人教版物理（中職）類 5.3 磁場(chǎng) 磁感強(qiáng)度 教案（表格式2課時(shí)）

課題第五章電場(chǎng)與磁場(chǎng)電磁感應(yīng)第三節(jié)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.了解磁場(chǎng)、磁感線、磁感強(qiáng)度、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁通量的概念；2.了解右手螺旋定則；3.了解電流的磁場(chǎng)特點(diǎn)。能力目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)磁感線的學(xué)習(xí)，會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)；2.通過(guò)對(duì)磁感強(qiáng)度、磁通量的學(xué)習(xí)，能進(jìn)行相關(guān)的簡(jiǎn)單計(jì)算；3.通過(guò)對(duì)電流的磁場(chǎng)的學(xué)習(xí)，會(huì)用右手螺旋定則判斷直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向。情感目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)電流的磁場(chǎng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生意識(shí)到科學(xué)對(duì)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的影響；2.通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)生活，觀察生活，積極實(shí)踐的精神。重點(diǎn)磁場(chǎng)、磁感線、磁感強(qiáng)度、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、磁通量的概念難點(diǎn)磁通量的概念、右手螺旋定則教具多媒體展示系統(tǒng)、磁體周?chē)艌?chǎng)方向的演示實(shí)驗(yàn)裝置、電流周?chē)艌?chǎng)方向的系列演示裝置主要教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)一、引入課題用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-26，展示出一幅電磁起重機(jī)工作時(shí)的情景。提問(wèn)：在廢鋼鐵回收?qǐng)鑫覀兘?jīng)?？梢钥吹竭@樣一種“怪物”，如圖所示，它身上沒(méi)有鉤子，只要將它往廢舊鋼鐵附近一放，就有成噸的鋼鐵被吸了上去，在運(yùn)到目的地后，鋼鐵又掉了下來(lái)。它是什么東西？它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？（有些學(xué)生能回答出是電磁鐵或電磁起重機(jī)，但不知道其內(nèi)部構(gòu)造和工作原理。）引入課題：要解決這個(gè)問(wèn)題，我們就要進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)磁的知識(shí)——第三節(jié)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度。二、磁場(chǎng)用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-27。我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)，磁體總有兩個(gè)磁極：N（北）極和S（南）極。磁極之間會(huì)產(chǎn)生相互作用：同極相斥，異極相吸，如圖所示。我們把存在于磁體周?chē)奶厥馕镔|(zhì)，叫作磁場(chǎng)。磁極之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。演示實(shí)驗(yàn)：把一些可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針?lè)旁跅l形磁鐵的周?chē)?，在磁?chǎng)力的作用下，小磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，靜止時(shí)，小磁針?lè)謩e指向不同的方向。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，磁鐵周?chē)煌恢玫男〈裴槪琋極所指的方向是不同的。物理學(xué)規(guī)定，在磁場(chǎng)中的任何一點(diǎn)，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)N極所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。為了形象直觀地描寫(xiě)磁體周?chē)拇艌?chǎng)，法拉第提出了與電場(chǎng)線類似的方法，用磁感線來(lái)描寫(xiě)各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。演示實(shí)驗(yàn)：把一塊玻璃板（或白紙板）水平地放在磁鐵上，在板面上均勻地撒一些細(xì)鐵屑，然后輕敲玻璃板，細(xì)鐵屑會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。最后靜止時(shí)，細(xì)鐵屑排列成規(guī)則的曲線形狀。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-30。于是，我們?cè)诖艌?chǎng)中畫(huà)出一系列帶箭頭的曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致，這些曲線就叫作磁感線，如圖所示。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-31。如圖所示為條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線。提問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)們歸納一下，磁感線有什么特點(diǎn)？（磁感線的特點(diǎn)：磁鐵外部的磁感線都是從N極發(fā)出，進(jìn)入到S極，在空間不相交。）三、磁感強(qiáng)度法國(guó)物理學(xué)家安培最早發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用。