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1、2022魯科版選修(3-1)第三節(jié)《磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量》word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)過程:
問題提出
在前兩節(jié),我們通過實(shí)驗(yàn)觀察,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)
2、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)特性類似的思路來研究磁場(chǎng)的特性.為此,請(qǐng)同學(xué)們先回答兩個(gè)問題.
問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
E=
B=
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)力的方向
小磁針N極所指的方向或用通電導(dǎo)線來判斷
5.檢驗(yàn)存在的方法
3、
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
【問一:一段電阻絲拿出來,該電阻絲電阻大小客觀存在沒有?
追問1:如何讓它的屬性反映出來?
追問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無關(guān),用U/I這個(gè)不變值可量電阻大小,即R=U/I。
問二: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)大小客觀存在沒有?
追問1:如何讓它的屬性反映出來?
追問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無關(guān),用F/q這個(gè)不變的
4、值可量度A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小,即E=F/q。
問三:圖中A點(diǎn)的方向客觀存在沒有?
追問3:如何讓它的屬性反映出來?
總結(jié):A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)方向客觀存在沒有?
追問1:如何讓它的屬性反映出來?
總結(jié):A點(diǎn)磁場(chǎng)方向客觀存在,且只有一個(gè)方向。不同的小磁針放在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。
問五:如圖所示A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小客觀存在沒有?
追問1:能不能通過在A點(diǎn)換不同小磁針來量度該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度?
追問2:還有其它方法能使A點(diǎn)磁場(chǎng)
5、屬性反映出來嗎?
追問3:通電導(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)線的長(zhǎng)度L越長(zhǎng)時(shí),導(dǎo)線受到的
6、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)來說是一恒定值,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=
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)
7、度:0.8T—1.4T
地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度:0.5×10T
5.問題討論:
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:(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)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。
為了定量確定磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的
8、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,不是由圖中通過磁感應(yīng)線的條數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值,僅僅通過磁感應(yīng)線分析比較那里磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
三、磁通量:
1. 定義:穿過某一面積的磁感應(yīng)線的條數(shù),叫做穿過這個(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小:
例:如圖所示,磁感強(qiáng)度B垂直于線圈平面S、S(S>S)指向紙內(nèi),若通過線圈平面的磁通量分別為φ、φ則()
A φ=φ B φ>φ
9、
C φ<φ D 無法判斷
5.注意點(diǎn):磁通量的大小由穿過該面的磁感線的條數(shù)決定,與面積的大小無關(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) 磁通量與磁磁萬場(chǎng)力不同,計(jì)算時(shí)它與線圈的匝數(shù)無關(guān)
(4) 磁通量是標(biāo)量,但有方向,通常取從某一方向穿過該面積的磁通量為正值,則從相反方向穿過則為負(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,則穿過此線圈的磁通量為多少?若將線圈某一邊轉(zhuǎn)動(dòng)180o
10、,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S>S。
四、磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系:
穿過垂直于磁感應(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=――磁通密度,即單位面積上磁通量
磁通量變化:△Φ=△BScosθ
=B△Scosθ
=BS△(cosθ)
(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):