高教版中职物理（类）电子教案503第三节 磁场 磁感应强度

主题五电与磁及其应用

第三节磁场磁感应强度教学设计案例

课程内容第三节磁场磁感应强度

课程类型启发讲授课课时2学时

本节主要让学生了解古今中外科学家对磁现象的研究过

程，了解我国古代科学家在磁学方面取得的伟大成就。了解磁

场，知道磁场是一种特殊形态的物质。知道磁感线是一种物理

教材内容模型，能用磁感线描述常见的磁场。知道磁感应强度的定义方

分析法和物理意义。知道匀强磁场也是一种理想化的物理模型。了

解磁通量的定义方法和物理意义，能进行简单的计算。通过实

验，知道电流的周围存在磁场；能用安培定则（右手螺旋定则）

判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向。

学生在初中时已经了解了基本的磁现象，知道了“同名磁

极相互排斥，异名磁极相互吸引”的基本性质，建构了磁场的

概念，初步了解了用磁感线描述磁场的方法、电流的磁效应、

学情分析

安培定则等。因此，在中职物理教学中，就应在此基础上，让学

生更深入地了解磁场的性质，了解相关研究磁场的方法，了解

我国古代和现代在磁学方面的研究与应用等。

1.建构磁场、安培力、磁感应强度、磁通量等概念，巩固

和形成磁场也是特殊形态的物质、磁场可以用磁感线来描绘、

磁场也有强弱的不同、电流能够产生磁场等物理观念，并了解

其在生产、生活中的应用。

教学目标

2.了解建构磁感线、匀强磁场等物理模型的方法和磁感应

强度、磁通量的定义方法。了解通过实验得出右手螺旋定则的

归纳方法、用分子电流假说解释各种磁现象的假设推理方法。

3.通过观察实验、总结规律，提高实验观察的核心素养。

通过制作电磁起重机等实践活动提高操作技能，发展技术运用、

探究设计等核心素养。

4.了解我国古代在磁学方面的研究与应用，提高科技传承

的核心素养。了解我国现代在强磁场研究、磁悬浮列车等方面

取得的伟大成就，增强民族自豪感和家国情怀。

让学生建构磁感应强度、磁通量等概念，建构匀强磁场模

教学重点

型，更全面了解安培定则。

建构磁感应强度的概念，利用安培定则判断电流周围磁场

教学难点

的方向。

让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，

教学策略

提高实验观察能力，受到科学方法熏陶。

主要教法启发式讲授、演示实验、组织合作学习

主要学法自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习

多媒体课件展示系统、普通玻璃板（30cmX30cm以上）

1块、条形磁铁1个、U形磁铁1个、细铁屑1瓶、白纸1张、

铁架台1个（附大试管夹1个、带衬试管夹1个、十字夹2个）、

学生电源1台、长约30cm铜导体棒1根、滑动变阻器（5Q

教学资源

3A）1个、开关1个、导线若干、带底座的小磁针5个、薄木

板1个（20cmX20cm）、用粗导线制成的直径约10cm的单

匝圆形线圈、用粗导线绕制的直径约10cm、长约20cm的10

匝左右的螺线管等。

课堂实施

教学设计意

教学内容教师活动学生活动

环节图

1.磁场是什么？1.安排学对教材和让学生

课前

2.建构磁感线物理模型的实验生进行预教学视频通过课

准备

依据是什么？习（阅读教进行学习前自主

3.什么是磁感线？材、观看老和思考，学习，发

4.磁感线的特点是什么？师提供的并与同学现自己

5.我国古代有哪些磁学方面的微课视讨论其中不理解

重大发现和发明？频)。发现的问的问题，

6.什么是安培力？什么是磁感2.就学生题，将疑准备到

应强度？提出的问问反馈给课堂上

7.什么是匀强磁场？题进行有老师。与同学

8.什么是磁通量？针对性地讨论，与

9.谁最早发现了电流的磁效备课，准备老师交

应？在课堂上流，解决

10.如何判断电流周围的磁场学生讨论疑问。

方向？时给予指

11.什么是假说法？导。

新创设情境：展示图片、观看、思激发学

