人教版高中物理必修3第13章第2节磁感应强度 磁通量教学设计

.磁感应强度磁通量教学设计

课题磁感应强度磁通量单元13学科物理年级高二

本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第2节的内容，磁感应强度是电

磁学的基本概念之一，是本章的重点。同时，磁场对磁极和电流的作用力(本质上是磁场对

运动电荷的作用力)远比电场对电荷的作用力复杂，如何寻找描述磁场强弱和方向的物理量

教材

也是本章教学的一个难点。教科书用小磁针N极受力方向定义磁感应强度的方向，用电流元

分析

受磁场力与电流元之比定义磁感应强度，是符合中学生认知水平的。可以通过演示实验和与

电场强度的定义类比来突破难点，形成磁感应强度的概念。磁通量的概念是学习电磁感应的

基础，但在这里学习学生难以理解其物理意义，是教学的难点。

一、教学目标

1.理解磁感应强度B的定义，了解比值定义法。

2.知道磁感应强度是矢量，知道它的大小及其方向的确定方法。

3.会用公式F=BIL计算。

4.会计算磁通量及磁通量的变化量。

教学

二、核心素养

目标

与核物理观念：培养学生形成相互作用观念。

心素科学思维：通过实验探究磁场的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望，培养逻辑思维

养

能力及表述能力。

科学探究：让学生利用控制变量法定性分析磁场力与电流大小、放入磁场中的导线的长

度、磁场强度的关系。

科学态度与责任：相信客观存在与客观规律，经历合作探究过程，领略科学探究中的思

想;使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的科学方法。

重点磁感应强度的物理意义

难点寻找描述磁场强弱和方向的物理量和磁通量的概念。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课在研究电场时，我们通过分析检验电荷在电场

中的受力情况引入了电场强度这个物理量，用它来

描述电场的强弱和方向。观察图片体会引导学生发现磁

磁场也有强弱之分，巨大的电磁铁能吸起成吨磁场的强弱场是有强弱的。

的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。

出示图片:电磁铁吸起成吨的钢铁和小磁体吸

起几枚铁钉

那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？

讲授新课一、磁感应强度

1.磁感应强度的方向

小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止时

N极的指向，规定为该点的磁场方向，即磁感应强

度的方向。

思考1：磁感应强度的大小能否从小磁针受力

的情况来研究?学生思考讨论明确磁感应强度

参考答案：不能，因为N极不能单独存在，因1.2的大小不能从小

而不可能测量N极受力的大小，也就不可能确定磁磁针受力来研

感应强度的大小了。究，用很小一段

思考2：磁场不仅能对磁体有作用力，还对通通电导体来检验

电导体有作用力。能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱

磁场的强弱?

