3.2 磁感应强度 磁通量 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理必修第三册

3.2《磁感应强度 磁通量》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 2025-2026年教科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自2025-2026年教科版高中物理必修第三册第三章第二节，是电磁学核心概念的起点。教材以“如何描述磁场强弱”为问题驱动，通过类比电场强度引入磁感应强度B的概念，并明确其定义式B = F/(IL)（垂直情况），强调其矢量性与方向规定。随后自然过渡到磁通量Φ的学习，突出其作为“穿过某一面积的磁场总量”的物理图像，建立Φ = BS cosθ的定量关系。本节内容逻辑清晰、层层递进，注重科学思维方法的渗透，为后续学习法拉第电磁感应定律奠定坚实基础。
学情分析
高二学生已掌握电场强度、电通量等前导知识，具备一定的类比迁移能力。但磁场具有不可见性和抽象性，学生对磁感应强度缺乏直观感受，易将B误解为力或能量。同时，磁通量涉及空间角度与投影面积的理解，对三维想象能力要求较高。部分学生可能混淆B与Φ的关系，或将Φ简单等同于磁感线条数。此外，学生在实验操作中常忽视方向控制，影响测量准确性。因此教学需强化可视化手段、设计探究活动、构建物理模型，帮助学生突破认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确说出磁感应强度的定义、单位及方向判定方法，理解其是描述磁场本身性质的矢量；
2. 掌握磁通量的定义式Φ = BS cosθ，能解释各物理量含义，并能进行简单计算与判断。
科学思维
1. 通过类比电场强度建立B概念的过程，发展类比推理与比值定义法的应用能力；
2. 运用矢量分解思想分析斜面穿过的磁通量问题，提升空间建模与逻辑分析能力。
科学探究
1. 设计并参与小实验验证磁感应强度与电流、位置的关系，体验控制变量法的实践应用；
2. 在探究不同倾角下磁通量变化的过程中，提出假设、设计方案、收集数据并得出结论。
科学态度与责任
1. 在小组合作实验中培养实事求是、严谨认真的科学态度；
2. 认识磁场在现代科技（如MRI、电动机、风力发电）中的广泛应用，增强将物理知识服务于社会的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 磁感应强度的概念、方向判定及其物理意义；
2. 磁通量的定义及其计算公式Φ = BS cosθ的理解与应用。
难点
1. 理解磁感应强度是矢量，掌握其方向与磁场方向一致的规定；
2. 准确理解磁通量中“有效面积”与“投影面积”的概念，特别是在非垂直情况下对cosθ的理解。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、类比法
教具准备
条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针若干、铁屑、透明塑料板、多媒体课件、手持式高斯计演示仪、可调节倾角的矩形线框模型、LED磁通量可视化装置
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：看不见的力
【5分钟】 一、重现奥斯特实验，引发认知冲突。 （一）、演示通电导线使小磁针偏转。
教师在讲台上放置一枚水平可自由转动的小磁针，在其正上方平行架设一根直导线，连接电源与开关。闭合开关瞬间，学生清晰看到小磁针发生明显偏转；断开开关后，小磁针逐渐恢复原位。教师缓慢改变电流方向，再次闭合开关，引导学生观察小磁针偏转方向的变化。提问：“为什么没有接触的情况下，电流能让小磁针转动？这说明了什么？”鼓励学生回忆初中所学的奥斯特实验结论——电流周围存在磁场。接着追问：“既然磁场存在，它有没有‘强弱’之分？我们能不能像测量电场那样，也给磁场一个精确的‘强度’指标呢？”由此引出本节课的核心议题：如何科学地描述磁场的强弱和方向？
（二）、播放MRI工作视频，激发学习兴趣。
