高二物理：5.3《磁感应强度 磁通量》教案 2 鲁科版选修3-1

用心 爱心 专心 1 第三节第三节 磁感应强度磁感应强度 磁通量磁通量 教学目的 理解磁感应强度的概念 记住磁感应强度的单位 知道磁场的特点 知道磁通量 记住磁通量的单位 通过实验现象的分析 掌握新概念 培养学生观察 思考 归 纳的逻辑思维能力 使学生学会类比法 用比值定义物理量的方法等常见的物理方 法 重点难点 磁感应强度的概念的理解 磁通量与磁感应强度的关系 教 具 大的蹄形磁铁 线圈 铁架台 导线 电键 稳压电源等 教学过程 问题提出 在前两节 我们通过实验观察 提出假设 运用类比方法 明确了磁场的起源 规定了磁场 方向 引入磁感应线 形象地描述了磁场 掌握了运用安培定则确定直线电流 环型电流及通电 螺线管的磁场方向等知识 磁场和电场一样都是物质 我们在电场一章中研究了电场的最基本 的特性及描述这一基本特性的物理量 这一节我们将按照研究电场特性类似的思路来研究磁 场的特性 为此 请同学们先回答两个问题 问 1 电场和磁场的最基本的属性是什么 电场与磁场的比较 电电 场场 磁磁 场场 1 描述场特性的物理量电场强度 E磁感应强度 B 2 定 义 E q F B IL F 3 物理量的性质矢量矢量 4 方向正检验电荷所受电场 力的方向 小磁针 N 极所指的方向 或用通电导线来判断 5 检验存在的方法放入检验电荷放入小磁针或通电导线 一 磁感应强度 问一 一段电阻丝拿出来 该电阻丝电阻大小客观存在没有 追问 1 如何让它的属性反映出来 追问 2 若电压 U 在不断变化 观察到电流 I 的也随之变化 电阻的大小变化吗 总结 电阻的大小是导体的属性 与电压 U 电流 I 无关 用 U I 这个不变值可量电阻大 小 即 R U I 问二 如图所示 一个电量为 Q 的点电荷存在 空间 A 点的场强大小客观存在没有 追问 1 如何让它的属性反映出来 追问 2 q 不断变化 同时观察到库仑力 F 也随之变化 A 点的场强大小变化 总结 A 点场强 大小是 Q 的属性 与电量 q 库仑力 F 无关 用 F q 这个不变的值可量度 A 点场强大小 即 E F q 问三 图中 A 点的方向客观存在没有 追问 3 如何让它的属性反映出来 总结 A 点场强方向客观存在 且只有一个方向 q 受力方向始终不变 可以确定 q 的 受力方向为该点场强的方向 问四 如图所示 一个通电螺线管存在 空间 A 点磁场方向客观 存在没有 用心 爱心 专心 2 追问 1 如何让它的属性反映出来 总结 A 点磁场方向客观存在 且只有一个方向 不同的小磁针放在 A 点北极受力方向始 终一致 可以确定小磁针北极的指向为该点磁场方向 问五 如图所示 A 点场强的大小客观存在没有 追问 1 能不能通过在 A 点换不同小磁针来量度该点磁感应强度 追问 2 还有其它方法能使 A 点磁场属性反映出来吗 追问 3 通电导线在磁场中一定受力吗 实验演示 1 通电导线的通电方向与 A 点磁场方向一致 通电导线不受力 实验演示 2 通电导线的通电方向与 A 点磁场方向成一定角 通电导线受力小 实验演示 3 通电导线的通电方向与 A 点磁场方向垂直 通电导线受力最大 根据通电导线在磁场中受到的磁场力 如何用类比的方法来定义磁感应强度呢 1 实验证明 磁场的强弱与哪些因素有关 有什么样的关系 如何用这些物理量来定义磁 感应强度 用通电导线放入磁场中研究其受力情况 当通电导线通入的电流 I 越大时 导线受到的磁场力也越大 当通电导线的长度 L 越长时 导线受到的磁场力也越大 当改变导线方向与磁场方向的夹角改变时 导线的磁场力也改变 大量实验进一步表明 磁场力 F 与电流强度 I 和导线长度 L 乘积之比 对磁场中某一点来说 是一恒定值 对磁场中的不同点比值不同 此比值反映了磁场对通电导线作用的特点 反映发了磁场强弱 2 定义式 B IL F 通电导线是否任意放置 注意点 L 很短 相当于一点 B 为该点的磁感应强度 1 方向 该点的磁场方向 即为小磁针 N 极所指方向 2 单位 在国际单位制中 B 单位为 T 永久磁铁附近的磁感应强度 B 0 4T 0 7T 电机 变压器的铁芯的磁感应强度 0 8T 1 4T 地磁场的磁感应强度 0 5 10 4 T 5 问题讨论 例 磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线 它的电流是 2 5A 导线长度为 1cm 受到的 磁场力为 510N 问 1 这个位置的磁感应强度是多少 2 如果把通电导线的电流强度 增大到 5A 这一点磁感应强度 B 和磁场力 F 各是多少 3 如果让通电导线平行磁场方向 这时 B F 各是多大 例 2 如果通电导线不受磁场力作用 该处是否一定没有磁场呢 二 磁感应线与磁感应强度的关系 磁感应线的疏密程度反映了磁场的强弱 即也就反映了磁感应强度的大小 为了定量确定磁感应线与磁感应强度大小的关系 物理学中规定 在垂直于磁场方向面 积上磁感应线的条数跟那里的磁感应强度的数值相同 但一般在画图中磁感应线条数可以是 这个若干倍 不是由图中通过磁感应线的条数来得出磁感应强度的数值 仅仅通过磁感应线 分析比较那里磁场的强弱 三 磁通量 1 定义 穿过某一面积的磁感应线的条数 叫做穿过这个面积的磁通量 用心 爱心 专心 3 2 符号 3 表达式 4 单位 韦伯 Wb 例 下列几种情况下的磁通量的大小 例 如图所示 磁感强度 B 垂直于线圈平面 S1 S2 S 2 S1 指向纸 内 若通过线圈平面的磁通量分别为 1 2则 A 1 2 B 1 2 C 1 2 D 无法判断 5 注意点 磁通量的大小由穿过该面的磁感线的条数决定 与面积的大小无关 6 在匀强磁场中磁通量的大小可以用公式 BS 计算 在使用此公式时 注意 1 磁场必须是匀强磁场 2 磁感线与线圈平面须垂直 不垂直须取投影面积 3 磁通量与磁磁万场力不同 计算时它与线圈的匝数无关 4 磁通量是标量 但有方向 通常取从某一方向穿过该面积的磁通量为正值 则 从相反方向穿过则为负值 例 某一线圈的截面积为 0 1 匝数为 100 匝 垂直于磁场方向放入磁感强度为 5T 的匀强 磁场中 则穿过此线圈的磁通量为多少 若将线圈某一边转动 180 则磁通量的改变量为多 少 例 试比较 A B 两线圈的磁通量的大小 已知 S A SB 四 磁通量与磁感应强度的关系 穿过垂直于磁感应强度方向的单位面积的磁感应线的条数等于磁感应强度 B 所以在匀 强磁场中垂直于磁感应强度的面积 S 的磁通量 BS 如