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普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書—物理選修3－1[人教版] 第三章 磁 場(chǎng) 3.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 ★新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 1、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義，知道B的單位是特斯拉。 2、會(huì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。 3、會(huì)用公式F=BIL解答有關(guān)問題。 （二）過程與方法 1、使學(xué)生知道物理中研究問題時(shí)常用的一種科學(xué)方法——控制變量法。 2、通過演示實(shí)驗(yàn)，分析總結(jié)，獲取知識(shí)。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來認(rèn)識(shí)一般事物的共性的科學(xué)方法。 ★教學(xué)重點(diǎn) 磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義 ★教學(xué)難點(diǎn) 磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立。 ★教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)分析法、講授法 ★教學(xué)用具： 磁鐵、電源、金屬桿、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)、投影儀、投影片 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 教師：磁場(chǎng)不僅具有方向，而且也具有強(qiáng)弱，為表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向就要引入一個(gè)物理量。怎樣的物理量能夠起到這樣的作用呢？緊接著教師提問以下問題。 （1）用哪個(gè)物理量來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？ ［學(xué)生答］用電場(chǎng)強(qiáng)度來描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。 2、電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的？其定義式是什么？ ［學(xué)生答］電場(chǎng)強(qiáng)度是通過將一檢驗(yàn)電荷放在電場(chǎng)中分析電荷所受的電場(chǎng)力與檢驗(yàn)電荷量的比值來定義的，其定義式為E=。 過渡語：今天我們用相類似的方法來學(xué)習(xí)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。 （二）進(jìn)行新課 1、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 教師：電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是客觀存在的。電場(chǎng)有強(qiáng)弱和方向，磁場(chǎng)也有強(qiáng)弱和方向。大家想一下，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是如何規(guī)定的？對(duì)研究磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向你有何啟發(fā)？ 學(xué)生：規(guī)定正電荷所受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。場(chǎng)強(qiáng)的方向是從電荷受力的角度規(guī)定的。小磁針放入磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)力的作用，因此，磁場(chǎng)的方向可以從小磁針受力的角度規(guī)定。 教師指出：在磁場(chǎng)中的任一點(diǎn)，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，亦即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。 教師：磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小能否從小磁針受力的情況來研究？ 學(xué)生討論：不能。因?yàn)樾〈裴槻粫?huì)單獨(dú)存在一個(gè)磁極，小磁針靜止時(shí)，兩個(gè)磁極所受合力為零，因此無法從小磁針受力的角度確定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。既無法定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 教師：那我么如何研究磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小呢？ 學(xué)生：從電流在磁場(chǎng)中受力的角度去研究。 2、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 教師指出：在物理學(xué)中，把很短一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL叫做電流元。但要使導(dǎo)線中有電流，就要把它連接到電源上，所以孤立的電流元是不存在的。那我們?cè)鯓友芯看艌?chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度呢？ 學(xué)生討論：可以在磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向都相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，研究較長(zhǎng)的一段通電導(dǎo)線的受力情況，從而推知一小段電流元的受力情況。 [演示實(shí)驗(yàn)] 如圖所示，三塊相同的蹄形磁鐵并列放置，可以認(rèn)為磁極間的磁場(chǎng)是均勻的，將一根直導(dǎo)線懸掛在磁鐵的兩極間，有電流通過時(shí)導(dǎo)線將擺動(dòng)一個(gè)角度，通過這個(gè)角度我們可以比較磁場(chǎng)力的大小，分別接通“2、3”和“1、4”可以改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度，電流強(qiáng)度由外部電路控制。 （1）先保持導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小。 ［學(xué)生分析得出結(jié)論］通電導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí)，電流越大，導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力就越大。 （2）然后保持電流不變，改變導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度。 ［學(xué)生分析得出結(jié)論］電流一定時(shí)，通電導(dǎo)線越長(zhǎng)，磁場(chǎng)力越大。 教師講解：精確的實(shí)驗(yàn)表明，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力的大小，既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與I和L的乘積成正比，用公式表示為F=BIL，式中B為比例系數(shù)。 教師問：B有何物理意義呢？ ［演示］在不同的蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中做上面的實(shí)驗(yàn)。 ［教師引導(dǎo)學(xué)生分析計(jì)算得］ （1）在同一磁場(chǎng)中，不管I、L如何改變，比值B總是不變的。 （2）I、L不變，但在不同的磁場(chǎng)中，比值B是不同的。 可見，B是由磁場(chǎng)本身決定的，在電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L相同的情況下，電流所受的磁場(chǎng)力越大，比值B越大，表示磁場(chǎng)越強(qiáng)。 師生總結(jié)，得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義： 磁感應(yīng)強(qiáng)度 ①定義 在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度。 即 說明：如果導(dǎo)線很短很短，B就是導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 ②物理意義：磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。 ③單位：在國(guó)際單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，國(guó)際符號(hào)是T。 1 T=1 ④方向：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量。在磁場(chǎng)中的任一點(diǎn)，小磁針北極受力的方向，亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，亦即磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。 （投影）讓學(xué)生了解特斯拉。 （投影）了解一些磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 （四）實(shí)例探究 ☆對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解 【例1】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是（ ） A．通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B．通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 C．放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān) 解析：正確答案是D。因?yàn)榇艌?chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)。所以A選項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確。 因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故B選項(xiàng)錯(cuò)，對(duì)C選項(xiàng)雖然勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等，但當(dāng)導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同時(shí)，磁場(chǎng)力是不相同的（導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)受磁場(chǎng)力最大，與磁場(chǎng)平行時(shí)受磁場(chǎng)力為零），而Ｃ選項(xiàng)中沒有說明導(dǎo)線在各個(gè)位置的取向是否相同，所以Ｃ選項(xiàng)錯(cuò)。 答案：D 說明：（1）磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與通電導(dǎo)線的受力無關(guān)，由磁場(chǎng)本身決定。（2）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，還跟導(dǎo)線的位置取向有關(guān)。 【例2】下列說法中錯(cuò)誤的是（ ） A．磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，就是通以電流I、長(zhǎng)為L(zhǎng)的一小段導(dǎo)線放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導(dǎo)線放在某處不受磁場(chǎng)力作用，則該處一定沒有磁場(chǎng) C．一小段通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中A處時(shí)受磁場(chǎng)力比放在B處大，則A處磁感應(yīng)強(qiáng)度比B處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大 D．因?yàn)锽 =F／IL，所以某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與放在該處的通電小段導(dǎo)線IL乘積成反比 答案：ABCD 【例3】一根導(dǎo)線長(zhǎng)0.2m，通過3A的電流，垂直放入磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力是610-2N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是_____T；如果該導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是_____T。 解析：由磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式 得 T=0.1T 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流都減小一半，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不變，仍為0.1T。 答案：0.1T；0.1T ★課余作業(yè) 1、課下閱讀課本第89頁科學(xué)漫步《地球磁場(chǎng)與古地質(zhì)學(xué)》 2、完成P90“問題與練習(xí)”第1、2、3題。 ★教學(xué)體會(huì) 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。