人教版（2019）高中物理必修第三冊-13.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量-教案

磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量

【教學(xué)目標(biāo)】

1．掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義和磁通量的定義。

2．掌握利用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行計算。

3．掌握在勻強(qiáng)電場中通過面積S的磁通量的計算。

【教學(xué)重點】

1．磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的概念。

2．磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義是有條件的，它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線L與磁場方向垂直。

【教學(xué)難點】

磁通量概念的建立。

【教學(xué)過程】

一、新課導(dǎo)入

【實驗1】講臺上有4塊大小形狀不一的磁鐵，請兩位挑戰(zhàn)者各挑選其中一塊磁鐵

吸起講臺上的鉤碼，吸起鉤碼的數(shù)量最多即挑戰(zhàn)成功。

總結(jié)：通過比較，大家一起總結(jié)，不同磁鐵的磁性強(qiáng)弱不同。

我們這節(jié)課的任務(wù)就是尋找描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。

提問：應(yīng)該用哪個物理量來描述磁場的強(qiáng)弱和方向？

二、新課教學(xué)

（一）磁感應(yīng)強(qiáng)度

1．探究1：磁場強(qiáng)弱和方向的研究方法

提問：如何研究磁場的強(qiáng)弱和方向？請同學(xué)們回憶，之前在學(xué)習(xí)電場的時候，是用

哪個物理量來描述電場的強(qiáng)弱和方向的？

引導(dǎo)：那么我們用相似的方法來尋找描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，同學(xué)們試著猜

一下？

2．探究2：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向

提問：在電場中我們用試探電荷在電場中某位置的受力方向來判斷該位置電場方向。

那么磁場對什么物體會產(chǎn)生力的作用？

該如何確定某點磁場方向呢？

【實驗2】探究磁感應(yīng)強(qiáng)度方向

在投影儀中放入一個磁鐵，在磁鐵周圍就存在磁場，把小磁鐵放進(jìn)去，看看觀察小

磁針N極S極所指的方向，移動小磁針到其他位置，觀察小磁針指向有沒有發(fā)生變化？

總結(jié)：在物理學(xué)中，把小磁針靜止時北極受力的方向或北極所指的方向規(guī)定為該點

磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡稱磁場方向。

探究3：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

提問：怎樣定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小呢？我們是否可以依舊采用小磁針？

教師總結(jié)：不能。因為N極不能單獨存在。小磁針靜止時所

受的合力為零，因而不能用測量N極受力的大小來確定磁感應(yīng)強(qiáng)

度的大小。

并且磁場不僅能對磁體有作用力，還對通電導(dǎo)體有作用力！

選擇模型：在磁場中垂直放置一段很短的通電導(dǎo)線

在物理學(xué)中，我們把很短的一段通電導(dǎo)線中電流大小I和導(dǎo)線長度L的乘積稱為電

流元

思考：為什么選擇很短的？為什么要在磁場垂直放置（設(shè)問但不馬上回答）？

學(xué)生分組討論：

思考：通電導(dǎo)線在磁場中的受力與那些因素有關(guān)？

學(xué)生回答：磁場強(qiáng)弱、電流大小、導(dǎo)線長短、導(dǎo)線與磁場的擺放角度。

學(xué)生分組討論：設(shè)計實驗驗證通電導(dǎo)線受力與這些物理量之間的關(guān)系，大膽猜想，

發(fā)散思維。

啟發(fā)學(xué)生：當(dāng)一個物理量與多個物理量都有關(guān)系時，采用控制變量法去逐一分析。

【實驗3】探究通電導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中的受力與擺放角度的關(guān)系

在勻強(qiáng)磁場中，保持導(dǎo)體棒長度不變，通過的電流大小不變，將導(dǎo)體棒與磁場方向

垂直放置，通電，觀察導(dǎo)體棒是否滾動，斷開開關(guān)，將導(dǎo)體棒平行于磁場方向放置，通

電，觀察導(dǎo)體棒是否滾動，斷開開關(guān)，實驗結(jié)束。

總結(jié)：導(dǎo)體棒垂直于磁場方向時，受到磁場的作用力最大，導(dǎo)體棒平行于磁場方向

時，受到磁場的作用力最小，為零。其他角度受到的磁場作用力介于兩者之間。所以在

接下來的探究實驗中，我們保持通電導(dǎo)線垂直于磁場方向，改變其他物理量，使得磁場

的作用力效果明顯（同時解釋了之前講到電流元那里的設(shè)為“為什么要在磁場中垂直放

置通電導(dǎo)線？”）。

【實驗4】探究影響通電導(dǎo)線受力的因素（定性）

學(xué)生分組進(jìn)行實驗

（1）保持導(dǎo)線有效長度不變，改變電流的大小。調(diào)節(jié)滑動變阻器，觀察現(xiàn)象。

總結(jié)：當(dāng)磁場和導(dǎo)線長度L不變的情況下，電流I越大，偏角越大，F(xiàn)越大。

（2）保持電流不變，改變導(dǎo)線在磁場中的有效長度，觀察現(xiàn)象。

總結(jié)：當(dāng)磁場和電流大小I不變的情況下，導(dǎo)線長度L越長，偏角越大，F(xiàn)越大。

【實驗5】探究影響通電導(dǎo)線受力的因素（定量）

教師進(jìn)行演示實驗

（1）保持導(dǎo)線有效長度不變，改變電流的大小。調(diào)節(jié)滑動變阻器，觀察現(xiàn)象。

；；

?結(jié)?論：?2??2?3??3?