在钢铁产品生产车间提问：考生学习

课

或废钢铁回收部门，经常这种机器动力，明

引可以见到这样一种机器，为什么有确学习

入它运行到钢铁制品上方，如此高强目标

不用捆扎，也不用挂钩，直的本领

接就可以将数吨的钢铁制呢？

课堂品提起运走，运到目的地

实施后，又可以轻松地放下，十

分快捷方便。

新我们在初中已经学展示图片、倾听让学生

过，磁体总有两个磁极：北讲述巩固有

课

(N)极和南(S)极。磁关磁场

教极之间会产生相互作用：的概念

学同名磁极相互排斥，异名及性质，

磁极相互吸引。跟电荷周与初中

围存在电场相似，磁体周知识衔

围也存在一种看不见、摸接。

不着，但可测量的特殊形

态的物质，称为磁场。磁极

之间的相互作用是通过磁

场发生的。

演示实验：观察磁体周围进行演示观看实帮助学

的模拟磁场实验是，提验、合作生增加

将一块玻璃板水平地问：学习、回对磁场

放在条形磁铁或U形磁铁本实验为答：的感性

上，在板面上均匀地撒一什么要用细铁屑能认识，为

些细铁屑，然后轻敲玻璃细铁屑？被磁化，建构磁

板，细铁屑会由于震动而使用细木而细木屑感线打

移动，最终呈现出一定的屑行不不行。基础。

形状。行？

把一些可以自由转动展示图片、观看、倾对磁场

的小磁针放在条形磁铁的讲解听、理解、的性质

周围，在磁场力的作用下，记忆进一步

小磁针将发生偏转，静止地讲解，

时，小磁针的指向如图所让学生

Zj\O了解磁

磁铁周围不同位置的场的方

小磁针，N极所指的方向向。

是不同的。物理学中规定，

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。

为了形象直观地描述展示图片、倾听帮助学

磁体周围的磁场，法拉第讲述生建构

提出了与电场线类似的方磁感线

法，即用磁感线来描述磁物理模

场。型，了解

在磁场中画出一系列基本特

带箭头的曲线，使曲线上点。

每一点的切线方向都和该

点的磁场方向相同，如图

所示，这些曲线就称为磁

感线。

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。

我国早在公元前3世讲述我国倾听增强学

纪的战国时代就已认识到古代磁学生的民

磁石的指极性。《韩非子》方面的科族自豪

中提到“先王立司南以端学成就。感和家

朝夕”。公元1世纪初东汉国情怀。

王充在《论衡》中记载:“司

南之杓，投之于地，其柢指

南。”这些文献表明司南是

最早的指南针。

公元1044年的北宋时

期，我国已发明了人工磁

化方法，并造出了可以浮

在水面上自由转动的指南

鱼。我国著名科学家沈括

在《梦溪笔谈》中描述了制

作指南工具的四种基本方

法：水浮、置指爪、置碗唇、

缕悬，其中以缕悬法的指

向效果最好。沈括在研究

指南工具过程中还发现了

地磁偏角，他指出：磁针

“常微偏东，不全南也”。

这是磁学史上一个极其重

要的发现，领先欧洲约400

年。

磁场的强弱如何描述展示图片，观看、倾帮助学

呢？法国物理学家安培最讲解磁感听、理解、生建构

早发现，磁场对电流有力应强度概记忆磁感应

的作用。为了纪念他，人们念及科学强度的

把磁场对电流的作用力称方法等。概念。

为安培力。

人们通过大量实验发

现：在磁场中的某一点，当

一小段通电导线跟磁场垂

直时（如图所示），安培力

F跟电流/和通电导线的

长度/的乘积成正比，而比

值士恒定不变。在磁场中

的不同点，这个比值一般

不同。这表明，比值片是

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。

在物理学中，把磁场

中垂直于磁场方向的通电

导线所受的安培力口与电

流/和导线长度/乘积的比

值，称为通电导线所在处

的磁感应强度。如果用B

表示磁感应强度，那么

F

B=n

磁感应强度的国际单位制

单位是T（特）。

磁感应强度3的大小讲述倾听让学生

反映了磁场的强弱程度。了解磁

现今生活中常见的磁性最感应强

