联系本站客服加+微信号15139388181 或QQ：983228566 |
视频标签：磁场
所属栏目：高中物理优质课视频
视频课题：沪科版高中物理选修3-1第五章5.2《怎样描述磁场》青海省优课
本视频配套资料的教学设计、课件 /课堂实录及教案下载可联本站系客服
怎样描述磁场
一、 教材分析
本节课选自沪科版高中物理选修3—1第五章第二节，其内容是在学习了电流的磁效应、磁场和地球的磁场等基础上进行的，是学生定量认识磁场的开始，本节的内容也是本章教学的重点和难点，而且，本节课教材充分展示了物理学科的特点——实验科学，体现了用实验手段研究物理问题的思想方法。
二、 学情分析
（一） 知识层面
学生在初中已经初步接触过磁场和磁感线，在本章的第一节又认识了磁场对磁体、通电导线、运动电荷有力的作用，并且知道磁体的磁场有强弱之分，而在本教材的第一章中又接触了描述电场强弱的物理量——电场强度，故以上内容的学习都为本节课的学习奠定了基础。但对描述磁场的物理量比较生疏。 （二） 能力层面
学生已经有利用类比、比值定义、控制变量、归纳整理等方法来研究物理问题的思想。但在具体问题中如何渗透和利用这些方法还需要教师的引导。
三、 教学目标
基于物理学科核心素养确定教学的目标如下：
1、物理观念：
知道电流元的概念
知道磁感应强度的方向、大小、定义式和单位，形成磁场的物质观； 2、科学思维：
掌握比值定义法，提高分析和推理能力； 3、实验探究：
进一步体验科学探究的一般方法（观察现象——提出问题——寻找方法——实验验证）； 培养学生定量研究问题的能力 4、科学态度和责任：
通过演示性探究实验，激发学生求知欲，体会物理学探究的科学性； 感受科学研究中的曲折和艰辛、体会探索或成功后的喜悦。
四、 教学重难点
（一）重点
通过探究放入磁场中电流元所受到的力探究磁场强弱的描述方法。 （二）难点
对
IL
F
可以描述磁场强弱的理解。 五、 教学方法
演示实验、讲授法和讨论法相结合
六、 教学过程
（一）新课引入 【演示实验1】 （二）新课教学
1、如何描述磁场强弱问题的提出
教学环节及内容
教师活动 学生活动 1、新课引入
【演示实验1】比较各类磁铁磁性强弱。
学生拿不同的磁铁去吸凳子。
摆放磁铁，鼓励学生勇敢到讲台上亲身体验磁性强弱。
猜想：越大的磁铁的磁性越强；
体验：其中某个同学用各种磁铁吸同一个东西。 2、提出问题——如何描述磁场的强弱 【类比电场】
用试探电荷侦查电场是否存在及其强弱； 试探电荷受力随试探电荷的变化而变化；
但同一位置试探电荷受到的力和试探电荷的比值不变； 不同位置该比值不同，且电场越强，该比值就越大； 该比值来定义了描述电场性质的物理量——电场强度。 引导学生将“场”的研究转化到“力”的研究上来。
回顾并思如何将“场”的研究转化成对“力”的研究。 3、磁场方向
【问题】我们派谁侦查磁场是否存在及即强弱呢？ 【演示实验2】
一个小磁针放入磁场中，小磁针两极有确定的指向；
很多小磁针放入磁场中，发现在每个位置小磁针都有自己
的一个指向；
总结磁场是有方向的；
物理学中就规律规定了小磁针静止时N极所指的方向为改
点磁场的方向。
利用投影仪让学生观察小磁针放入磁场中后的指向，
观察小磁针指向，并总结磁场方向
4、如何描述磁场强弱的实验探究 引导学生选择侦查磁场强弱的物体。
分析并选择合适的物体来探测磁场的存在即强弱。
提出 问题
【问题】能否用小磁针否用N极的受力大小来反应磁场的强弱呢？
【分析】现实中我们并不能将一个磁单极子拿来研究其受力，N极和S极是同时存在的。所以，用小磁针来侦查磁场的强弱并不是特别合适。
【追问】那么有没有更加合适的对象来充当这个角色呢？
【分析】我们想到磁场除了对磁铁有力的作用，还对通电导线也有力的作用。
