【教案】磁感應(yīng)強(qiáng)度+磁通量（教學(xué)設(shè)計(jì)）（人教版2019必修第三冊(cè)）

第2節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)內(nèi)容包括磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量?jī)刹糠帧４鸥袘?yīng)強(qiáng)度是電磁學(xué)的基本概念之一，是本章的重點(diǎn)。由于前一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)一些磁場(chǎng)的知識(shí)，可以繼續(xù)將磁場(chǎng)和電場(chǎng)進(jìn)行類(lèi)比，啟發(fā)學(xué)生回憶電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法，形成磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。教科書(shū)用小磁針N極受力的方向定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，用電流元所受磁場(chǎng)力與電流元之比定義磁感應(yīng)強(qiáng)度，符合中學(xué)生的認(rèn)知水平。教師要進(jìn)一步滲透引入探測(cè)物描述“場(chǎng)”性質(zhì)的方法。磁通量是學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)，比較抽象，學(xué)生理解其物理意義比較困難，隨著后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)會(huì)有一個(gè)循序漸進(jìn)的理解過(guò)程。學(xué)情分析學(xué)生在初中的學(xué)習(xí)中已經(jīng)對(duì)磁場(chǎng)的基本概念有了定性的認(rèn)識(shí)，但沒(méi)有進(jìn)行過(guò)定量的研究。在靜電場(chǎng)部分的學(xué)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)歷了引入電場(chǎng)強(qiáng)度的學(xué)習(xí)，對(duì)建立物理模型，對(duì)其進(jìn)行分析進(jìn)而引入相關(guān)物理量來(lái)描述場(chǎng)的研究思路有了一定的了解。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)磁場(chǎng)中垂直磁場(chǎng)方向的電流元進(jìn)行受力分析，進(jìn)而引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的思路能比較容易接受。但這里要注意對(duì)引入電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的不同之處進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。磁通量部分，學(xué)生對(duì)磁通量的定義能比較順暢地接收，但對(duì)與磁場(chǎng)成角度的平面的有效面積的相關(guān)問(wèn)題會(huì)存在一定困難。同時(shí)，學(xué)生對(duì)引入磁通量的意義也會(huì)有一定的疑問(wèn)。這里可以就此設(shè)疑，引出下一節(jié)對(duì)電磁感應(yīng)初步知識(shí)的介紹。教學(xué)目標(biāo)1、在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，類(lèi)比電場(chǎng)強(qiáng)度，定義描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量一一磁感應(yīng)強(qiáng)度，并進(jìn)一步體會(huì)微元法和利用物理量之比定義物理量的方法。2、知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，知道其方向，大小、定義式和單位。會(huì)用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3、知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)。4、知道磁通量，會(huì)計(jì)算在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通過(guò)某一面積的磁通量。5、了解中國(guó)古代在指南針使用方面的情況，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義。教學(xué)難點(diǎn)：尋找描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入【提問(wèn)】巨大的電磁鐵能吸起成噸的鋼鐵，通過(guò)電磁力的作用列車(chē)也可以懸浮起來(lái)，而小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘——磁場(chǎng)有強(qiáng)弱之分。那么，我們?cè)鯓佣康孛枋龃艌?chǎng)的強(qiáng)弱呢？【提問(wèn)】電場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？【提問(wèn)】相似的，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)是什么？【提問(wèn)】如何描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？【提問(wèn)】如何描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向？能否類(lèi)似電場(chǎng)的研究方法,分析磁體或電流在磁場(chǎng)中所受的力,找出表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量？思考。思考并回答：對(duì)放入其中的電荷有電場(chǎng)力的作用。思考并回答：對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁力的作用思考并回答：用電場(chǎng)強(qiáng)度描述，試探電荷所受電場(chǎng)力跟電荷量的比值，正試探電荷的受力方向。思考。在學(xué)生以往熟系的情景的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出定量的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)比電場(chǎng)的方式，引出怎樣描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的問(wèn)題，引出本節(jié)課主題。環(huán)節(jié)一探究磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的？【提問(wèn)】磁場(chǎng)的方向是怎樣規(guī)定的？【提問(wèn)】電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小是怎樣定義的？【提問(wèn)】能否用測(cè)量N極受力的大小來(lái)確定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？【提問(wèn)】磁場(chǎng)除對(duì)磁體有作用力外，還對(duì)誰(shuí)有作用力？