强的永久磁铁是铉铁硼磁度概念

铁，主要应用在电机和变在生产

压器的铁芯中，其磁极附生活中

近磁感应强度可达1.38To的应用。

医院使用的核磁共振仪

中，磁感应强度可达3T。

2017年2月13H,中国科

学院合肥物质科学研究院

的混合磁体实现了40T的

世界第二高的稳态磁场，

标志着我国跻身世界强磁

场研究强国的行列。地面

附近地磁场的磁感应强度

大约只有5X10=T。人的

心脏工作时产生的磁场约

为5X10/°T,人脑神经活

动产生的磁场更微弱。

【应用与拓展】地磁探组织学生自主学让学生

矿自主学习、习、阅读、了解磁

出现地磁异常的区巡视、指质疑感应强

域，地下一定蕴藏着丰富导、答疑度概念

的磁铁矿。我们可以根据在生产

地磁异常现象来探测磁铁中的实

矿区。际应用。

同电场线类似，从磁展示图片，观看、倾帮助学

感线的疏密也可以看出磁讲解听、理解生建构

感应强度的相对大小。磁匀强磁

感应强度大的地方，磁感场物理

线就密集；磁感应强度小模型。

的地方，磁感线就稀疏。如

果在磁场的某一区域内，

各点的磁感应强度的大小

和方向都相同，那么我们

就把这个区域内的磁场称

为匀强磁场。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。

匀强磁场也是一种物

理模型，在现实生活中是

不存在的。距离很近的两

个异名磁极之间的磁场，

除边缘部分外，可近似认

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。

在电磁学中，经常要展小图片，观看、倾帮助学

讨论某一区域内的磁场和讲解听、理解、生建构

它的变化情况，为此我们记忆磁通量

引入一个新的物理量一一的概念。

磁通量。设在磁感应强度

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3与

S的乘积称为穿过该平面

的磁通量，如图所示。磁通

量简称磁通，用符号。表

Zj\O

磁通量用公式表示为

①=BS

磁通量是标量，它的国际

单位制单位是Wb（韦）。

此处定义磁通量的方

法是______定义法。

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（P=BS,可以

得出

B=~S

上式表明，磁感应强度在

数值上等于单位面积上的

磁通量，因此，工程技术人

员常把磁感应强度称为磁

通密度。

示例在磁感应强度为展示图片、观看、倾让学生

0.5T的匀强磁场中，有一讲解例题听、理解、了解应

个面积为0.01n?的矩形线记忆用磁通

圈。当线圈的平面分别转量概念

到与磁场方向垂直和平行解决实

时，穿过该线圈的磁通量际问题

各是多少？的方法。

分析本题可在了解磁通

量物理意义的基础上，利

用其定义公式直接求出。

解当线圈平面与磁场方

向垂直时，穿过线圈的磁

通量为

①=BS=0.5X0.01Wb=

0.005Wb

人类虽然很早以前就展小图片、观看、倾让学生

认识了电现象和磁现象，讲述听了解电

但在很长一段时间里，却流磁效

把它们看成两种彼此独立应的发

的自然现象。直到奥斯特现过程。

发现了电流的磁效应之

后，人们才认识到电和磁

之间的内在联系。

1820年，丹麦物理学

家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，与导线平

行，如图所示。接通电源

后，发现小磁针转向垂直

于导线方向，如图所示。

演示实验：观察通电直导进行演示观看实引导学

线周围的磁场方向实验，组织验、记录生尝试

按照如图所示的装置学生合作数据、合通过现

进行实验，将一根直导线学习，提作学习、象归纳

竖直穿过水平放置的硬纸问：回答：规律。

板，在纸板上放置几个小尝试归纳（可能回

磁针,观察通电后小磁针N小磁针N答不出

极所指的方向；改变导线极的指向来）

中电流的方向，观察小磁与电流方

针N极指向的变化。向的关系