教师播放一段医院核磁共振成像（MRI）设备工作的短视频，画面中强大的磁场使得金属物体被猛烈吸入，医生提醒患者去除所有金属物品。视频结束后，教师设问：“这个巨大的机器靠什么力量工作？它的磁场有多强？如果太弱或太强会怎样？”引导学生意识到磁场不仅真实存在，而且其“强度”直接关系到技术应用的安全与效果。进一步指出：“今天我们要学习的‘磁感应强度’，正是科学家用来量化这种神秘力量的关键物理量。”通过高科技应用场景的呈现，让学生感受到抽象概念背后的现实价值，建立起“为什么要学”的内在动机。 1. 观察实验现象，思考磁场存在的证据。
2. 回忆奥斯特实验，讨论磁场是否可量化。
3. 观看MRI视频，感受强磁场的实际影响。
4. 明确学习目标：认识磁感应强度与磁通量。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以经典实验唤醒旧知，制造“看得见的作用”与“看不见的场”之间的矛盾，激发探究欲望；再以现代科技应用展示磁场的重要性，赋予知识时代意义，实现从生活经验到科学问题的自然过渡。
概念建构：什么是磁感应强度？
【12分钟】 一、类比电场强度，构建磁感应强度概念。 （一）、回顾电场强度定义方式。
教师在黑板左侧书写电场强度的定义式E = F/q，并提问：“我们是如何定义电场强度的？为什么要用试探电荷受到的力除以它的电荷量？”引导学生回忆：是为了消除试探电荷自身属性的影响，使E只反映电场本身的性质。强调这是一种“比值定义法”，具有普适性和客观性。接着设问：“那么对于磁场，我们能否找到一个类似的物理量来描述它的强弱？”此时不急于给出答案，而是让学生思考可能的方案。
（二）、提出磁感应强度的定义思路。
教师展示教材中的关键段落：“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的安培力F与电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做该点的磁感应强度。”板书公式B = F/(IL)，并解释每个符号的意义。特别强调三个条件：① 导线必须“垂直于磁场方向”放置；② 力F是安培力；③ IL是电流元。教师举例说明：若某处1m长的导线通有1A电流，受到的安培力为1N，则该点磁感应强度为1特斯拉（T）。同时介绍常用单位毫特斯拉（mT）、微特斯拉（μT），并列举地球磁场约30--60μT，普通磁铁表面约10mT，医用MRI可达1.5--3T，帮助学生建立数量级概念。
二、明确磁感应强度的方向性。 （三）、规定磁感应强度的方向。
教师拿出一个小磁针，将其置于条形磁铁N极附近，观察其静止时N极指向。提问：“小磁针N极所指方向就是该点磁场的方向吗？”得到肯定回答后，教师总结：“物理学规定：磁感应强度B的方向就是小磁针静止时N极所指的方向。”随即在黑板上画出一组磁感线，标出若干点的B方向箭头，强调B是一个矢量，既有大小又有方向。接着演示用铁屑显示条形磁铁周围的磁场分布：将铁屑均匀撒在覆盖于磁铁上的透明塑料板上，轻敲板面，铁屑自动排列成从N极指向S极的曲线。教师指出：“这些曲线叫磁感线，其切线方向就是B的方向，疏密表示B的大小。” 1. 回顾电场强度定义方法，理解比值法思想。
2. 学习磁感应强度定义式，掌握单位换算。
3. 观察小磁针指向，理解B方向的规定。
4. 观察铁屑实验，建立磁感线与B的关系。
评价任务 公式理解：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
单位认知：☆☆☆
设计意图 通过类比迁移降低认知难度，突出“比值定义法”的科学思维；结合实物演示与数据实例，使抽象概念具象化；利用铁屑实验可视化磁场，强化B的矢量特征与空间分布观念。
实验探究：影响B的因素
【8分钟】 一、分组实验：探究通电螺线管内部B的分布规律。 （一）、布置实验任务与分工。
教师将全班分为六个小组，每组配备一个可调直流电源、一个多匝螺线管线圈、一根带刻度尺的滑动支架、一台手持式高斯计（数字显示磁感应强度值）。发放实验记录表，包含三列：位置（距端口距离）、电流大小、B读数。教师明确任务：“请你们设计实验，探究螺线管中心轴线上不同位置的磁感应强度如何变化？当电流增大时，B又如何变化？”提示使用控制变量法：先固定电流，移动探头测不同位置的B；再固定位置，改变电流测B。
（二）、巡视指导实验操作。
教师巡视各组，重点指导：① 高斯计探头应沿轴线缓慢移动，保持方向一致；② 每次读数待数值稳定后再记录；③ 电流调节不宜过大，防止线圈过热。发现一组学生将探头倾斜插入，立即纠正：“注意！高斯计测量的是垂直于探头表面的B分量，必须保证探头平面与磁场方向垂直，否则测量不准。”待多数小组完成数据采集后，邀请两组代表上台分享数据趋势。
