高中物理：3.2《磁感应强度》教案(2)(新人教版选修3-1)

第二节磁感应强度
●教学目标
一、知识目标
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.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小.
4.知道什么叫匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线是分布均匀的平行直线.
5.知道什么是安培力，知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.
6.会用公式F=BIL解答有关问题.
7.知道左手定则的内容，并会用它解答有关问题.
二、能力目标
1.使学生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.培养学生实验、分析总结、语言表达的能力.
三、德育目标
使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.
●教学重点 1.磁感应强度. 2.安培力的计算.
●教学难点
1.磁感应强度概念的建立.
2.左手定则.
●教学方法实验分析法、讲授法
●教学用具
磁铁、电源、金属杆、导线、铁架台、投影仪、投影片
●课时安排1课时
●教学过程
用投影片出示本节学习目标.
1.知道磁感应强度的定义，知道磁感应强度的单位是特斯拉.
2.会用磁感应强度的定义式进行有关计算.
3.知道用磁感线的疏密程度可以形象地表示磁感应强度的大小.
4.知道什么是安培力，掌握分析安培力的方法.
5.左手定则.
●学习目标完成过程
一、复习提问、引入新课
磁场不仅具有方向，而且也具有强弱，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量.怎样的物理量能够起到这样的作用呢？紧接着教师提问以下问题.
1.用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？
［学生答］用电场强度来描述电场的强弱和方向.
2.电场强度是如何定义的？其定义式是什么？
［学生答］电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量的比值来定义的，其定义式为E =q
F . 过渡语：今天我们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.
二、新课教学
（一）安培力
1.教师讲解：初中我们曾学过，磁场对通电导线能产生力的作用，我们把这种力叫安培力. ［板书］
磁场对电流的作用力通常称为安培力.
教师讲解：安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的贡献.
2.用CAT 课件模拟把通电直导线放在磁场里所受安培力的实验.
实验结论：当导线方向与磁场方向垂直时，电流所受的安培力最大；当导线方向与磁场方向一致时，电流所受的安培力最小，等于零；当导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间.
［教师问］安培力和库仑力有什么区别呢？
［学生答］电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反，电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置有关.电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大；当电流方向与导线方向斜交时，所受安培力介于最大值和最小值之间.
3.安培力的大小与什么因素有关？
教师讲解：为了简便起见，我们研究导线方向与磁场方向垂直时的情况.
［演示实验］
如图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线
悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较安培力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制.
先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小.
［学生分析得出结论］通电导线长度一定时，电流越大，导线所受安培力就越大.
然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度.
［学生分析得出结论］电流一定时，通电导线越长，安培力越大.
教师讲解：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，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的乘积成正比，用公式表示为F=BIL或B=F/IL.
教师问：B有何物理意义呢？
［演示］在不同的蹄形磁铁的磁场中做上面的实验.
［教师引导学生分析计算得］
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.
可见，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，电流所受的安培力越大，比值B越大，表示磁场越强.
［板书］
磁感应强度
1.定义
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度.
说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度.
2.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特，简称特，国际符号是T.
1 T=1
m
A N 4.方向 磁感应强度是矢量，把某点的磁场方向定义为该点的磁感应强度的方向.
5.形象表示方法
在磁场中用磁感线可以表示磁感应强度的大小和方向.
［教师讲解］正像在电场中可以用电场线的疏密程度大致表示电场强度的大小一样，在磁场中也可以用磁感线的疏密程度大致表示磁感应强度的大小，这样，从磁感线的分布就可以形象地表示磁场的强弱和方向.
［实物投影］课本16-6、16-7、16-8、16-9图.
［学生分析得］离磁体或电流越远的地方，磁感应强度就越小.
［投影例题］
有人根据B =F /IL 提出：磁场中某点的磁感应强度B 跟磁场力F 成正比，跟电流强度I 和导线长度L 的乘积IL 成反比，这种提法有什么问题？错在哪里？
学生思考讨论后教师作出解答：
这种提法不对.因为实验证明，F 和IL 的乘积成正比，故比值（F /IL ）在磁场中某处是一个恒量，反映了磁场本身的特性，不随F 及IL 的变化而变化.
