人教版物理（中职）类 5.3 磁场 磁感强度 教案（表格式2课时）

课题第五章电场与磁场电磁感应第三节磁场磁感强度2课时教学目标知识目标1.了解磁场、磁感线、磁感强度、匀强磁场、磁通量的概念；2.了解右手螺旋定则；3.了解电流的磁场特点。能力目标1.通过对磁感线的学习，会用磁感线描述磁场；2.通过对磁感强度、磁通量的学习，能进行相关的简单计算；3.通过对电流的磁场的学习，会用右手螺旋定则判断直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向。情感目标1.通过对电流的磁场的学习，使学生意识到科学对技术进步和社会发展的影响；2.通过本节的学习，培养学生热爱生活，观察生活，积极实践的精神。重点磁场、磁感线、磁感强度、匀强磁场、磁通量的概念难点磁通量的概念、右手螺旋定则教具多媒体展示系统、磁体周围磁场方向的演示实验装置、电流周围磁场方向的系列演示装置主要教学过程学生活动教学过程设计一、引入课题用多媒体展示系统展示教材图5-26，展示出一幅电磁起重机工作时的情景。提问：在废钢铁回收场我们经常可以看到这样一种“怪物”，如图所示，它身上没有钩子，只要将它往废旧钢铁附近一放，就有成吨的钢铁被吸了上去，在运到目的地后，钢铁又掉了下来。它是什么东西？它的内部结构是怎样的呢？（有些学生能回答出是电磁铁或电磁起重机，但不知道其内部构造和工作原理。）引入课题：要解决这个问题，我们就要进一步学习有关磁的知识——第三节磁场磁感强度。二、磁场用多媒体展示系统展示教材图5-27。我们在初中已经学过，磁体总有两个磁极：N（北）极和S（南）极。磁极之间会产生相互作用：同极相斥，异极相吸，如图所示。我们把存在于磁体周围的特殊物质，叫作磁场。磁极之间的相互作用是通过磁场发生的。演示实验：把一些可以自由转动的小磁针放在条形磁铁的周围，在磁场力的作用下，小磁针将发生偏转，静止时，小磁针分别指向不同的方向。在这个实验中，磁铁周围不同位置的小磁针，N极所指的方向是不同的。物理学规定，在磁场中的任何一点，可以自由转动的小磁针静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向。为了形象直观地描写磁体周围的磁场，法拉第提出了与电场线类似的方法，用磁感线来描写各点的磁场方向。演示实验：把一块玻璃板（或白纸板）水平地放在磁铁上，在板面上均匀地撒一些细铁屑，然后轻敲玻璃板，细铁屑会发生转动。最后静止时，细铁屑排列成规则的曲线形状。用多媒体展示系统展示教材图5-30。于是，我们在磁场中画出一系列带箭头的曲线，使曲线上每一点的切线跟该点的磁场方向一致，这些曲线就叫作磁感线，如图所示。用多媒体展示系统展示教材图5-31。如图所示为条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线。提问：请同学们归纳一下，磁感线有什么特点？（磁感线的特点：磁铁外部的磁感线都是从N极发出，进入到S极，在空间不相交。）三、磁感强度法国物理学家安培最早发现，磁场对电流有力的作用。为了纪念他，人们把磁场对电流的作用力叫作安培力。用多媒体展示系统展示教材图5-32。实验发现：在磁场中的某一点，当一小段通电导线跟磁场垂直时，安培力F跟电流I和通电导线的长度l的乘积成正比，而比值恒定不变，如图所示。而在磁场中的不同点，这个比值一般不同。这表明，比值是一个与磁场中的位置有关的物理量，它反映了磁场的一种力的性质。于是，我们把在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受的安培力F与电流I和导线长度l乘积的比值叫作通电导线所在处的磁感强度。如果用B表示磁感强度，那么磁感强度的SI单位是T（特）。磁感强度B的大小反映了磁场的强弱程度。一般永久磁铁的磁极附近，磁感强度大约是0.001～1T，在电机和变压器的铁芯中，磁感强度可达0.8～1.4T，通过超导材料的强电流产生的磁感强度可高达10T，而地面附近地磁场的磁感强度大约只有5×10－5T，人的心脏工作时产生的磁场约为5×10－10T，而人脑神经活动产生的磁场更微弱。磁感强度是矢量，它的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。四、匀强磁场同电场线类似，我们从磁感线的疏密也可以看出磁感强度的相对大小。磁感强度大的地方，磁感线就密集；磁感强度小的地方，磁感线就稀疏。用多媒体展示系统展示教材图5-33。提问：请问图中A、B两点，哪一点处的磁感强度大？（教师指定A、B两点）（一样大，因为这两处磁感线的疏密程度相同。）如果在磁场的某一区域内，各点的磁感强度的大小和方向都相同，那么我们就把这个区域内的磁场叫作匀强磁场。显然，匀强磁场的磁感线是一些疏密均匀、互相平行的直线，如图所示。匀强磁场是一种理想化的物理模型，在现实生活中是不存在的，但距离很近的两个异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。匀强磁场在生产与科研中有着广泛及重要的应用。五、磁通量用多媒体展示系统展示教材图5-34。