磁感应强度教学设计

磁感应强度教学设计

一、教学分析

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。

二、学情分析

高二的学生对重力场和电场已经很熟悉，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。这样让学生用已知的知识为经验去探究未知的领域也符合学生的认知规律。

三、教学目标

知识与能力：知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。

过程与方法1．通过实验、类比分析，寻找描述磁感应强度的方法。

2．进一步体会通过比值法定义物理量的方法。

情感、态度、价值观：培养学生探究物理现象的兴趣，提高学习能力。

四、重难点突破

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。

五、教学方法与手段

首先通过观看学生举例和视频列举，让学生对生活中磁场存在的广泛性及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磁场强弱、电流大小、导线长度和导线与磁场的夹角都有关系，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。

六、教具准备

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（学案）

复习磁场的概念、电场强度的定义方法等。

七、教学过程设计

（一）导入新课

[事件1] 课前播放图片或视频——说明研究磁现象与人类生活紧密相关

师生活动：播放两个视频：磁悬浮列车简单原理，巨大的电磁铁起重机吊起重物

PPT展示磁悬浮列车和巨大的电磁铁起重机吊起重物的图片，利用磁场的一些有趣图片等，激发学生的兴趣、求知欲。

2、磁极间的相互作用需要接触吗？——磁场；问：磁场有强弱、有方向吗？

3、【分组实验】学生自己动手操作并观察实验现象：如图，通电电磁铁吸引别针，改变电磁铁中电流的大小，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——第二节：磁感应强度

提问1：用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？试探法，

类比：用电场强度来描述电场的强弱和方向。（课件展示）

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。

推进新课

[事件2]

教学任务：磁感应强度的方向。

师生活动：

【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。

电场和磁场都是客观存在的。电场有强弱和方向，磁场也有强弱和方向。

思考，电场强度的方向是如何规定的？对研究磁感应强度的方向有何启发？

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。小磁针放入磁场中会受到磁场力的作用，因此，磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。

在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，即磁感应强度的方向。

拓展：把各个小磁针的指向连成线，也能描述磁场的方向，后来物理学家把它称为磁感线，其切线方向也为磁场方向。

磁感应强弱：问题1：在电场中，我们通过电场对电荷的作用力来了解电场的性质，磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？

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，即无法定义磁感应强度的大小。

问题2：那如何研究磁感应强度的大小呢？

磁场对磁极有力的作用，磁场对通电电流也有力的作用。

无法从小磁针受力的情况研究磁感应强度的大小，转换一下思维，是否可从电流在磁场中受力的角度去研究？

实验前让学生明白：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。

[事件3]

教学任务：实验探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。

师生活动：

问题3：磁场对电流的作用力大小跟哪些因素有关呢？

学生提出猜想：磁场对电流的作用力跟导线与磁场方向有关

磁场对电流的作用力跟电流的大小有关

磁场对电流的作用力跟导线的长度有关

磁场对电流的作用力跟磁场强度有关

等等。

通过分组实验学生亲自动手检验。

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。

实验装置如图所示：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磁场力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流由外部电路控制。

在匀强磁场中探究影响通电导线受力的因素

【分组实验】启发学生学会应用控制变量法。

(1)保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。

结论：通电导线长度一定时，电流越大，导线所受磁场力就越大。

(2)保持电流不变，改变导线通电部分的长度。

结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。

(3)部分学生实验器材有电磁铁，可通过改变电流改变磁场强弱，探究磁场对电流的作用力跟磁场强弱的关系。

通电导线长度一定，电流不变时，磁场越强，磁场对电流的作用力越大。

上面的结论都是学生在上述实验装置，也就是导线跟磁场垂直时，实验操作得出的结论。

师生可共同演示导线跟磁场平行时，导线受力情况。

【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。

[事件4]

教学任务：用DIS演示实验理论探究磁场对电流的作用力跟电流、导线长度的关系。

师生活动：

通电导线在磁场中受力大小与电流定量关系的研究

用DIS演示实验研究通电导线与磁场方向垂直时受力大小与电流大小的定量关系。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。