【提問(wèn)】能否用很小一段通電導(dǎo)體來(lái)檢驗(yàn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？【講述】電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL。注意：①電流源是理想模型，②不存在孤立的電流元，③可以用較長(zhǎng)的通電導(dǎo)線來(lái)檢驗(yàn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)?！咎釂?wèn)】通電導(dǎo)線所受到的磁場(chǎng)力與什么有關(guān)呢？【提問(wèn)】要怎樣研究這些因素對(duì)磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線的受力的影響呢？【提問(wèn)】需要控制哪些變量？【提問(wèn)】怎樣得到勻強(qiáng)磁場(chǎng)？【提問(wèn)】怎樣改變電流的大?。俊咎釂?wèn)】L怎樣改變呢？【演示實(shí)驗(yàn)】①保持導(dǎo)體長(zhǎng)度L不變，改變電流的大小?，F(xiàn)象：電流I增大，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度增大；電流I減小，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度減小。②保持電流I不變，改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度。現(xiàn)象：通電導(dǎo)線L變長(zhǎng)，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度增大；通電導(dǎo)線L變短，導(dǎo)線擺動(dòng)的角度減小?！静シ乓曨l】探究影響通電導(dǎo)線受力的因素?！局v述】精確的實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，當(dāng)L不變，I越大，F(xiàn)越大，即F∝當(dāng)I不變，L越長(zhǎng)，F(xiàn)越大，即F∝→F即：通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，它受力的大小既與導(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IL成正比?！咎釂?wèn)】將F∝IL寫(xiě)成等式是什么樣的？→F＝BIL。式中B與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流的大小都沒(méi)有關(guān)系。但是，在不同情況下，B的值是不同的:即使是同樣的I、l,在不同的磁場(chǎng)中，或在非均勻磁場(chǎng)的不同位置，一般說(shuō)來(lái)，導(dǎo)線受的力也是不一樣的?？磥?lái)，B正是我們要尋找的能表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量——磁感應(yīng)強(qiáng)度。回憶并回答：規(guī)定正試探電荷的受力方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的方向。回憶并回答：規(guī)定小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)的方向?；貞洸⒒卮穑弘妶?chǎng)中某點(diǎn)的試探電荷所受電場(chǎng)力與其電荷量的比值，E=思考并回答：不能。因?yàn)镹極不能單獨(dú)存在。小磁針靜止時(shí)所受的合力為零，因而不能用測(cè)量N極受力的大小來(lái)確定磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。思考并回答：通電導(dǎo)體。思考。領(lǐng)會(huì)電流元的概念。思考并回答：影響通電導(dǎo)線受力的因素：磁場(chǎng)、放置位置、電流大小、磁場(chǎng)中導(dǎo)線長(zhǎng)度。思考并回答：控制變量法。思考并回答：相同的磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直。思考并回答：當(dāng)磁鐵較寬時(shí)，可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)。思考并回答：滑動(dòng)變阻器可以改變電流的大小。思考并回答：改變導(dǎo)線接入電路中的長(zhǎng)度。觀察實(shí)驗(yàn)，歸納結(jié)論。觀看視頻。思考領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。思考，領(lǐng)會(huì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入方法。先復(fù)習(xí)定義電場(chǎng)強(qiáng)度的方法，為后續(xù)定義磁感應(yīng)強(qiáng)度做鋪墊。強(qiáng)調(diào)試探電荷的理想化物理模型特征。設(shè)問(wèn)猜想定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法，從磁場(chǎng)的基本性質(zhì)入手，分析發(fā)現(xiàn)，不能用磁體的受力進(jìn)行定義，而要用通電導(dǎo)體的受力定義磁感應(yīng)強(qiáng)度。引入電流元的概念，強(qiáng)調(diào)其理想化物理模型的特征。對(duì)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力相關(guān)因素進(jìn)行分析。強(qiáng)調(diào)探究方法。分析控制變量的具體方法。演示實(shí)驗(yàn)，從現(xiàn)象歸納結(jié)論。得到通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的定量關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的力與電流元的比值即可被引入，用來(lái)描述磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱。環(huán)節(jié)二磁感應(yīng)強(qiáng)度【講述】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?！x式：B國(guó)際單位：特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，符號(hào)T?！咎釂?wèn)】根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式，其單位的換算關(guān)系是怎樣的？【提問(wèn)】磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量還是標(biāo)量？【講述】磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量。【講述】說(shuō)明：①B與L、I、F無(wú)關(guān)，與場(chǎng)源和該點(diǎn)在場(chǎng)中的位置有關(guān)。②用B＝F/IL計(jì)算時(shí)，導(dǎo)線電流的方向與磁場(chǎng)方向必須垂直。通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)受到磁場(chǎng)力最大，平行時(shí)為零。