是什么？

安培通过实验归纳展示图片、观看、倾让学生

出：直线电流的磁感线是讲解听、理解、理解安

一系列与导线垂直且以导记忆培定则

线上的各点为圆心的同心（右手

圆。磁感线的方向跟电流螺旋定

方向的关系可以这样来判则）。

定：用右手握住导线，让伸

直的大拇指指向电流的方

向，弯曲的四指所指的方

向就是磁感线的环绕方

向。这就是安培定则，也叫

右手螺旋定则，如图所示。

演示实验：观察环形电流进行演示观看实引导学

中心的磁场方向实验，组织验、记录生应用

如图所示，将一根导学生合作数据、合所学规

线弯成圆环，并竖直穿过学习：作学习、律解决

水平放置的硬纸板，使圆利用安培回答：问题。

环的上半部分在纸板上定则分析运用右手

方。在环形电流中心轴线环形电流握导线，

处的纸板上放置一个小磁在中心轴大拇指指

针，观察通电后小磁针N线上产生向电流方

极所指的方向；改变导线的磁场方向，四指

中电流的方向，观察小磁向是什的方向就

针N极指向的变化。么？是磁场方

向。

安培通过实验归纳展示图片、观看、倾让学生

出，环形电流中心轴线上讲解听、理解、理解安

的磁场方向，还可以这样记忆培定则

判定：使右手弯曲的四指（右手

和环形电流的方向一致，螺旋定

那么伸直的大拇指所指的则）在解

方向就是环形导线中心轴决环形

线上磁场的方向，如图所电流时

Zj\O的用法。

演示实验：观察通电螺线进行演示观看实引导学

管内外的磁场方向实验，组织验、记录生分析

如图所示，将一根导学生合作数据、合现象，归

线弯成螺旋状，竖直穿过学习，提作学习、纳规律。

水平放置的硬纸板，使其问：回答：

一半在纸板上，一半在纸根据螺线就是用安

板下。在纸板上螺线管内管中电流培定则

外放置几个小磁针，观察方向判断（右手螺

通电后小磁针N极所指的其内部磁旋定则）

方向；改变通过螺线管的场方向的在解决环

电流方向，观察小磁针N方法是什形电流的

极指向的变化。么？方法。

安培通过实验归纳展示图片、观看、倾让学生

出，通电螺线管产生的磁讲解听、理解、理解安

场方向可以这样判定：让记忆培定则

右手弯曲的四指沿着电流（右手

方向，那么伸直的大拇指螺旋定

所指的一端就是通电螺线则）在解

管的北极。通电螺线管外决通电

的磁感线是由N极指向S螺线管

极，在管内则是由S极指问题的

向N极，形成闭合曲线，用法。

如图所示。

安培为了解释磁铁为展小图片、观看、倾帮助学

什么具有磁性的问题，根讲解听、理解生理解

据环形电流及通电螺线管安培利

与条形磁铁的磁场相似这用假设

一特点，提出了分子电流推理解

假说：在铁分子内部存在释未知

一种环形电流一一分子电现象的

流。分子电流使分子成为科学方

一个小磁体，分子两侧相法。

当于两个磁极。

分子电流假说可以解

释一些磁现象。例如，当一

根铁棒未被磁化时，内部

小磁体的取向是杂乱无章

的，它们的磁场互相抵消，

对外界不显磁性，如图所

示；当铁棒受到外界磁场

作用时，小磁体的取向变

得跟外界磁场基本相同，

使铁棒显示出磁性，即被

磁化了，如图所示；当铁棒

受到高温或者猛烈敲击

时，剧烈的热运动或机械

振动使分子的磁性紊乱，

磁场互相抵消，铁棒磁性

消失。

【思维与方法】假说法讲述倾听让学生

假说法就是在观察和实验了解科

的基础上，根据科学原理学方法。

和事实进行理性思维，对

未知的自然现象和规律所

作的假定性解释和说明的

方法。假说内容的正确与

否，还需要等待实验的检

验或实践的证明。

这是物理学中的一种

重要的科学方法，虽然利

用假说提出的理论不一定

正确，但依然对科学研究

有着促进作用，人类就是

在不断地质疑、假设、推

理、创新中不断进步的。

在钢铁产品生产车间或废回应“情境倾听、理让学生

钢铁回收部门，经常可以与问题”中解了解通

见到的机器就是电磁起重的问题。电螺线

机。它在接近钢铁制品时，管在生

接通电路，产生强大磁场，产中的

将钢铁吸起。运到目的地应用。

后，断开电路，磁场消失，