為了紀(jì)念他，人們把磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫作安培力。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-32。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，當(dāng)一小段通電導(dǎo)線跟磁場(chǎng)垂直時(shí)，安培力F跟電流I和通電導(dǎo)線的長(zhǎng)度l的乘積成正比，而比值恒定不變，如圖所示。而在磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)，這個(gè)比值一般不同。這表明，比值是一個(gè)與磁場(chǎng)中的位置有關(guān)的物理量，它反映了磁場(chǎng)的一種力的性質(zhì)。于是，我們把在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的安培力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度l乘積的比值叫作通電導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度。如果用B表示磁感強(qiáng)度，那么磁感強(qiáng)度的SI單位是T（特）。磁感強(qiáng)度B的大小反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。一般永久磁鐵的磁極附近，磁感強(qiáng)度大約是0.001～1T，在電機(jī)和變壓器的鐵芯中，磁感強(qiáng)度可達(dá)0.8～1.4T，通過(guò)超導(dǎo)材料的強(qiáng)電流產(chǎn)生的磁感強(qiáng)度可高達(dá)10T，而地面附近地磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度大約只有5×10－5T，人的心臟工作時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)約為5×10－10T，而人腦神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)更微弱。磁感強(qiáng)度是矢量，它的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即通過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向。四、勻強(qiáng)磁場(chǎng)同電場(chǎng)線類似，我們從磁感線的疏密也可以看出磁感強(qiáng)度的相對(duì)大小。磁感強(qiáng)度大的地方，磁感線就密集；磁感強(qiáng)度小的地方，磁感線就稀疏。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-33。提問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)圖中A、B兩點(diǎn)，哪一點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度大？（教師指定A、B兩點(diǎn)）（一樣大，因?yàn)檫@兩處磁感線的疏密程度相同。）如果在磁場(chǎng)的某一區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的大小和方向都相同，那么我們就把這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)叫作勻強(qiáng)磁場(chǎng)。顯然，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些疏密均勻、互相平行的直線，如圖所示。勻強(qiáng)磁場(chǎng)是一種理想化的物理模型，在現(xiàn)實(shí)生活中是不存在的，但距離很近的兩個(gè)異名磁極之間的磁場(chǎng)，除邊緣部分外，可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)在生產(chǎn)與科研中有著廣泛及重要的應(yīng)用。五、磁通量用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-34。在電磁學(xué)中，經(jīng)常要討論某一區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)和它的變化情況，為此我們引入一個(gè)新的物理量——磁通量。設(shè)在磁感強(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)該面積的磁通量，如圖5-34所示，簡(jiǎn)稱磁通，用符號(hào)Φ表示。用公式表示為：Φ=BS磁通量的SI單位是Wb（韋）。當(dāng)一個(gè)平面與磁場(chǎng)的方向垂直時(shí)，通過(guò)它的磁通量最大；當(dāng)該平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，穿過(guò)它的磁通量最小，為零。由公式Φ=BS，可以得出上式表明，磁感強(qiáng)度在數(shù)值上等于單位面積上的磁通量，因此，工程技術(shù)人員常把磁感強(qiáng)度叫作磁通密度。例題已知某勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為0.6T，在該磁場(chǎng)中有一個(gè)面積為0.02m2的矩形線圈。求當(dāng)線圈平面與磁感線垂直和平行時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量各是多少？解線圈平面與磁感線垂直時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量為Φ=BS=0.6×0.02Wb=1.2×10－2Wb當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí)，穿過(guò)線圈平面的磁通量為零。六、電流的磁場(chǎng)用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-35。1820年4月，在一次有關(guān)電和磁的演講中，奧斯特偶然把導(dǎo)線沿南北方向放置，把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線的下方，因而磁針與導(dǎo)線平行。接通電源后，小磁針轉(zhuǎn)向垂直于導(dǎo)線方向，如圖所示。