φ＝△BScosθ ＝B△Scosθ ＝BS△（cosθ） （1）磁場(chǎng)的變化 （2）面積的變化 （3）面積S與B方向的夾角變化 課堂練習(xí)： 布置作業(yè)：