13.2《磁感应强度 磁通量 》教学设计-2020-2021学年人教版（2019）高中物理必修第三册（word版含答案）

13.2《磁感应强度
磁通量》教学设计
课题
13.2《磁感应强度
磁通量》
学科
物理
年级
教材
分析
磁感应强度，是电磁学的基本概念之一，是本章的重点，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量更成为教学的难点。本节课的教学内容主要分两课时，第一课时为“磁感应强度”，第二课时为“磁通量”。磁感应强度是学习“磁场对通电导线的作用，磁场对带电粒子的作用”一个重要的基础。也是以后学习电磁学中“电磁感应”、“交流电”及“电磁场”的基石，同时磁场知识又在工农业生产和科技发展中有着广泛的应用。在学习磁感应强度的相关知识的过程中，我采用通过与电场强度的定义的类比、用定量实验的方法，突出重点、突破难点。
学情分析
1、学生已有的认知水平和能力基础：学生通过对“静电场”的学习，已知道电场强度的定义，包括方向的规定、大小的计算公式等。学生对于比值法定义已有一定的认识，结合初中所学的知识，对“磁场有关知识”有一定感性认识基础，通过上一节课的实验，学生已经意识到，在磁场中不同位置，磁场往往具有不同的方向和强弱。同时高二学生已经具有一定的逻辑思维能力和质疑、猜想和实验探究的素养。掌握一定的科学方法和实验技能。
2、学生学习本课可能遇到的困难和问题：电流元的概念、如何进行探究实验并得出结论以及通电导线的摆放对其受力大小的影响。
教学目标与核心素养
一、教学目标
1、知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位。
2、能运用磁感应强度的定义式进行有关计算。
3．知道匀强磁场的概念及特点。
4．知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
二、核心素养
物理观念：通过掌握磁感应强度的概念，培养学生用物质观研究问题的观念。
科学思维：通过分析磁感应强度的定义和特点，培养学生用比值定义物理量的思维方法。
科学探究：通过用控制变量法探究磁感应强度大小的过程，使学生理解科学探究的本质．
科学态度与责任：通过认识磁通量的正负性，使学生养成用辩证唯物主义思考问题的意识和习惯。
重点
1、知道磁感应强度的定义，知道其方向、大小、定义式和单位；
2、知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
难点
1
、能运用磁感应强度的定义式进行有关计算；
2、会计算磁通量的大小。
教学过程
环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
一、学习目标展示
1．知道磁感应强度的定义及物理意义。
2．理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位。
3．知道匀强磁场的概念及特点。
4．知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
二、情景引入
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？
了解本节课学习目标
学生观察图片认真思考
有目的的学习
为引入课题做铺垫
讲授新课
【自学感知】
一、磁感应强度
1．电流元：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。
2．探究影响通电导线受力的因素
如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，可认为磁极间的磁场是均匀的。直导线的
方向与磁场的方向（自上而下）
垂直．
(1)实验原理：有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。电流的大小用电流表测量。分别接通“2、3”和“1、4”，可以改变导线通电部分的长度。
(2)
实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，它受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。用公式表示就是：F=IBl
3．磁感应强度
表征磁场强弱的物理量。大小等于在导线与磁场垂直的最简单的情况下，所受的磁场力F跟电流I和导线长度l的乘积Il的比值。
4．定义式：B＝F/Il。
5．单位
在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1
T＝。
6、方向：磁感应强度是矢量，方向就是该处小磁针静止时N极所指的方向。
二、匀强磁场
1．定义
磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，
2．磁感线特点
匀强磁场的磁感线是一些间隔相等的平行直线。
3、位置
(1)距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场（除边缘部分外）；
(2)两个平行放置较近的线圈通电时，其中间区域的磁场。
三、磁通量
1．定义
匀强磁场磁感应强度B和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS。
2．拓展：磁场与平面不垂直时，这个面在垂直于磁场方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量。
3．单位：国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符合是Wb,1
Wb＝1T·m2。
4．引申：在匀强磁场中B＝Φ/S，表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量。
四、地磁场
地球的地理两极与地磁两极并不重合，因此，磁针并非准确地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角。地磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。地磁偏角在缓慢变化。在使用指南针确定南北方向时，只有将地磁偏角考虑在内，才能得出准确的结果。
【探究解惑
】
探究一：对磁感应强度的理解
1．公式B＝是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、l均无关。该定义式也适用于非匀强磁场，这时l应很短很短，Il称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”。