演示實(shí)驗(yàn)：通電直導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)將一根直導(dǎo)線豎直穿過(guò)水平放置的白紙板，在板面上均勻地撒一些細(xì)鐵屑，再給導(dǎo)線通以向上的電流，然后輕敲紙板，細(xì)鐵屑會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。最后靜止時(shí)，細(xì)鐵屑圍繞導(dǎo)線，排列成一系列規(guī)則的圓圈形狀。在紙板上放置幾個(gè)小磁針，小磁針都圍繞導(dǎo)線指向逆時(shí)針?lè)较颉Ｈ绻ㄒ韵蛳碌碾娏?，小磁針則都指向順時(shí)針?lè)较?。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-37。法國(guó)科學(xué)家安培（1775—1836）通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)直線電流的磁感線是一些在與導(dǎo)線垂直的平面上且以導(dǎo)線上的各點(diǎn)為圓心的同心圓。磁感線的方向跟電流方向的關(guān)系可以這樣來(lái)判定：用右手握住導(dǎo)線，使大拇指沿著電流的方向伸直，四指彎曲，那么四指所指的方向就是磁感線的繞行方向。這就是安培定則，也叫右手螺旋定則，如圖所示。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-38。環(huán)形電流的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。環(huán)形電流的磁感線方向跟電流方向之間的關(guān)系，也可以用安培定則判定：使右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向，如圖所示。演示實(shí)驗(yàn)：通電螺線管周?chē)拇艌?chǎng)將一根導(dǎo)線呈螺旋狀穿過(guò)水平放置的白紙板，使其一半在紙板上，一半在紙板下。在板面上均勻地撒一些細(xì)鐵屑，再給導(dǎo)線通以電流，然后輕敲紙板，細(xì)鐵屑會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。最后靜止時(shí)，細(xì)鐵屑顯示出磁感線的形狀。在白紙板上放置幾個(gè)小磁針，小磁針指示出該點(diǎn)磁感線的方向。如果改變電流的方向，小磁針則都指向相反方向。用多媒體展示系統(tǒng)展示教材圖5-40。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通電螺線管周?chē)拇艌?chǎng)與條形磁鐵周?chē)拇艌?chǎng)相似，通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁鐵的兩極，其方向也可以用安培定則判定：讓右手彎曲的四指沿電流方向，那么伸直的大拇指所指的一端就是通電螺線管的N極。通電螺線管外的磁感線是由N極指向S極，在管內(nèi)則是由S極指向N極，形成閉合曲線，如圖所示。在本節(jié)前的問(wèn)題中，廢鋼鐵回收?qǐng)鲋械摹肮治铩本褪且慌_(tái)電磁起重機(jī)。它在接近鋼鐵時(shí)，接通電路，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，將鋼鐵吸起。運(yùn)到目的地后，斷開(kāi)電路，磁場(chǎng)消失，將鋼鐵放開(kāi)。觀看圖片學(xué)生思考并嘗試回答板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看板書(shū)學(xué)生觀察板書(shū)學(xué)生觀察學(xué)生觀看板書(shū)學(xué)生觀看學(xué)生回答教師板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看板書(shū)板書(shū)板書(shū)結(jié)合生活板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看學(xué)生回答板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)板書(shū)學(xué)生觀看學(xué)生觀察學(xué)生觀看教師講解學(xué)生模仿板書(shū)學(xué)生觀看教師講解學(xué)生模仿學(xué)生觀察學(xué)生觀看教師講解學(xué)生模仿回應(yīng)節(jié)前言的問(wèn)題小結(jié)磁場(chǎng)磁感強(qiáng)度1．磁場(chǎng)存在于磁體周?chē)奶厥馕镔|(zhì)，叫作磁場(chǎng)。磁極之間的相互作用力，是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。2．磁感線在磁場(chǎng)中畫(huà)出一系列帶箭頭的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)處跟箭頭指向一致的切線方向，都和該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同，這些曲線就叫作磁感線。磁鐵外部的磁感線都是從N極發(fā)出，進(jìn)入到S極，在空間不相交。3．磁感強(qiáng)度磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫作安培力。在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線所受的安培力F與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度l乘積的比值叫作通電導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度：4．勻強(qiáng)磁場(chǎng)如果在磁場(chǎng)的某一區(qū)域內(nèi)，各點(diǎn)的磁感強(qiáng)度的大小和方向都相同，那么我們就把這個(gè)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)叫作勻強(qiáng)磁場(chǎng)。5．磁通量在磁感強(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)該面積的磁通量：Φ=BS6．電流的磁場(chǎng)直線電流的磁感線是一些在與導(dǎo)線垂直的平面上且以導(dǎo)線上的各點(diǎn)為圓心的同心圓。磁感線的方向跟電流方向的關(guān)系可以這樣來(lái)判定：用右手握住導(dǎo)線，使大拇指沿著電流的方向伸直，四指彎曲，那么四指所指的方向就是磁感線的繞行方向。這就是安培定則，也叫右手螺旋定則。通電螺線管周?chē)拇艌?chǎng)與條形磁鐵周?chē)拇艌?chǎng)相似，通電螺線管的兩端相當(dāng)于