（2）保?持∝電?流不變，改變導(dǎo)線在磁場中的有效長度，觀察現(xiàn)象。

；；

?結(jié)?論：?2??2?3??3?

實驗研?究∝說?明：

通電導(dǎo)線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導(dǎo)線的長度L成正比，又與導(dǎo)線

中的電流I成正比，又與I和L的乘積IL成正比，即：，即：。

?

?∝????=?

說明：

（1）k為比例系數(shù)，與I和L無關(guān)

（2）磁場中同一點，k值相同；磁場中不同點，k值一般不同。

思考：比值有何物理意義？

?

??

3．定義磁感應(yīng)強(qiáng)度

（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F跟電流I和導(dǎo)

線長度L的乘積IL的比值叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用字母B表示。

（2）定義式：（比值法）

?

?=??

（3）單位：特斯拉，簡稱特，符號T；1T=1N/（A·m）

強(qiáng)調(diào)：磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，方向與該點磁場方向相同。

特別提醒：磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流元受力情況無關(guān)，與其放置方向無關(guān)，與電流元大小

無關(guān)，僅由磁場本身性質(zhì)決定。

例1：磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線，導(dǎo)線長=1cm，電流強(qiáng)度=2.5A，

若它所受的磁場力=0.05N????

（1）求這個位??置的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？

??

（2）若導(dǎo)線中電流強(qiáng)度變?yōu)?A，這個位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B多大？該通電導(dǎo)線受

到的磁場力多大？

一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

【練習(xí)1】下列說法中正確的是（）

A．磁場中某一點的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以這樣測定：把一小段通電導(dǎo)線放在該點時受到

的磁場力F與該導(dǎo)線的長度L、通過的電流I乘積的比值，即B＝

?

??

B．通電導(dǎo)線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零

C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝只是定義式，它的大小取決于場源以及在磁場中的位置，與

?

??

F、I、L以及通電導(dǎo)線在磁場中的方向無關(guān)

D．通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁場的方向

【練習(xí)2】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向的說法中，正確的是（）

A．某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時所受磁場力的方向

B．小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

C．垂直于磁場放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

D．磁場中某點的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點的磁場方向

【練習(xí)3】下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電場強(qiáng)度的方向的說法，正確的是（）

A．電場強(qiáng)度的方向與電荷所受的電場力的方向相同

B．電場強(qiáng)度的方向與正電荷所受的電場力的方向相同

C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同

D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向與小磁針靜止后，N極所指的方向相同

【練習(xí)4】關(guān)于磁場力、磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說法，正確的是（）

A．通電導(dǎo)體不受磁場力作用的地方一定沒有磁場

B．將I、L相同的通電導(dǎo)體放在同一勻強(qiáng)磁場的不同位置，受磁場力一定相同

C．通電導(dǎo)線所受磁場力的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向

D．以上說法都不正確

（二）勻強(qiáng)磁場

1．定義：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域

的磁場叫勻強(qiáng)磁場。

2．產(chǎn)生方法

（1）距離很近的兩個異名磁極之間的磁場（除

邊緣部分外）

（2）通電螺線管內(nèi)部的磁場（除邊緣部分外）

（3）相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電

時，其中間區(qū)域的磁場。

【練習(xí)5】關(guān)于勻強(qiáng)磁場，下列說法中正確的是（）

A．在某一磁場中，若有無數(shù)處磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，這個區(qū)域里的磁場就是勻強(qiáng)磁場

B．只要磁感線是直線，該處的磁場一定是勻強(qiáng)磁場

C．勻強(qiáng)磁場中的磁感線，必定是相互平行且間距相等的直線

D．距離很近的兩個異名磁極之間及通電螺線管內(nèi)部靠近中間部分的磁場，都可視

為勻強(qiáng)磁場

（三）磁通量

教師：勻強(qiáng)磁場磁感線的疏密程度是一樣的，說明磁場磁感線的疏密程度可以反應(yīng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。那么我們用什么去定義磁感線的疏密程度呢？

引導(dǎo)學(xué)生自己定義線的疏密程度，繼而轉(zhuǎn)移到磁感線的疏密程度。

1．定義：設(shè)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場中，有一個與磁場方向垂直的平面，面

積為，我們把與的乘積叫做穿??過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用字母表示。

????????

2．公式：＝

3．適用條?件?：????

（1）勻強(qiáng)磁場；

（2）磁感線與平面垂直。

4．有效面積

在勻強(qiáng)磁場中，若磁感線與平面不垂直，公式＝中的應(yīng)為平面在垂直于

磁感線方向上的投??影面積。????????

＝，式中即面積在垂直于磁感線

方向?的?投?影??，???我??們??稱??為“有?效??面???積??”?。???

磁通量也可理解為穿過某面積的磁感線的條數(shù)，當(dāng)有方向

相反的兩簇條數(shù)相同的磁感線穿過某面積時，該面積上的磁通

量為零。

5．單位：韋伯（Wb）1Wb=1Tm2

6．物理意義：磁通量表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。對于同一個平面，當(dāng)它跟磁

場方向垂直時，磁通量最大。當(dāng)它跟磁場方向平行時，沒有磁感線穿過它，則磁通量為

零。

教師演示幾種情況

最大較小=0

??????

【練習(xí)5】如圖所示，框架面積為S，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向

垂直，則穿過平面的磁通量為________。若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過60°角，則穿過框架平

面的磁通量為________；若從初始位置轉(zhuǎn)過90°角，則穿過框架平面的磁通量為

________；若從初始位置轉(zhuǎn)過180°角，則穿過框架平面的磁通量變化量大小為

________。

教師和學(xué)生一起總結(jié)磁感應(yīng)