【教案】磁感应强度+磁通量+教学设计高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

课题13.2 磁感应强度磁通量
教学目标1. 在实验的基础上，类比电场强度，定义描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度，并进一步体会微元法和比值定义法。

2. 知道匀强磁场的特点。

3. 知道磁通量，会计算在匀强磁场中通过某一面积的磁通量。

重
点
知道磁通量，会计算在匀强磁场中通过某一面积的磁通量。

难点在实验的基础上，类比电场强度，定义描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度，并进一步体会微元法和比值定义法。

教学过程一、情境引入
师：塔吊机上的大磁铁可以吸起来几顿中的金属材料，小磁铁只能吸起来几根针，说明磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场强弱呢？想想我们在研究电场时，是如何处理的？
生：引入了试探电荷，用试探电荷的受力除以试探电荷的电荷量来表示该点的电场强弱。

师：我们类比于电场，来研究一下磁场。

最开始的人们认为磁场与电场一样是一种磁核产生的，称为磁场强度，后来经安培的分子电流假说否决，磁场的实质是电流，因此又起了另一个名字——磁感应强度来描述磁场的强弱与方向，而磁场强度变成了一个辅助量。

二、新课教学
师：那磁感应强度的方向怎么定义的呢？电场中是什么电荷的受力方向？
教学过程生：正电荷。

师：我们观察一下小磁针在磁铁产生的磁场中的分布情况，因为小磁针有N 极S极，所以规定小磁针N极的受力方向为磁场方向。

那磁场的大小如何定义的呢？
问：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？
生：不能。

小磁针静止时所受的合力为零，小磁针N极和S极均受力，而N 极不能单独存在，因而不能用测量N极受力的大小来确定磁感应强度的大小。

问：那磁场还对什么物体有力的作用呢？
生：场不仅能对磁体有作用力，还对通电导线有作用力！
问：为研究空间某点的磁场，放入其中的通电导线应满足什么特点？我们可以想一下电场中的试探电荷需要满足什么条件？
生：电荷的体积足够小、电量足够小。

师：那这段通电导线要满足什么条件呢？
生：产生的磁场尽可能不影响原磁场，因此也要足够小。

师：这种很短的通电导线称为电流元，它是理想化模型。

相当于电场中的检验电荷。

问：孤立的电流元存在吗？
生：不存在，需要有电源。

师：接下来我们用实验来探究通电导线的受力与电流和长度的关系。

我们可以通过改变U形磁铁的数量来改变磁场中通电导线的长度。

教学过程师：实验方法为控制变量法，同一块磁铁，并且导线与磁场垂直：①保持电流不变，改变导线通电部分的长度，发现长度越长，通电导线受力越大；②保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小，发现电流越大，通电导线受力越大。

因此我们也就可以定义出磁感应强度的大小为B=F
Il
，单位为特斯拉，符号为T。

问：磁感应强度B与F成正比，与Il成反比？
生：磁感应强度B由磁场本身决定，与F、I、l无关。

它是反映磁场本身性质的物理量，是由磁场本身来决定的。

问：磁场的叠加遵循什么定则？
生：平行四边形定则。

问：满足B=F
Il
关系的条件是电流元与磁场什么位置关系？
生：电流元与磁场垂直。

例1. 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，导线长l = 1cm，电流强度I = 2.5A，若它所受的磁场力F = 0.05N
（1）求这个位置的磁感应强度B多大？2T
（2）若导线中电流强度变为5A，这个位置的磁感应强度B多大？该通电导线受到的磁场力多大？2T；0.1N
例2. 下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法，正确的是(BCD)
A. 电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B. 电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C. 磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D. 磁感应强度的方向与小磁针静止后N极所指的方向相同
例3. 如图甲所示，把两个完全一样的环形线圈互相垂直地放置，它们的圆
心位于一个共同点O上，当通以相同大小电流时，O点处的磁感应强度与一
教学过程个线圈单独产生的磁感应强度大小之比为？√2:1
师：下面的额表格中是一些磁场的磁感应强度大小：
师：其中地磁场与地理南北极方向正好相反，由于地球表面有很多负离子，当地球自西向东自转时就会形成负离子电流，根据右手螺旋定则可知地理南极在地磁北极附近，地理北极在地磁南极附近，而它们之间的夹角称为地磁偏角，地磁偏角与地理位置有关，也随地球自转的变化而变化。

例1. 中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。

”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意图如图所示，则下列说法不正确的是( C )
A. 地理南、北极与地磁南、北极不重合
B. 地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近
C. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行
D. 地磁场可能是由带负电的地球自转形成
师：两磁极之间形成的磁场有什么特点？
生：磁感线是等间距的平行直线。

教学过程师：类比于电场，这种磁场称为匀强磁场，产生方法有：①距离很近的两个异名磁极之间的磁场(除边缘部分外)，就好比两块平型金属板之间形成匀强电场。

②通电螺线管内部的磁场(除边缘部分外)。

③相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。

下面通过实验视频来观察一下匀强磁场。

例1. 关于匀强磁场，下列说法中正确的是( CD )
A．在某一磁场中，若有无数处磁感应强度相同，这个区域里的磁场就是匀强磁场
B．只要磁感线是直线，该处的磁场一定是匀强磁场
C．匀强磁场中的磁感线，必定是相互平行且间距相等的直线
D．距离很近的两个异名磁极之间及通电螺线管内部靠近中间部分的磁场，都可视为匀强磁场
问：磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。

S1和S2两处磁感线的疏密不同，这种不同是如何体现的呢？
生：如果在S1和S2处，在垂直于纸面方向取同样的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感应强度就大。

师：我们设在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。

公式为Φ＝BS，单位韦伯，适用条件：①匀强磁场②磁感线与平面垂直
问：当磁场与平面的不垂直时，求该平面的磁通量？
教学过程师：可见S是有方向的，面积S在垂直于磁感线方向的投影，称为有效面积。

问：当有方向相反的两簇条数相同的磁感线穿过某一面积时，该面积上的磁通量为多少？
生：零。

问：比较下列磁通量的大小。

例1. 关于磁通量的概念，下列说法正确的是( C )
A. 磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量
B. 在匀强磁场中，a线圈面积比b线圈面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的大
C. 磁通量大，磁感应强度不一定大
D. 把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量比在N处的大，则M处的磁感应强度一定比N处大
例2. 如图所示，一矩形线框，从abcd位置运动到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是（线框平行于纸面移动）( C )
A．一直增加B．一直减少
教学过程C．先增加后减少D．先增加后减少到零，之后又增加再减少
师：对磁通量变化的理解：①磁感应强度B不变，有效面积S变化；②磁感应强度B变化，有效面积S不变；③磁感应强度B和有效面积S同时发生变化。

三、课堂小结
教
后反思
本节课主要讲了磁感应强度和磁通量，内容较多，分为两节课上，学生接受起来难度还是有点大。