参考答案：能用很小一段通电导体来检验磁场

的强弱，这样既可以知道导线中电流的大小，又能

测量导线的长度，从而可以进行定量的研究。

2.电流元

在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I

与导线长度L的乘积IL叫作电流元。确定定义磁场建立电流元的感

①理想模型：很短一段通电导线中的电流。强弱的方法是念。确定探究实

②不存在孤立的电流元比值定义法。验的基本雏形

要使导线中有电流，就要把它接到电源上，所

以孤立的电流元是不存在的。

③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场

如果要研究的那部分磁场的强弱、方向都是一

样的，我们也可以用比较长的通电导线进行实验，

从结果中推知电流元的受力情况。

演示：探究影响通电导线受力的因素

实验器材

蹄形磁体、学生电源、导体棒、细线、导线、

支架。

实验方法:控制变量法

实验步骤

1.将一根直导线水平悬挂在磁体的两极间，导

线的方向与磁场的方向（由下向上）垂直。

2.保持通电导线的长度不变，探究磁场力与电学生掌握实验定性得到通电导

流的关系。步骤，观察实线受力大小与各

（1）学生电源与1.4相连，改变电路中电流。验现象，并总因素关系。

（2）有电流通过时，导线将摆动一定角度，结实验结论

观察电流增大时，导线摆动的角度的大小。

3.保持磁场和导线中的电流不变，学生电源与

2.3相连，导线摆动的角度的大小，探究磁场力与

导线的长度的关系。

出示视频:探究影响通电导线受力的因素

现象：电流越大，导线的偏角_____。导线越

长，导线的偏角_____。

答案:越大;越大

实验结论

电流越大，导线所受的磁场力。

导线越长，导线所受的磁场力——————。

答案:越大;越大

分析了很多实验事实后人们认识到，通电导线

与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度

L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和

L的乘积IL成正比，用公式表示就是F＝ILB

3.磁感应强度

（1）定义：在导线与磁场垂直的情况下，所

受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL

的比值叫磁感应强度。

阅读课文掌握锻炼学生的自主

（2）磁感应强度的大小（B、L两者

磁感应强度的学习能力

垂直）

定义、磁感应

（3）单位：磁感应强度B的单位由F、I和

强度的大小

L的单位决定。在国际单位制中，磁感应强度的单

位是特斯拉，简称特，符号是T，即

（4）对磁感应强度的理解

①B、L两者垂直，B为匀强磁场的磁感应强

度；此时通电导线受到磁场力为最大；

②当B、L平行时导线受磁场作用力为零。

学生理解磁感加深学生对磁感

③当B、L成任意角时，力F在最大值与0之

应强度应强度的理解

间。

④磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，

这时L应很短，IL称为“电流元”，相当于静电场

中的“试探电荷”。

（5）磁感应强度的矢量性

磁感应强度的方向与该点磁场方向相同，即为

该点小磁针N极受力方向或该点静止小磁针N极

所指的向，不是该点电流元的受力方向。

注意：磁感应强度B是由磁场本身（场源和该

点在场中的位置）决定，B与IL、F、磁针无关，

不能认为B与F成正比而与IL成反比。

一些磁场的磁感应强度

人体器官内的磁场10-13～10-9

地磁场在地面附近的平均值5×10-5

我国研制的作为α磁谱仪核心部件的大型永磁

体中心的磁场0.1346

电动机或变压器铁芯中的磁场0.8～1.7

电视机偏转线圈内的磁场约0.1

实验室使用的最强磁场瞬时103恒定37

中子星表面的磁场106～108

原子核表面的磁场约1012

二、匀强磁场

1.磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向

相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场的磁感线

用一些间隔相等的平行直线表示。

2.常见的匀强磁场

观察图片：两掌握常见的匀强

个平行放置的磁场

异名永磁体磁

两个平行放置的异名永

极间的匀强磁

磁体磁极间的匀强磁场

场

（1）距离很近的两个平行异名磁极之间的磁

场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。

（2）通电螺线管内部的磁场

（3）两个平行放置的通电线圈之间的匀强磁

场

两个平行放置较近的线圈通电时，其中间区域

的磁场近似为匀强磁场。这种装置在电子仪器中常

常用到。

出示图片:通电螺线管内部的磁场和两个平行

放置的通电线圈之间的匀强磁场

三、磁通量

1.磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。

思考讨论：在图中，S1和S2两处磁感线的疏

密不同，这种不同是如何体现的呢？

学生思考讨论理解穿过相同面

积磁感线条数多

的就密，磁感应

强度就大

如果在S1和S2处，在垂直于纸面方向取同样

的面积，穿过相同面积磁感线条数多的就密，磁感

应强度就大

2.磁通量

在磁感应强度为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

的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通。

用字母Φ表示磁通量，则Φ＝BSΦ＝记忆磁通量的理解磁通量B

BS概念与S的乘积叫

2.公式：在匀强磁场中，公式为Φ=BS⊥作穿过这个面积

的磁通量，s是与

磁场方向垂直的

平面

如图磁通量:Φ=BS⊥=BS′

即：垂直于磁感应强度B的方向的投影面积S

′与B的乘积表示磁通量。

说明：S⊥表示某一面积在垂直于磁场方向上

的投影面积。

当磁场B⊥S垂直，磁通量最大Φ=BS；当B

与S不垂直，Φ<BS。

当B∥S时，磁通量最小Φ=0

3.磁通量Φ是标量，但有正负

若取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向

穿入该平面的磁通量为负。

过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时

的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向

磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)