二、归纳实验结论。 （三）、总结B的空间与电流依赖性。
根据学生汇报，教师在PPT上整合数据图表：横轴为位置，纵轴为B，多条曲线对应不同电流。引导学生观察发现：① 在螺线管中部，B基本恒定，接近匀强磁场；② 靠近两端时，B迅速减小；③ B随电流I线性增加。教师总结：“这说明磁感应强度不仅与位置有关，还与产生它的电流密切相关。这也印证了B是描述磁场本身属性的量，而电流是其源头。” 1. 分组领取器材，明确实验目标。
2. 设计实验步骤，合理分工协作。
3. 操作仪器测量，准确记录数据。
4. 分析数据规律，准备汇报结论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
结论正确：☆☆☆
设计意图 通过动手实验，让学生亲历科学探究全过程，深化对B物理意义的理解；在真实测量中体会仪器使用的注意事项，培养实证精神；通过数据分析训练归纳能力，体现“做中学”的理念。
深度理解：磁通量是什么？
【10分钟】 一、从“条数”到“通量”：建立磁通量概念。 （一）、设问引导：如何衡量“穿过”的总量？
教师展示一幅磁感线穿过一个矩形平面的示意图，提问：“如果我们想知道有多少磁场‘穿过’这个平面，该怎么办？能用磁感线条数来衡量吗？”学生初步认同。教师继续追问：“但如果这个平面不是垂直于磁场，而是斜着放呢？或者面积更大一些呢？条数还能准确反映吗？”引发学生思考角度和面积的影响。此时教师引入新概念：“物理学中用‘磁通量’来定量描述穿过某一面积的磁场总量。”板书定义：Φ表示磁通量，单位韦伯（Wb），1Wb = 1T·m 。
（二）、推导磁通量计算公式。
教师画出一个面积为S的矩形平面，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，平面法线n与B的夹角为θ。讲解：“只有垂直于平面的B分量才能真正‘穿过’面积S。”于是将B分解为两个分量：B⊥ = B cosθ（垂直于平面），B∥ = B sinθ（平行于平面）。平行分量不穿过平面，只有B⊥起作用。因此穿过该面积的磁通量应为Φ = B⊥ × S = B S cosθ。强调当θ=0°时，平面与B垂直，Φ最大；θ=90°时，平面与B平行，Φ=0。用动态课件演示旋转线框过程中磁通量连续变化的过程，配合LED灯亮度变化模拟Φ大小，视觉化呈现“投影面积”效应。
二、辨析易错点：磁通量是标量但有正负。 （三）、说明磁通量的正负含义。
教师指出：“虽然磁通量是标量，但我们规定：当磁感线从某一侧穿入平面时为正，从另一侧穿出时为负。比如在线圈中，如果规定向上穿过的Φ为正，则向下穿过的就是负值。”举例说明：一个矩形线圈在匀强磁场中翻转180°，磁通量由+BS变为-BS，变化量为2BS，这对后续电磁感应的学习至关重要。 1. 思考“穿过”磁场的量化方式。
2. 理解Φ = BS cosθ的推导过程。
3. 观察动画演示，理解角度影响。
4. 认识磁通量正负的物理意义。
评价任务 公式掌握：☆☆☆
角度理解：☆☆☆
正负认知：☆☆☆
设计意图 通过层层设问打破“条数即通量”的片面认识，推动思维深入；利用矢量分解法严谨推导公式，体现科学思维的严密性；借助动态可视化手段化解空间想象难题，帮助学生建立正确的物理图景。
迁移应用：解决问题
【7分钟】 一、典型例题解析。 （一）、讲解垂直情况下的磁通量计算。
教师出示题目：“一个面积为0.2 m 的矩形线圈置于磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直。求穿过线圈的磁通量。”引导学生套用公式Φ = B S = 0.5 × 0.2 = 0.1 Wb。强调单位统一与书写规范。
（二）、分析倾斜情况下的磁通量变化。
教师进阶提问：“若将线圈绕其一条边旋转30°，此时磁通量变为多少？”带领学生画出截面图，确定θ=30°，代入公式Φ = B S cos30° = 0.5 × 0.2 × (/2) ≈ 0.0866 Wb。对比前后结果，说明即使B和S不变，仅因角度变化，Φ也会减小。
二、联系实际：风力发电机叶片中的磁通量。 （三）、拓展科技应用情境。
