几种常见的磁场教学设计

2017—2018学年上学期高二（物理学科）人教版选修3—1第三章第3节《几种常见的磁场》教学设计第页共12页几种常见的磁场教学设计学校：泸源中学学科：物理主备人：张立备课组长：郑仕潮集体备课：2017年10月24日教学时间：11月6日至11月11日内容及其解析1、内容本节教学内容如下：在上述内容中，磁感线的分部特点及用磁感线描述磁场为本节的核心内容。(二)、解析本单元主要内容是磁场的定性描述和定量描述，其中核心内容是磁感线的分部特点。根据核心内容的知识类型，教学应该按概念课课型设计并实施。2．解析（1）对核心内容的解析本单元是在初中磁体磁场的基础上，进一步研究电流产生的磁场分布特点。（本单元知识是后面学习安培力、洛伦兹力、复合场问题的基础。从本单元内容来看，磁场的定量描述和定性描述是本单元的主要内容。在磁场这章的学习中，磁感线分布特点是后面学习安培力、洛伦兹力、复合场问题、电磁感应的基础，所以磁感线分布特点是本单元的核心内容。（2）对有关事实性知识（或概念、原理、策略、实验、听、说、读、写等）的解析学生在学习本单元之前已经学过电荷周围的电场线分布特点。所以，磁感线分布特点的教学的重点是类比电场线分布特点，而关键是引导学生复习电荷周围的电场线分布特点和做好类比的铺垫。二、目标及其解析1．目标（1）知道磁感线。知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况（2）会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向（3）了解安培分子电流假说（4）知道磁通量2．解析本节教材内容在初中基础上有很大的提高和拓展。”磁感线”“几种常见的磁场”“匀强磁场”是最基本的，也是最重要的知识，在今后的学习中会广泛应用。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。三、教学问题诊断分析在本节教学中可能遇到的困难（或障碍、问题）就是在给定通电导线的电流方向时，要学生能画出导线周围的磁感线分布；因为学生对磁感线的分布不熟悉是其一，学生不能灵活应用安培定则是其二。要解决这一困难（或障碍、问题），就要利用学生已有的电场线分布特点帮助记住磁感线分布特点，并通过训练来强化学生对安培定则的应用。四、教学过程设计第一课时磁感线【问题一】用磁感线描述磁场与用电场线描述电场时有什么共同点和不同点呢？设计意图：让学生回忆用电场线描述电场，类比电场线思考磁感线的特点师生活动：1、磁场中各点的磁场方向如何判定呢?将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所指的方向,就是该点的磁场方向.如何形象地描述磁场中各点的磁场方向?磁感线是在磁场中画出一些有方向的曲线,使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度的方向一致。磁感线能否相交?磁场中某点的磁感应强度的方向是唯一的，所以两条磁感线不能相交试比较abc三点的磁感应强度？磁感线的疏密表示磁场的强弱磁感线能否闭合？通过分析条形磁铁内部的磁场，知道磁感线都是闭合的怎样描述磁感线的方向？磁体外部从N极指向S极，磁体内部从S极指向N极6、蹄形磁体的磁感线同名磁极、异名磁极的磁感线设计意图：让学生学会通过磁感线分析磁感应强度的大小和方向归纳总结：磁感线的特点:(1)磁感线是假想的，不是真实的(2)磁感线是闭合曲线。在磁体的外部磁感线由N极发出，回到S极。在磁体的内部磁感线则由S极指向N极(3)磁感线不能相交或相切(4)磁感线的疏密表示磁场的强弱(5)磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向练习：关于磁感线和电场线，下列说法中正确的是（）A、磁感线是闭合曲线，而静电场线不是闭合曲线B、磁感线和电场线都是一些互相平行的曲线C、磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D、磁感线和电场线都只能分别表示磁场和电场的方向设计意图：让学生总结电场线与磁感线的异同第二课时几种常见的磁场【问题二】请阅读教材几种常见的磁场，总结直线电流，环形电流，通电螺线管的磁场磁感线分布有什么特点？它们遵循什么定则呢？师生活动：直线电流的磁场的磁感线安培定则1:右手握住导线,让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向.(右手螺旋定则)直线电流的磁场的几种表示图立体图俯视图平视图例题2：如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是（）A.向右飞行的正离子束B.向左飞行的正离子束C.向右飞行的负离子束D.向左飞行的负离子束设计意图：巩固安培定则练习：如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y轴正向运动，则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是（）A.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴负方向B.A点磁场沿x轴负方向，B点磁场沿z轴正方向C.A点磁场沿z轴正方向，B点磁场沿x轴负方向D.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴正方向设计意图：巩固安培定则师生活动：环形电流的磁场的磁感线(1)安培定则2:让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向.(2)环形电流磁场的几种图示:磁感线分布横截面图纵截面（右视）图通电螺线管的磁场的磁感线（1）通电螺线管的磁场就是环形电流磁场的叠加.所以环形电流的安培定则也可以用来判定通电螺线管的磁场,这时,拇指所指的方向是螺线管内部的磁场的方向.（2）通电螺线管磁场的几种表示图磁感线分布横截面（左视）图纵截面图例题3：如图，当电流通过线圈时，磁针A的N极指向哪里？磁针B的N极指向哪里？设计意图：熟悉安培定则（2）练习：如图所示,a、b、c三枚小磁针分别在通电螺线管的正上方、管内和右侧,当这些小磁针静止时,小磁针N极的指向是（）A．a、b、c均向左B．a、b、c均向右C．a向左,b向右,c向右D．