4.在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯

（weber），简称韦，符号是Wb。1Wb＝1T·m2

5.从Φ＝BS可以得出:B＝Φ/S

表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方

向的单位面积的磁通量。

6.磁通量的变化

ΔΦ＝Φ2－Φ1

磁通量的变化一般有三种形式：(1)B不变，

S变化；

(2)B变化，S不变；(3)B和S同时变化。

思考与讨论：磁通量在今后的学习中有着重要

应用。在图中，如果S2的面积增大，使穿过S1的

磁感线都穿过S2，试着在图中画出来，穿过它们学生思考讨论理解磁通量可形

的磁通量有什么关系？象定义穿过某一

面积的磁感线的

条数。

磁通量的另一个形象定义就是穿过某一面积

的磁感线的条数。

由于穿过它们的磁感线的条数相等，所以穿过

它们的磁通量相等。

STSE指南针与郑和下西洋

出示图片:地理两极与地磁两极不重合

磁针能够指向南北，是因为地磁场的存在。地

球的地理两极与地磁两极并不重合。磁针并非准确

地指南或指北，其间有一个交角，这就是地磁偏角。学生阅读课文了解地理两极与

地磁偏角的数值在地球上的不同地点是不同的。地磁两极不重合

我国是最早在航海中使用指南针的国家。郑和和郑和下西洋

下西洋的船队已经装备了罗盘，导航时兼用罗盘和

观星，二者互相补充、互相修正。他的航海图叫作

“针图”，图中的航线叫作“针路”。从1405年

到1433年，郑和先后7次下西洋郑和下西洋，

郑和的航海活动不但是中国海上探险事业的巨大

成就，也是世界地理发展史上的光辉记录。

课堂练习

1.下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是

（）

A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小

磁针静止时北极所指的方向

B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S

极在此处的受力方向一致

C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电

流元在此处的受力方向决定

D．如果把磁场中的通电导线撤去，磁场中磁

感应强度为零学生练习巩固本节的知识

答案:A

2.我国拥有世界上最大的单口径射电望远镜，

被称为“天眼”，如图所示。“天眼”“眼眶”所

围圆面积为S，其所在处地磁场的磁感应强度大小

为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量分别为Bl、

B2，则穿过“眼眶”的磁通量大小为（）

A．0

B．BS

C．B1S

D．B2S

答案:D

3.如图所示的磁场中竖直放置两个面积相同的

闭合线圈S1、S2由图可知穿过线圈S1、S2的磁通量

大小关系正确的是（）

A．穿过线圈S1的磁通量比较大

B．穿过线圈S2的磁通量比较大

C．穿过线圈S1、S2的磁通量一样大

D．不能比较

答案:A

4．面积是0.50m2的导线环，处于磁感应强度

为2.0×10-2T的匀强磁场中，环面与磁场垂直。则

穿过该导线环的磁通量等于（）

A．2.5×10-2Wb

B．1.5×10-2Wb

C．1.0×10-2Wb

D．4.0×10-2Wb

答案:C

拓展提高

1.地球是一个巨大的磁体，其表面附近的磁感

应强度约为3×10-5～5×10-5T，有些生物体内含

有微量强磁性物质。研究表明：鸽子正是利用体内

所含有的微量强磁性物质在地磁场中所受的作用

来帮助辨别方向。如果在鸽子的身上绑一块磁体材

料，且其附近的磁感应强度比地磁场更强，则

（）

A．鸽子仍能辨别方向

B．鸽子更容易辨别方向

C．鸽子会迷失方向

D．不能确定鸽子是否会迷失方向

答案:C

2.下列说法正确的是（）

A．根据公式B=F/可得，磁场中某点的磁感

应强度B跟F，I，L都有关

B．电流在磁场中某点不受磁场力作用，则该

点的磁感应强度一定为零

C．由E=F/q可知，电场中某点的场强与该点

检验电荷所受的电场力成正比

D．由E=F/q可知，场中某点电荷所受的电场

力大小与该点场强的大小成正比

答案:D

3.关于电场强度和磁感应强度，下列说法中正

确的是（）

A．由E=F/q知，E与F成正比、与q成反比

B．电场中某点电场强度的方向与在该点带正

电的检验电荷所受电场力的方向相同

C．由B=F/IL知，B与F成正比、与I成反

比

D．磁场中某点磁感应强度的方向与放入磁场

中的通电直导线所受安培力的方向相同

答案:B

课堂小结1.小磁针N极(北极)的受力方向或小磁针静止