魯科版選修(3-1)第三節(jié)《磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量》教案

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1、 最新魯科版選修 (3-1) 第三節(jié)《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》教案 教學(xué)目的 ：理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念 . 記住磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位 ,知道磁場(chǎng)的特點(diǎn) , 知道磁通量 記住磁通量的單位。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析 ,掌握新概念 ,培養(yǎng)學(xué)生觀察 .思考 . 歸 納的邏輯思維能力 .使學(xué)生學(xué)會(huì)類比法 .用比值定義物理量的方法等常見(jiàn)的物理 方法 . 重點(diǎn)難點(diǎn)： 磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念的理解 ,磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 教 具：大的蹄形磁鐵、線圈、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線、電鍵、穩(wěn)壓電源等。 教學(xué)過(guò)程 : 問(wèn)題提出 在前兩節(jié) , 我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察

2、 , 提出假設(shè) , 運(yùn)用類比方法 , 明確了磁場(chǎng)的起源 ; 規(guī)定了磁場(chǎng) 方向 ; 引入磁感應(yīng)線 , 形象地描述了磁場(chǎng) ; 掌握了運(yùn)用安培定則確定直線電流 . 環(huán)型電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向等知識(shí) . 磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣都是物質(zhì) . 我們?cè)陔妶?chǎng)一章中研究了電場(chǎng)的最 基本的特性及描述這一基本特性的物理量 . 這一節(jié)我們將按照研究電場(chǎng)特性類似的思路來(lái)研究磁場(chǎng)的特性 . 為此 , 請(qǐng)同學(xué)們先回答兩個(gè)問(wèn)題 . 問(wèn) 1: 電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最基本的屬性是什么？電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比較： 電 場(chǎng) 磁 場(chǎng) 1．描述場(chǎng)特性的物理量 電場(chǎng)強(qiáng)度 E 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 2．定 義

3、 E＝ qF B＝ ILF 3．物理量的性質(zhì) 矢量 矢量 4．方向 正檢驗(yàn)電荷所受電場(chǎng) 小磁針 N 極所指的方向 力的方向 或用通電導(dǎo)線來(lái)判斷 5．檢驗(yàn)存在的方法 放入檢驗(yàn)電荷 放入小磁針或通電導(dǎo)線 一、磁感應(yīng)強(qiáng)度 【問(wèn)一：一段電阻絲拿出來(lái) ,該電阻絲電阻大小客觀存在沒(méi)有？ 追問(wèn) 1 ：如何讓它的屬性反映出來(lái)？ 追問(wèn) 2：若電壓 U 在不斷變化 ,觀察到電流 I 的也隨之變化 ,電阻的大小變化嗎？ 總結(jié)：電阻的大小是導(dǎo)體的屬性 ,與電壓 U、電流 I 無(wú)關(guān) ,用 U ／ I 這個(gè)不變值可量電阻大

4、小 ,即 R＝ U ／I 。 問(wèn)二：如圖所示 ,一個(gè)電量為 Q 的點(diǎn)電荷存在 , 空間 A 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小客觀存在沒(méi)有？ 追問(wèn) 1 ：如何讓它的屬性反映出來(lái)？ 追問(wèn) 2 ：q 不斷變化 ,同時(shí)觀察到庫(kù)侖力 F 也隨之變化 ,A 點(diǎn) 的 場(chǎng) 強(qiáng)大小變化？總結(jié)： A 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小是＋ Q 的屬性 ,與電量 q、庫(kù)侖力 F 無(wú)關(guān) ,用 F／ q 這個(gè) 不變的值可量度 A 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小 ,即 E＝ F／q 。 問(wèn)三：圖中 A 點(diǎn)的方向客觀存在沒(méi)有？ 1 / 4 追問(wèn) 3 ：如何讓它的屬性反映出來(lái)？ 總結(jié)： A

5、點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向客觀存在 ,且只有一個(gè)方向 ,＋ q 受力方向始終不變 ,可以確定＋ q 的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向。 問(wèn)四：如圖所示 ,一個(gè)通電螺線管存在 ,空間 A 點(diǎn)磁場(chǎng)方向客觀存在沒(méi)有？ 追問(wèn) 1：如何讓它的屬性反映出來(lái)？ 總結(jié)： A 點(diǎn)磁場(chǎng)方向客觀存在 ,且只有一個(gè)方向。不同的小磁針?lè)旁?A 點(diǎn)北極受力方向始終一致 , 可以確定小磁針北極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)方向。 問(wèn)五：如圖所示 A 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小客觀存在沒(méi)有 ？ 追問(wèn) 1 ：能不能通過(guò)在 A 點(diǎn)換不同小磁針來(lái)量度該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度？ 追問(wèn) 2 ：還有其它方法能使 A 點(diǎn)磁場(chǎng)屬性反映出來(lái)嗎？ 追問(wèn) 3 ：通

6、電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受力嗎？ 實(shí)驗(yàn)演示 1：通電導(dǎo)線的通電方向與 A 點(diǎn)磁場(chǎng)方向一致 ,通電導(dǎo)線不受力 實(shí)驗(yàn)演示 2：通電導(dǎo)線的通電方向與 A 點(diǎn)磁場(chǎng)方向成一定角 ,通電導(dǎo)線受力小 實(shí)驗(yàn)演示 3：通電導(dǎo)線的通電方向與 A 點(diǎn)磁場(chǎng)方向垂直 ,通電導(dǎo)線受力最大 】 根據(jù)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力 , 如何用類比的方法來(lái)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度呢？ 1．實(shí)驗(yàn)證明：磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)？有什么樣的關(guān)系？如何用這些物理量來(lái)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度？ 用通電導(dǎo)線放入磁場(chǎng)中研究其受力情況： 當(dāng)通電導(dǎo)線通入的電流 I 越大時(shí) , 導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也越大當(dāng)通電導(dǎo)線的