教师展示风力发电机内部结构简图，指出转子上的永磁体与定子线圈相对运动。“当叶片转动时，线圈相对于磁场的位置不断变化，导致穿过线圈的磁通量周期性改变，从而产生交流电。”启发学生理解：“正是磁通量的变化，才引发了感应电动势——这是我们下节课要研究的内容。”埋下伏笔，实现知识衔接。 1. 完成基础计算题，巩固公式应用。
2. 参与角度变化问题的分析过程。
3. 观察风机构造图，理解磁通量变化。
4. 预知下一节内容，形成知识期待。
评价任务 计算准确：☆☆☆
过程完整：☆☆☆
迁移合理：☆☆☆
设计意图 通过阶梯式例题训练，实现从识记到应用的能力跃迁；结合新能源技术案例，体现物理知识的价值导向；结尾巧妙关联下节内容，形成知识链条，激发持续学习动力。
作业设计
一、基础巩固
1. 下列关于磁感应强度的说法中，正确的是（　　）
　A．由B = F/(IL)可知，B与F成正比，与IL成反比
　B．磁感应强度的方向就是通电导线在该处的受力方向
　C．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量
　D．磁场中某点的磁感应强度随通电导线中电流的增大而增大
2. 一个单匝矩形线圈面积为200 cm ，处于磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中。当线圈平面与磁场方向夹角分别为0°、60°、90°时，求穿过线圈的磁通量各是多少？
二、能力提升
3. 如图所示，一个半径为r的圆形线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成30°角。试推导并写出穿过该线圈的磁通量表达式。
4. 查阅资料了解家用电器中哪些设备利用了强磁场原理（至少两种），简述其工作过程中磁感应强度或磁通量的变化情况。
三、实践拓展
5. 利用手持磁铁和手机指南针App（可测磁场强度），尝试测量书包、门把手、冰箱门等日常物品附近的磁感应强度，记录数据并分析原因。
【答案解析】
一、基础巩固
1. C 【解析】B是由磁场本身决定的，与F、I、L无关，故A、D错误；B方向是小磁针N极受力方向，而通电导线受力方向还与电流方向有关，遵循左手定则，故B错误；C正确。
2. 解：S = 200 cm = 0.02 m
当θ=0°时，Φ = B S cos0° = 0.4 × 0.02 × 1 = 0.008 Wb
当θ=60°时，Φ = B S cos60° = 0.4 × 0.02 × 0.5 = 0.004 Wb
当θ=90°时，Φ = B S cos90° = 0.4 × 0.02 × 0 = 0 Wb
二、能力提升
3. 解：圆面积S = πr ，B与平面夹角为30°，则与法线夹角θ=60°，故Φ = B S cos60° = B πr · 0.5 = (πBr )/2
4. 示例：① 电磁炉——交变电流产生快速变化的磁场，使锅底磁通量剧烈变化产生涡流加热；② 耳机——音频电流通过音圈产生变化的磁场，与永磁体相互作用带动振膜发声。
板书设计
§3.2 磁感应强度 磁通量
【左侧】磁感应强度 B
→ 定义：B = F / (IL) （垂直）
→ 单位：特斯拉（T） 1T = 1N/(A·m)
→ 方向：小磁针N极指向
→ 矢量性：有大小方向，磁感线切线方向
【中间】实验结论
● 螺线管中心B大且均匀
● B ∝ I
● B随位置变化
【右侧】磁通量 Φ
→ 定义：穿过某一面积的磁场总量
→ 公式：Φ = B S cosθ
→ 单位：韦伯（Wb） 1Wb = 1T·m
→ 正负：穿入为正，穿出为负
【底部图示】
[矩形线框] ←θ→ B
法线n ──┐
θ
B → ───┴─── 平面
B⊥ = B cosθ Φ = B⊥·S
教学反思
成功之处
1. 以MRI技术导入，极大提升了学生的学习兴趣与课堂参与度，实现了“从生活走向物理”的课程理念；
2. 实验探究环节设计合理，学生通过亲手测量获得了真实的B数据，增强了对磁场分布的直观感受；
3. 利用动态课件演示磁通量随角度变化的过程，有效破解了空间想象难题，多数学生能准确理解cosθ的物理意义。
不足之处
1. 部分学生在实验操作中未能严格保持探头方向垂直，导致个别数据偏差较大，今后需加强操作前的示范与强调；
2. 对于磁通量正负性的理解仍有个别学生存在困惑，应在下一节课前增设一个小练习加以巩固；
3. 时间分配略显紧张，最后的应用环节未能让所有小组充分展示，下次可适当压缩概念讲解时间，留足互动空间。