a向右,b向左,c向右练习：铁环上绕有绝缘的通电导线,电流方向如图所示.则有铁环中心O处的磁场方向为()A．向下B．向上C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外设计意图：巩固安培定则（2）【问题三】通电螺线管内部的磁场与外部的磁场有什么不同？师生活动：磁感线分布特点:通电螺线管内部的磁感线是一些间隔相同的平行直线通电螺线管内部的磁场强弱、方向处处相同常见的匀强磁场:1.相隔很近的两个异名磁极之间的磁场2.通电螺线管内部的磁场3.相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。NSNS师生活动：法国学者安培提出了著名的分子电流假说：在原子、分子等物质微粒的内部,存在着一种电流-分子电流.分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体,它的两侧相当于两个磁极安培分子电流假说意义安培分子电流假说意义：1.成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象2.安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系3.安培的分子电流假说揭示了磁性的起源，认识到磁体的磁场和电流的磁场一样，都是由运动的电荷产生的例题4：关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是()A.磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此任何磁体都不会失去磁性设计意图：强化对安培分子电流假说的理解练习：一根软铁棒在磁场中被磁化.是因为()A．软铁棒中产生了分子电流B．软铁棒中分子电流取向变得杂乱无章C．软铁棒中分子电流消失了D．软铁棒中分子电流取向变得大致相同设计意图：强化对安培分子电流假说的理解第三课时：磁通量【问题五】自学教材，完成下题：如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过线框平面的磁通量为____;若使框架绕轴OO'转过60°角，则穿过线框平面的磁通量为____；若从初始位置转过90°角，则穿过线框平面的磁通量为____；若同时存在着另外一个磁感应强度为B/3，方向垂直于纸面向外的匀强磁场，则穿过线框平面的磁通量为____;若从初始位置转过180°角，则穿过线框平面的磁通量的变化量为____。师生活动：在磁感应强度为B的匀强磁场当中，有一个与磁场方向垂直的平面S，B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量公式:Φ＝BS单位：韦伯符号：Wb1Wb=1T·m2对公式的理解:1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度Ф＝Ф＝BScosθ_________向的投影面积，如图当磁场B⊥S垂直,磁通量最大Φ=BS当磁场B与面积S不垂直,Φ<BS当B∥S时,磁通量最小Φ=0练习：面积S＝0.5m2的闭合金属圆线圈处于磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，当磁场与环面垂直时，穿过环面的磁通量是_______；当金属圆环转过90°，环面与磁场平行时，穿过环面的磁通量是_______如图所示S1与S2分别是半径为r1和r2的同心圆环，磁感应强度为B的匀强磁场方向与环面垂直，范围以S1为边界，则穿过环S1的磁通量为，穿过环S2的磁通量为。设计意图：理解公式中的S指的是有效面积问题：如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Фa和Фb大小关系为()A.均向上，Фa＞ФbB.均向下，Фa＜ФbC.均向上，Фa＝ФbD.均向下，无法比较设计意图：理解净磁通量师生活动：对磁通量的理解3.Φ是标量，但有方向，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4.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的磁通量两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净磁通量)问题：如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到a′b′c′d′位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)()A.一直增加B.一直减少C.先增加后减少D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少设计意图：磁通量的变化判断师生活动：5.磁通量的变化磁通量变化ΔФ＝Ф2－Ф1是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即ΔФ取决于末状态的磁通量Ф2与初状态磁通量Ф1的代数差磁通量的变化一般有三种形式1、B不变，有效面积S变化2、B变化，S不变3、B和S同时变化例题：关于磁通量，下列说法中正确的是（）A、穿过某个平面的磁通量为零，该处磁感应强度一定为零B、穿过任何一个平面的磁通量越大，该处磁感应强度一定越大C、匝数为n的线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈面积为S，且与磁感线垂直，则穿过该线圈的磁通量为BSD、穿过垂直于磁感应强度方向的某个平面的磁感线的数目等于穿过该面的磁通量设计意图：强化对磁通量的理解练习：下列关于磁通量和磁感应强度的说法中，正确的是（）A、穿过某一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大B、穿过任何一个面的磁通量越大，该处磁感应强度也越大C、穿过垂直于磁感应强度方向的某面积的磁感线的条数等于磁感应强度D、当平面跟磁场方向平行时，穿过这个面的磁通量必定为零设计意图：强化对磁通量的理解作业：在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应磁场的电流方向2、一个面积是40㎝2的导线框，垂直地放在匀强磁场中，穿过它的磁通量为0.