2019-2020年高中物理《3.12 磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量》教案 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理《3.12 磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量》教案 新人教版選修3-1 【基本內(nèi)容】 一、磁感應(yīng)強(qiáng)度（B） 1．意義：物理學(xué)中用磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 2．定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向放置的通電直導(dǎo)線(xiàn)，所受的安培力F與電流I和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度L的乘積IL（電流元）的比值，叫做磁感應(yīng)強(qiáng)度。定義式： 3．方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是矢量，其方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。即磁感應(yīng)強(qiáng)度方向規(guī)定為該點(diǎn)小磁針N所受的磁場(chǎng)力方向。 4．單位：在國(guó)際單位制中的單位是“特斯拉”，簡(jiǎn)稱(chēng)“特”，符號(hào)是“T”。 二、磁通量（φ） 5．定義：我們把磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟與磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的乘積，叫做穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量。 6．計(jì)算式：φ=BS cosθ。θ是B與S的夾角。當(dāng)B⊥S時(shí)：φ=BS 。 7．單位：在國(guó)際單位制中的單位是“韋伯”，簡(jiǎn)稱(chēng)“韋”，符號(hào)是“Wb”。 8．物理意義：穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)條數(shù)。 9．磁通量是標(biāo)量：無(wú)方向，但有正負(fù)。在規(guī)定磁感線(xiàn)沿某方向穿過(guò)平面時(shí)磁通量為正，則沿反方向穿過(guò)即為負(fù)。 10．磁通密度（B的大?。捍怪贝┻^(guò)單位面積的磁感線(xiàn)條數(shù)。B=Φ/S 【典例分析】 例1．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，下列說(shuō)法中正確的是　（　　?。? A．磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測(cè)定：把一小段通電導(dǎo)線(xiàn)放在該點(diǎn)時(shí)，受到的磁場(chǎng)力F與該導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度L、通過(guò)的電流I乘積的比值即為磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．一小段通電導(dǎo)線(xiàn)在空間某處不受磁場(chǎng)力的作用，那么該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C．磁感應(yīng)強(qiáng)度只是定義式，它的大小取決于場(chǎng)源以及磁場(chǎng)中的位置，與F、I、L以及通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)的方向無(wú)關(guān) D．通電導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的方向就是磁場(chǎng)的方向 [解析] （1）根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，通電導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)為“在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線(xiàn)”．A選項(xiàng)未注明導(dǎo)線(xiàn)放置方向，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤； （2）當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)放置方向與電流平行時(shí)，不受磁場(chǎng)力作用，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤； （3）磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是唯一確定的，與放入該點(diǎn)的電流元無(wú)關(guān)，C選項(xiàng)正確； （4）根據(jù)探究實(shí)驗(yàn)可知，電流元受磁場(chǎng)作用力方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向不同，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 注意：磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝F／IL是反映磁場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量，是利用比值法定義的，是定義式而不是決定式．磁場(chǎng)中各處的B值是唯一確定的，與放入該點(diǎn)的電流元的大小、方向均無(wú)關(guān)． 例2．為測(cè)定磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在磁場(chǎng)中該處垂直于磁場(chǎng)方向放入一直線(xiàn)電流，多次改變導(dǎo)線(xiàn)中的電流，并將電流的數(shù)值進(jìn)行記錄。下列四幅圖象表現(xiàn)的是磁場(chǎng)該處磁感應(yīng)強(qiáng)度B與通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流I（或1／I）的關(guān)系圖線(xiàn)，其中正確的是哪一幅或哪幾幅？說(shuō)明理由。 　　　 [解析] （1）由磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式，看上去好象B與I成反比，B與成正比，從而選A、B兩個(gè)答案。 （2）其實(shí)磁場(chǎng)某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小僅由磁場(chǎng)本身性質(zhì)決定，與電流元及其受到的磁場(chǎng)作用力無(wú)關(guān)，及磁場(chǎng)中某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不隨電流變化，故應(yīng)選CD兩個(gè)正確答案。 例3．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T，單匝線(xiàn)圈邊長(zhǎng)ab=30cm、bc=30cm，某線(xiàn)圈由圖示位置以ab為軸，自cd邊向上轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)37角時(shí)，磁通量變化多少?（圖中矩形線(xiàn)圈平面邊與磁感線(xiàn)垂直，sin37=0.6。） [解析] （1）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中計(jì)算磁通量時(shí)，因公式中面積S要與磁場(chǎng)方向相垂直，所以在沒(méi)轉(zhuǎn)前的磁通量為 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)之后，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為 Φ2=BScos370=0.20.30.30.8Wb=1.4410-2 Wb （3）磁通量變化為 ⊿Φ=Φ2-Φ2=﹣3.610-3 Wb 負(fù)號(hào)表示磁通量減少。 注意：磁通量的計(jì)算，一定要注意研究的平面要與磁場(chǎng)垂直，否則就要將這個(gè)平面在垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)行投影。 【知識(shí)檢測(cè)】 1．關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度定義式，下列說(shuō)法中正確的是 （　　?。? A．電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B．電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B可能大于或等于 C．磁場(chǎng)中電流元受力大的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D．以上說(shuō)法都不正確 2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T，下面哪個(gè)單位與1T單位相同？（ ） A．1kg／As2　　B．1kgm／As2　　C．1kgm2／s2　　D．1N／Am 3．某地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是4.010－5T，一根長(zhǎng)為500m的電線(xiàn)，電流為10A，該導(dǎo)線(xiàn)可能受到磁場(chǎng)的作用力為（ ） A．0　　　　B．0.1N　　　　C．0.3N　　　　D．0.4N 4．下列關(guān)于磁通量的說(shuō)法中正確的是：（　　?。? A．當(dāng)置于磁場(chǎng)中的平面垂直于磁場(chǎng)方向的時(shí)候，穿過(guò)平面的磁通量最小 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度也叫做磁通密度 C．穿過(guò)平面的磁通量小，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定也小 D．穿過(guò)平面的磁通量為零，該平面所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零 5．一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)約束在長(zhǎng)方體內(nèi)，它的截面是矩形abcd，如圖，ab = 40cm，bc = 30cm。一根通入5A電流的直導(dǎo)線(xiàn)AC長(zhǎng)為60cm，在紙面內(nèi)平行bc方向安放時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力大小為0.3N。當(dāng)這條通電導(dǎo)線(xiàn)處于紙面內(nèi)時(shí)，能受到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的最大磁場(chǎng)力是多少？ 6．用長(zhǎng)度為0.8m的細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)圍成一個(gè)正方形的線(xiàn)框，將它放入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直。已知這個(gè)磁場(chǎng)的磁通密度為4.0 10－2Wb／m2，當(dāng)線(xiàn)框轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量的變化量是多大? [答案] 1．B 2．AD 3．AB 4．BD 5．0.5N 6．3.210-3 Wb 【課外閱讀】 磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁場(chǎng)強(qiáng)度是描述磁介質(zhì)中磁場(chǎng)的一個(gè)輔助物理量。常用符號(hào)H表示，定義為H=(B/μo)-M式中B是磁感應(yīng)強(qiáng)度；M是磁化強(qiáng)度；μo是真空磁導(dǎo)率。在線(xiàn)性各向同性磁介質(zhì)中，M與H成正比，即M＝xmH，xm是磁介質(zhì)的磁化率。于是上式表為B＝μo（1＋xm）H＝μoμrH式中μr＝1＋xm稱(chēng)為磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，上式是表征介質(zhì)磁化性質(zhì)的介質(zhì)方程。 磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H是為了磁場(chǎng)的安培環(huán)路定理得到形式上簡(jiǎn)化而引入的輔助物理量。它的物理意義類(lèi)似于電位移矢量D。從定義的操作方面來(lái)看，磁感應(yīng)強(qiáng)度是完全只是考慮磁場(chǎng)對(duì)于電流元的作用，而不考慮這種作用是否受到磁場(chǎng)空間所在的介質(zhì)的影響，這樣磁感應(yīng)強(qiáng)度就是同時(shí)由磁場(chǎng)的產(chǎn)生源與磁場(chǎng)空間所充滿(mǎn)的介質(zhì)來(lái)決定的。相反，磁場(chǎng)強(qiáng)度則完全只是反映磁場(chǎng)來(lái)源的屬性，與磁介質(zhì)沒(méi)有關(guān)系。這兩個(gè)概念在實(shí)際運(yùn)用中各有其方便之處。在國(guó)際單位制（SI）中，磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位是安培／米（A／m）。