2．在定义式B＝中，通电导线必须垂直于磁场方向放置。因为导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同。通电导线与磁场平行时，受磁场力为零，垂直时，受磁场力最大。
3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则。磁感应强度的方向：
①小磁针静止时N极指向——磁感应强度方向。
②无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是磁感应强度方向。
【例1】
(多选)关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是(　
)
A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度大于或等于
B．磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同
C．磁感应强度B的大小，与电流元IL在磁场中所受力F的大小无关
D．在磁场中，小磁针N极的受力方向就是小磁针所处位置的磁感应强度方向
答案：　
ACD
解析：当磁场与直导线不垂直时有F【例2】(多选)一段直导线长为1
cm,通有5
A的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力为0.1
N,则该点的磁感应强度B的值可能为(　　)
A.1
T
B.0.5
T
C.2
T
D.2.5
T
解析:当I与B垂直时,由B=
可解得B=2
T,但题中未说明I与B垂直,故B的值可能大于或等于2
T。
答案:CD
探究二：对磁通量的理解
1．磁通量的计算
(1)公式：Φ＝BS。
适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。
(2)若磁场与平面不垂直，用Φ＝BScos
θ计算。式中Scos
θ为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)。
(3)穿过某一面积的磁通量是由穿过该面的磁感线条数的多少决定，与匝数无关。
2．磁通量的正负
(1)磁通量是标量，但有正负，当磁感线从某一面上穿入时，磁通量为正值，穿出时即为负值。
(2)若磁感线沿两个相反方向穿过同一平面，且正向磁通量为Φ1，反向磁通量为Φ2，则穿过该平面的磁通量Φ＝Φ1－Φ2。
3．磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS。
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S。
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。
(4)当平面转过180°时，磁通量的变化量的大小ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS，而不是ΔΦ＝0。
【例3】如图所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直平面内有一根通电导线CD，已知CD∥AB。当CD竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通量将(　　)
A．逐渐增大　
B．逐渐减小
C．始终为0
D．不为0但保持不变
答案:C
解析:通电直导线产生稳定的磁场，根据安培定则判断可知：在AB的外侧磁感线向下穿过线圈平面，在AB的里侧磁感线向上穿过线圈平面，根据对称性可知，穿过线框的磁感线的总条数为零，磁通量为零，CD竖直向上平移时，穿过这个圆面的磁通量始终为零，保持不变，故A、B、D错误，C正确。
【例4】如图所示,线圈平面与水平方向夹角θ=60°,磁感线竖直向下,线圈平面面积S=0.4
m2,匀强磁场磁感应强度B=0.6
T,则:
(1)穿过线圈的磁通量Φ为多少?把线圈以cd为轴顺时针转过120°角,则通过线圈磁通量的变化量为多少?
(2)若θ=90°,穿过线圈的磁通量为多少?当θ为多大时,穿过线圈的磁通量最大?
答案:(1)0.12
Wb　0.36
Wb　(2)0　θ=0°
解析:(1)线圈在垂直磁场方向上的投影面积
S⊥=Scos
60°=0.4×
m2=0.2
m2
穿过线圈的磁通量Φ1=BS⊥=0.6×0.2
Wb=0.12
Wb。
线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直,但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反,故此时通过线圈的磁通量Φ2=-BS=-0.6×0.4
Wb=-0.24
Wb。
故磁通量的变化量ΔΦ=|Φ2-Φ1|=|-0.24-0.12|
Wb=0.36
Wb。
(2)θ=90°时,线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥=0,据Φ=BS⊥知,此时穿过线圈的磁通量为零。当θ=0°时,线圈平面与磁场垂直,此时S⊥=S穿过线圈的磁通量最大。
学生阅读课文，认真研究，然后填空，对填不出的空重新看书理解并与同桌讨论。
学生理解后记忆
学生思考讨论
并回答
学生独立完成解题过程
在教师的引导下学生分析。
学生思考讨论并在教师的引导下回答
学生练习
把读书自学的机会还给学生。
锻炼学生的逻辑思维能力
帮助学生透彻理解规律的实质。
让学生理解实际情形下所学知识是如何应用的。
锻炼学生的分析能力，
教师引导下的讨论，注重学生的讨论过程，淡化探究的结果，给学生成功的喜悦。
强化所学知识的应用。
课堂小结
梳理自己本节所学知识。
根据学生表述，查漏补缺，
板书设计
13.2《磁感应强度
磁通量》
一、磁感应强度:
1．电流元：
2．探究影响通电导线受力的因素:(1)实验原理：(2)
实验结论：
3．磁感应强度
4．定义式：B＝F/Il。
5．单位:特斯拉
6、方向：小磁针静止时N极所指的方向。
二、匀强磁场
磁感线特点:间隔相等的平行直线。
三、磁通量
1．定义:Φ＝BS。
2．拓展：投影面积S′
3．单位：韦伯
4．引申：B＝Φ/S，单位面积的磁通量
四、地磁场
教学反思
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精品试卷·第
2
页
（共
2
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