7、長(zhǎng)度 L 越長(zhǎng)時(shí) , 導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也越大 當(dāng)改變導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向的夾角改變時(shí) , 導(dǎo)線的磁場(chǎng)力也改變 大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明：磁場(chǎng)力 F 與電流強(qiáng)度 I 和導(dǎo)線長(zhǎng)度 L 乘積之比 , 對(duì)磁場(chǎng)中某一點(diǎn)來(lái)說(shuō)是一恒定值 , 對(duì)磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)比值不同。 此比值反映了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用的特點(diǎn) , 反映發(fā)了磁場(chǎng)強(qiáng)弱。 2 ．定義式： B＝ F IL 通電導(dǎo)線是否任意放置？注意點(diǎn)： L：很短 , 相當(dāng)于一點(diǎn) B ：為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 1．方向：該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 , 即為小磁針 N 極所指方向 , 2．單位：在國(guó)際單位制

8、中 B 單位為 T 永久磁鐵附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B： 0.4T －0.7T 電機(jī)、變壓器的鐵芯的磁感應(yīng)強(qiáng)度： 0.8T —1.4T 地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度： 0.5 10 4 T 5. 問(wèn)題討論： 例：磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直的通電導(dǎo)線 , 它的電流是 2.5A, 導(dǎo)線長(zhǎng)度為 1cm,受到的磁 場(chǎng)力為 510N, 問(wèn)：（ 1）這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多少？（ 2）如果把通電導(dǎo)線的電流強(qiáng)度 增大到 5A, 這一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和磁場(chǎng)力 F 各是多少？（ 3）如果讓通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向, 這時(shí)

9、B、 F 各是多大？ 例 2：如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用 , 該處是否一定沒(méi)有磁場(chǎng)呢？ 二、磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 ： 磁感應(yīng)線的疏密程度反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱 , 即也就反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 2 / 4 為了定量確定磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系 , 物理學(xué)中規(guī)定：在垂直于磁場(chǎng)方向面積上磁感應(yīng)線的條數(shù)跟那里的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值相同。但一般在畫(huà)圖中磁感應(yīng)線條數(shù)可以 是這個(gè)若干倍 , 不是由圖中通過(guò)磁感應(yīng)線的條數(shù)來(lái)得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值 , 僅僅通過(guò)磁感應(yīng)線分析比較那里磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 三、磁通量：

10、 1．定義：穿過(guò)某一面積的磁感應(yīng)線的條數(shù) , 叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量 2．符號(hào)： Φ 3．表達(dá)式： 4．單位：韋伯 ,Wb 例：下列幾種情況下的磁通量的大?。? 例：如圖所示 , 磁感強(qiáng)度 B 垂直于線圈平面 S1 、 S2 (S 2＞S1 ) 指向紙內(nèi) , 若通 過(guò)線圈平面的磁通量分別為 φ 1 、 φ 2 則（） A φ 1 ＝ φ 2 B φ 1 ＞ φ 2 C φ 1 ＜ φ 2 D 無(wú)法判斷 5．注意點(diǎn)：磁通量的大小由穿過(guò)該面的

11、磁感線的條數(shù)決定 , 與面積的大小無(wú)關(guān)。 6．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的大小可以用公式 Φ＝ BS 計(jì)算 , 在使用此公式時(shí) , 注意： （ 1） 磁場(chǎng)必須是勻強(qiáng)磁場(chǎng) （ 2） 磁感線與線圈平面須垂直 , 不垂直須取投影面積 （ 3） 磁通量與磁磁萬(wàn)場(chǎng)力不同 , 計(jì)算時(shí)它與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān) （4） 磁通量是標(biāo)量 , 但有方向 , 通常取從某一方向穿過(guò)該面積的磁通量為正值 , 則從相反方向穿過(guò)則為負(fù)值 。 例：某一線圈的截面積為 0.1 ㎡, 匝數(shù)為 100 匝 , 垂直于磁場(chǎng)方向放入磁感強(qiáng)度為 5T 的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)中 , 則穿過(guò)此線

12、圈的磁通量為多少？若將線圈某一邊轉(zhuǎn)動(dòng) 180o, 則磁通量的改變量為多 少？ 例：試比較 A、 B 兩線圈的磁通量的大小 , 已知 SA ＞ S B 。 四、磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系 ： 穿過(guò)垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的單位面積的磁感應(yīng)線的條數(shù)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B, 所以在勻 強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的面積 S 的磁通量 Φ 。 Φ ＝ BS 如果平面不垂直于磁場(chǎng)方向 , 則應(yīng)把平面投影到垂直磁場(chǎng)的面上即 Φ ＝ BScosθ 由公式可知： B＝ S ――磁通密度 , 即單位面積上磁通量 磁通量變化：△ Φ ＝△ BScosθ

13、 ＝B△ Scosθ 3 / 4 ＝BS△（ cos θ ） （ 1）磁場(chǎng)的變化 （ 2）面積的變化 （ 3）面積 S 與 B 方向的夾角變化 課堂練習(xí) ： 布置作業(yè) ： 4 / 4