［过渡句］电场可以合成，那么磁场能否合成呢？若能合成，如何合成呢？
［教师讲解］磁感应强度是矢量，它可以合成，合成同样遵守平形四边形定则.
6.磁场的叠加
若空间存在几个磁场，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 空间存在几个磁场，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 .
B =B 1+B 2+B 3……（矢量和）
［投影例题］
例 如图所示，三根通电直导线垂直纸面放置，位于b 、c 、d 处，通
电电流大小相同，方向如图所示.a 位于bd 中点且ad =ab ,则a 点的磁感应
强度方向是_______
A.垂直纸面指向纸里
B.垂直纸面指向纸外
C.沿纸面由a 指向b
D.沿纸面由a 指向c
解析：根据安培定则：b 、d 两根导线在a 点形成的磁场，磁感应强度大小相等，方向相反，合磁感应强度应为零，故a 点磁场就由通电导线c 来决定，根据安培定则在a 点处的磁场，
磁感应强度方向应为沿纸面由a指向b，正确选项为C.
前面我们学过匀强电场，现在大家回忆一下以下问题：
1.什么是匀强电场？
2.匀强电场的产生条件是什么？
3.匀强电场的电场线有何特点？
［学生答］
1.在电场的某一区域，如果场强的大小和方向都相同，这个区域的电场叫做匀强电场.
2.两块靠近的平行金属板，大小相等，互相正对，分别带有等量的正负电荷，它们之间的电场除边缘附近外就是匀强电场.
3.匀强电场的电场线是距离相等的平行直线.
在同学回答完问题后，教师紧接着提问.什么是匀强磁场？它的产生条件是什么？匀强磁场的磁感线又有什么特点？
［实物投影课本图16-16］
［教师引导学生得出结论］
匀强磁场
1.定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场.
2.产生方法
距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场.
3.磁感线的特点
匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线
（二）安培力的大小
由磁感应强度的定义式B=F/IL，可得安培力的计算公式F=BIL.
［投影片出示板书］
安培力的大小
1.计算公式：F=BIL
2.适用条件：①通电导线与磁场方向垂直②匀强磁场或非匀强磁场中，很短的通电导线.
［投影片出示练习题］
1.磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是
2.5 A，导线长1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？
2.接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到5 A 时，这一点的磁感应强度应是多大？
3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.
解答：1.T 2m
101A 5.2N 10522=⨯⨯⨯==--IL F B 2.磁感应强度B 是由磁场和空间位置（点）决定的，和导线的长度L 、电流I 的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T.
3.如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：①该处没有磁场，②该处有磁场，只不过通电导线与磁场方向平行.
（三）安培力的方向
安培力的方向与什么因素有关呢？
演示课本图16-2实验1改变电流的方向，观察发生的现象.
［现象］导体向相反的方向运动.
2.调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.
［现象］导体又向相反的方向运动.
［教师引导学生分析得出结论］
1.安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.
2.安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.
如何判断安培力的方向呢？
［出示投影片］
通电直导线所受安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系.可以用左手定则来判定：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
三、巩固练习
判断下图中导线A 所受磁场力的方向.
解答：
（垂直于纸面向外）
四、小结
通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：
1.磁感应强度的定义、计算式、单位、方向及形象表示方法.
2.匀强磁场的定义、产生条件.
3.安培力的定义、大小和方向.
五、布置作业
1.练习二④⑤⑥⑦ 习题A 组①②③④
2.阅读本节课文.
3.预习：电流表的工作原理.
六、板书设计
1.磁感应强度
定义 定义式：B =IL F 大小：B =IL F （B ⊥L ） 方向：磁感应强度的方向与磁场方向相同 物理意义：磁感应强度是描述磁场力性质的物理量 形象表示——磁感线 1.磁感应强度 定义 大小：F =BIL （注意B ⊥L ） 方向（用左手定则判断） 2.安培力 定义 产生条件 磁感线特点
3.匀强磁场。