物理2 磁感应强度 磁通量教学设计

这是一份物理2 磁感应强度 磁通量教学设计，共5页。

《磁感应强度 磁通量》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修3模块中“磁场与电磁波初步”主题下的内容。课程标准要求为：了解磁感应强度，会用磁感线描述磁场。知道磁通量。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：知道磁场有强弱，知道磁感应强度是用于描述磁场强弱的物理量，有大小和方向。知道磁通量是描述磁感线通过某一面条数多少的物理量，通过该面磁感线越多，该处磁感应强度越大，即磁感线越密，磁感应强度越大。
磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是学习的重点。学习磁感应强度概念，可以将磁场和电场进行类比，启发学生回忆电场强度的定义方法，利用相同的方法引入电流元含义和磁感应强度的概念。教材用电流元所受磁场力和电流元的比值定义磁感应强度，符合中学生的认知水平，进一步深化用物理量之比定义新概念的思维方法。磁通量是学习电磁感应的基础，比较抽象，学生理解其物理意义比较困难，随着后续知识的学习有一个循序渐进的理解过程。本节的教学重点是磁感应强度概念的建立，理解磁感应强度的物理意义。
学生在静电场部分学习了在电场中引入试探电荷，通过研究试探电荷受到的静电力与试探电荷电量的关系定义了电场强度概念，磁感应强度的引入可类比电场强度的定义，分析小磁针受力特点不可测量，而载流导线受力容易测量，研究载流导线在磁场中受到的力的变化特点，定义磁感应强度B为载流导线受到的力F与电流元IL的比值。中学生喜欢进行实验探究，热爱亲自动手操作，课前要准备好实验器材，通过演示实验吸引学生的学习兴趣，将概念建立在对实验数据的分析上，培养学生的科学探究素养。
1.学生通过实验、类比和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。
2.学生进一步体会通过比值定义物理量的方法。
3.学生理解磁感应强度的定义和定义式，知道其方向和单位。
教学重点：磁感应强度的定义及条件、磁通量含义
教学难点：磁感应强度概念的建立、对磁通量物理意义的理解
教学方法：实验探究法、启发式教学、合作与探究
1.演示实验：磁场的强弱和方向
用自制电磁铁（五寸长的铁钉，绕上漆包线）吸引大头针，改变电流大小，吸引大头针的多少不同，说明磁性的强弱不同。
用小磁针检验电磁铁极性，说明不同位置磁场的方向不同，小磁针静止时N极所指的方向为磁场的方向。
2.复习类比
电场→试探电荷→检验电场的强弱→电场强度。
检验磁场的强弱，选什么作为研究对象呢？
讨论小磁针还是通电导线，因N极不能单独存在，不可能测量N极受力大小，确认选用很短一段通电导线，但引入的通电导线不能影响原来的磁场分布。
在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积叫作电流元（模型法）。
1.实验探究
（先由学生分组实验得出定性结果，然乎由教师演示得出半定量结果。）
（1）实验目的：探究影响通电导线受力的因素可能是什么？
（2）猜想：影响通电导线受力的因素可能是什么？
（磁场强弱、电流大小、导线长度及摆放角度）
（3）知识准备：用控制变量法，只改变一个因素，研究其对导线受磁场力的影响。
蹄形磁铁两极之间较小范围内，可认为磁场强弱和方向处处相同，即匀强磁场。当悬线摆角很小时，偏移距离d可以表示磁场力F的大小（转化法）。线圈平衡时，受力如图：
F=mgtanθ，当θ很小时，有tanθ≈sinθ= eq \f(d,l) F=mg eq \f(d,l) ∝d。
通过增加条形磁铁的数量改变通电导线在磁场中的长度，保持通电导线与磁场方向垂直，磁场力最大。通电导线与磁场方向平行，磁场力为零。
（4）实验器材：蹄形磁铁五块，线圈（带轻质柔软导线）、滑动变阻器、电流表、电源、导线、开关、铁架台（底座上带有刻度尺的木槽）等。
（5）实验步骤：
①按图连接实验装置
②保持磁场和直导线长度不变，改变电流大小，逐个记录导线的偏移距离d（通过木槽旁的刻度尺读取）
借助数表软件，作出d-I图像。结论：通电导线与磁场方向垂直时，受力的大小F与导线中的电流I成正比。
③保持磁场和导线中的电流不变（I=0.04A），改变磁场中的那一部分通电直导线的长度，逐个记录导线的偏移距离d。
借助数表软件，作出d-L图像。实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，受力大小F与导线的长度L成正比。
（6）实验结果：实验表明，通电导线与磁场方向垂直时，受力的大小与导线的长度L、导线中的电流I成正比，用公示表示为F=ILB。
（由F=ILB得出B= eq \f(F,IL) ，建立磁感应强度的概念）
2.磁感应强度B
（1）物理意义：描述磁场的强弱和方向。
（2）定义：电流元IL受到的最大磁场力F与电流元IL的比值叫作磁感应强度（比值定义法）
（3）定义式：B= eq \f(F,IL) （通电导线与磁场方向垂直）
（4）单位：特斯拉 ，符号T，1T=1N/（A·m）
（5）方向：磁感应强度是矢量，物理学中把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场的方向。
（6）了解一些磁场的磁感应强度
3.应用
用原实验装置检验蹄形磁铁两极之间不同位置磁场的强弱，保持电流大小、导线长度一定，偏移距离d越大，即磁场力越大，表明该处的磁场越强。
（三）总结反思
本节课，你有什么收获？
磁场 —— 电场
电流元IL —— 检验电荷q
↓ 受力 ↓受力
磁感应强度B——电场强度E
B = eq \f(F,IL) —— E= eq \f(F,q)
§ 13.2 磁感应强度 磁通量
电流元：IL
通电导线受力：
导线长度一定，F∝I
F∝IL
电流大小一定，F∝L
磁感应强度：
定义：电流元IL受到的磁场力F与电流元IL的比值
表达式B= eq \f(F,IL)
单位：特斯拉 1T=1N/（A·m）
方向：小磁针静止时N极的指向
本节课以生动有趣的演示实验，采用类比引入新课，与本课题密切相关。激发了学生的好奇心和求知欲，调动了学生学习的自主性、能动性和创造性，引导学生去观察、分析和思考，使学生认识到磁场有强弱和方向。类比电场强度的建立过程，使学生明确找出描述磁场强弱和方向的物理量是本节课的主要任务，进一步激发学生去思考。在这节课中，结合教学运用了观察、实验、分析、推理、演绎、归纳等科学方法，在探究影响通电导线受力因素的实验中，运用了科学猜想、控制变量法和转换法；又如分析实验结果，建立磁感强度概念运用了归纳法、类比法和比值定义法。总结时运用类比，强化了学生对电场强度和磁感应强度建立过程的理解。总之，通过本节课教学，提升了学生的科学思维方法。I/A
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