在电磁学中，经常要讨论某一区域内的磁场和它的变化情况，为此我们引入一个新的物理量——磁通量。设在磁感强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过该面积的磁通量，如图5-34所示，简称磁通，用符号Φ表示。用公式表示为：Φ=BS磁通量的SI单位是Wb（韦）。当一个平面与磁场的方向垂直时，通过它的磁通量最大；当该平面与磁场方向平行时，穿过它的磁通量最小，为零。由公式Φ=BS，可以得出上式表明，磁感强度在数值上等于单位面积上的磁通量，因此，工程技术人员常把磁感强度叫作磁通密度。例题已知某匀强磁场的磁感强度为0.6T，在该磁场中有一个面积为0.02m2的矩形线圈。求当线圈平面与磁感线垂直和平行时穿过线圈的磁通量各是多少？解线圈平面与磁感线垂直时穿过线圈的磁通量为Φ=BS=0.6×0.02Wb=1.2×10－2Wb当线圈平面与磁感线平行时，穿过线圈平面的磁通量为零。六、电流的磁场用多媒体展示系统展示教材图5-35。1820年4月，在一次有关电和磁的演讲中，奥斯特偶然把导线沿南北方向放置，把小磁针放在导线的下方，因而磁针与导线平行。接通电源后，小磁针转向垂直于导线方向，如图所示。演示实验：通电直导线周围的磁场将一根直导线竖直穿过水平放置的白纸板，在板面上均匀地撒一些细铁屑，再给导线通以向上的电流，然后轻敲纸板，细铁屑会发生转动。最后静止时，细铁屑围绕导线，排列成一系列规则的圆圈形状。在纸板上放置几个小磁针，小磁针都围绕导线指向逆时针方向。如果通以向下的电流，小磁针则都指向顺时针方向。用多媒体展示系统展示教材图5-37。法国科学家安培（1775—1836）通过实验发现直线电流的磁感线是一些在与导线垂直的平面上且以导线上的各点为圆心的同心圆。磁感线的方向跟电流方向的关系可以这样来判定：用右手握住导线，使大拇指沿着电流的方向伸直，四指弯曲，那么四指所指的方向就是磁感线的绕行方向。这就是安培定则，也叫右手螺旋定则，如图所示。用多媒体展示系统展示教材图5-38。环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。环形电流的磁感线方向跟电流方向之间的关系，也可以用安培定则判定：使右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向，如图所示。演示实验：通电螺线管周围的磁场将一根导线呈螺旋状穿过水平放置的白纸板，使其一半在纸板上，一半在纸板下。在板面上均匀地撒一些细铁屑，再给导线通以电流，然后轻敲纸板，细铁屑会发生转动。最后静止时，细铁屑显示出磁感线的形状。在白纸板上放置几个小磁针，小磁针指示出该点磁感线的方向。如果改变电流的方向，小磁针则都指向相反方向。用多媒体展示系统展示教材图5-40。实验发现，通电螺线管周围的磁场与条形磁铁周围的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两极，其方向也可以用安培定则判定：让右手弯曲的四指沿电流方向，那么伸直的大拇指所指的一端就是通电螺线管的N极。通电螺线管外的磁感线是由N极指向S极，在管内则是由S极指向N极，形成闭合曲线，如图所示。在本节前的问题中，废钢铁回收场中的“怪物”就是一台电磁起重机。它在接近钢铁时，接通电路，电流产生磁场，将钢铁吸起。运到目的地后，断开电路，磁场消失，将钢铁放开。观看图片学生思考并尝试回答板书板书学生观看板书学生观察板书学生观察学生观看板书学生观看学生回答教师板书板书学生观看板书板书板书结合生活板书板书学生观看学生回答板书板书学生观看板书板书板书板书板书板书板书学生观看学生观察学生观看教师讲解学生模仿板书学生观看教师讲解学生模仿学生观察学生观看教师讲解学生模仿回应节前言的问题小结磁场磁感强度1．磁场存在于磁体周围的特殊物质，叫作磁场。磁极之间的相互作用力，是通过磁场发生的。2．磁感线在磁场中画出一系列带箭头的曲线，使这些曲线上每一点处跟箭头指向一致的切线方向，都和该点的磁场方向相同，这些曲线就叫作磁感线。磁铁外部的磁感线都是从N极发出，进入到S极，在空间不相交。3．磁感强度磁场对电流的作用力叫作安培力。在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受的安培力F与电流I和导线长度l乘积的比值叫作通电导线所在处的磁感强度：4．匀强磁场如果在磁场的某一区域内，各点的磁感强度的大小和方向都相同，那么我们就把这个区域内的磁场叫作匀强磁场。5．磁通量在磁感强度为B的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积叫作穿过该面积的磁通量：Φ=BS6．电流的磁场直线电流的磁感线是一些在与导线垂直的平面上且以导线上的各点为圆心的同心圆。磁感线的方向跟电流方向的关系可以这样来判定：用右手握住导线，使大拇指沿着电流的方向伸直，四指弯曲，那么四指所指的方向就是磁感线的绕行方向。这就是安培定则，也叫右手螺旋定则。通电螺线管周围的磁场与条形磁铁周围的磁场相似，通电螺线管的两端相当于