③若某一空間同時(shí)存在幾個(gè)磁場(chǎng)，空間的磁場(chǎng)應(yīng)由這幾個(gè)磁場(chǎng)疊加而成，某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有：B＝B1+B2+B3……（矢量和），用平行四邊形法則運(yùn)算?！局v述】一些磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度?！咎釂?wèn)】對(duì)比磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，領(lǐng)會(huì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。思考并回答：1T=1思考并回答：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，方向與該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致。理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義。思考并理解。通過(guò)數(shù)據(jù)感受1T的大小?；貞洸⑼瓿杀砀瘛５贸龃鸥袘?yīng)強(qiáng)度的概念，并對(duì)其單位、標(biāo)矢性進(jìn)行分析。引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解。通過(guò)數(shù)據(jù)直觀反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位特斯拉的大小。環(huán)節(jié)三勻強(qiáng)磁場(chǎng)【講述】強(qiáng)弱、方向處處相同的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。其磁感線是一組間隔相同的平行直線。常見(jiàn)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)有：相隔很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)，通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)，相隔一定距離的兩個(gè)平行放置的線圈通電時(shí)，其中間區(qū)域的磁場(chǎng)。思考并理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)。界定勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念，并分析其特征，為后續(xù)分析勻強(qiáng)場(chǎng)中的相關(guān)問(wèn)題做鋪墊。環(huán)節(jié)四磁通量【提問(wèn)】磁感線的疏密程度表示了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。在圖中，S1和S2兩處磁感線的疏密不同，這種不同是如何體現(xiàn)的呢？【講述】設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S的乘積叫作穿過(guò)這個(gè)面積的磁通量，簡(jiǎn)稱(chēng)磁通。符號(hào)：Φ公式：Φ＝BS國(guó)際單位：韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，符號(hào)Wb【提問(wèn)】根據(jù)磁通量的計(jì)算式，其單位的換算關(guān)系是怎樣的？【提問(wèn)】磁通量是矢量還是標(biāo)量？→磁通量是標(biāo)量，且有正負(fù)?！?guī)定磁感線從平面的某一面穿入，磁通量為正；磁感線從平面的另一面穿入，磁通量為負(fù)。即，正負(fù)不表大小，只表示磁感線從正面穿進(jìn)還是從負(fù)面穿進(jìn)?！局v述】磁通量反映了穿過(guò)這個(gè)平面的磁感線條數(shù)。當(dāng)平面有相同方向磁感線同時(shí)穿過(guò)時(shí)，總磁通量為各磁通量之和；當(dāng)平面有相反方向磁感線同時(shí)穿過(guò)時(shí)，總磁通量為各磁通量之差的絕對(duì)值。Φ=Φ【講述】同一平面垂直磁場(chǎng)方向放置，在磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，磁感線分布越密集，穿過(guò)該平面的磁通量越大?！鸥袘?yīng)強(qiáng)度的另一稱(chēng)呼磁通密度，定義為：當(dāng)B垂直S時(shí)B磁通密度的物理意義：表示單位面積上的磁通量，反映磁感線的疏密；磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值上等于垂直穿過(guò)單位面積的磁通量?！咎釂?wèn)】當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過(guò)的磁通量？設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度與平面夾角θ?！咎釂?wèn)】同一平面，從與磁場(chǎng)垂直方向轉(zhuǎn)過(guò)θ角，磁通量變?yōu)槎嗌?？【提?wèn)】轉(zhuǎn)過(guò)90°，平面與磁場(chǎng)平行，穿過(guò)的磁通量為多少？【提問(wèn)】轉(zhuǎn)過(guò)180°，平面與磁場(chǎng)垂直，穿過(guò)的磁通量為多少？【提問(wèn)】磁通量的變化量怎樣計(jì)算？→①當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ＝B·ΔS②當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ＝ΔB·S③B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS【隨堂練習(xí)】思考并回答：如果在S1和S2處，在垂直于紙面方向取同樣的面積，穿過(guò)相同面積磁感線條數(shù)多的就密，磁感應(yīng)強(qiáng)度就大。思考并理解磁通量的概念。思考并回答：1Wb＝1T·1m2思考，理解磁通量的方向。了解關(guān)于不同磁場(chǎng)穿過(guò)平面時(shí)的磁通量計(jì)算方法。了解磁通密度的概念。思考并回答：Φ=Φ=思考并回答：Φ思考并回答：Φ思考并回答：Φ思考并回答：?練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。提出新的問(wèn)題，引出關(guān)于磁通量的問(wèn)題，為后續(xù)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象做理論準(zhǔn)備。分析磁通量的標(biāo)矢性，為研究相關(guān)計(jì)算做準(zhǔn)備。不同方向磁場(chǎng)穿過(guò)平面的磁通量的計(jì)算，加深學(xué)生對(duì)其標(biāo)量性的認(rèn)知。得出磁通密度的定義。對(duì)平面與磁場(chǎng)成不同夾角情況下的磁通量進(jìn)行分析，為后續(xù)在電磁感應(yīng)部分進(jìn)行相關(guān)計(jì)算做鋪墊。課堂總結(jié)一、磁感應(yīng)強(qiáng)度：B=FIL二、勻強(qiáng)磁場(chǎng)：磁感線是一組間隔相同的平行直線三、磁通量：Φ＝BS，1Wb＝1T·1m2，標(biāo)量（但有方向）板書(shū)設(shè)計(jì)§13.2磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量1、探究影