明确研究对象 通过测量通电导线的受力大小来定义磁场的强弱： 回想对试探电荷的要求——过渡到对通电导线的要
求。
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叫做电流元；
电流元是理想模型，孤立电流元不存在。 引出电流元
引导分析为什么孤立电流元不存在 理解电流元引入的目的
过渡至匀强磁场
【问题】那我们在任意磁场中放入通电导线，通电导线受力就不均匀了，如何研究受力？
【分析】如果实验部分是匀强磁场，长导线各处受力就会均匀，方向相同，等效于是用电流元探究各处磁场。
逐步引导学生分析
思考并理解在匀强磁场中研究的必要性 猜想
【问题】猜想在确定的匀强磁场中通电导线受到的力可能要受到哪些因素的影响？
【猜想】导线长度和电流大小，摆放角度。 【明确研究方法】控制变量法
分析并评判学生提出的各种的猜想 提出各种可能
分析摆放角度对通电导线受力的影响 【演示实验3】
利用小磁针判断即将进行试验的磁场的方向。
【演示实验4】
当磁场方向和通电导线平行时，发现通电导线并
不受力；
当磁场方向与通电导线垂直时，通电导线受力。
并且磁场中通电导线在平稳的前行。
【总结】
对比发现，通电导线在在磁场中受力的确与其放入磁场中的方向有关，平行为零，垂直最大，受力效果最明显。
通过演示实验明确待测磁场的方向；
通过演示实验引导学生明确通电导线如何放置才能在磁场中受力。 观察实验现象，了解待测磁场方向及通电导线放置位置。
分析I、L对通电导线受力的影响
【明确】磁场方向和通电导线垂直的情况下， I不变时，F与L的关系 L不变时，F与I的关系 板书
明确研究思路
介绍试验装置 用有多匝线圈串联的通电导线框的一边来代替单根通电导线，每增加20匝引出一个抽头，引出20/40/60/80/100五个接线头（展示线框的构造），
并保证磁场方向和线框中电流垂直。
用力传感器测出线框在竖直方向的力，用电流传
感器测出电路中的电流，它们的示数将反应在电脑终端上。
利用DIS设备测出通电导线的电流及受力大小
引导学生明确实验中需要测量竖直方向的力。
明晰实验目的及操作过程。
分析数据，描述磁场强弱
不加电流时，其力传感器有一定的示数，说明是
导线框受到的重力，我们可以将初始值调整为零。 加一定电流，示数从零开始增加，说明该力是通
电导线在磁场中受到的力。
【演示实验5】
先改变电流的强弱，保持通电导线长度不变，发
现受力改变；
画F—I图像，并拟合，得如下图像： 【结论】I不变时，LF
再改变导线的长短，保持电流不变，发现通电导线受力也会变；
画F—L图像，并拟合，得如下图像： 利用DIS实验探究通电导线受力与导线长度及电流的关系。
引导学生将电流和导线长度标准化，再通过受力比较磁场强弱——
初步引出比值的思想。
继续用DIS操作实验、记录数据、分析规律。
通过探究实验，明确通电导线受力与导线长度及电流的有关。
初步判断可以用比值的方法比较磁场强弱。
跟随教师步伐，分析实验规律。
【结论】L不变时，IF
得ILF——也即F与I、L的比值是一个定值
计算前两组实验中F/IL的值，发现比值相等，该比值反应磁场本身的性质，与F和I、L无关； 【演示实验6】 换用另一组磁铁，分别改变电流和长度，研究F分别与I、L的关系，再研究两组数据中F/IL的值，发现比值还是一个定值，但与第一个磁场中的比值不同，记做K2。数据采集如下：
L不变，研究F和I的关系：
I不变，研究F和L的关系：
换种磁铁，继续用DIS研究F与I、L的关系。
【总结】
同一磁场同一位置IL
F值不变，不同磁场比值又不
同，简单总结，磁场不变时该比值不变，磁场变了该比值就变。 并且经过大量研究表明，磁场强处该比值大，那
么比值能够反映磁场的强弱——看来它就是我们寻找的描述磁场性质的物理量——磁感应强度。（说明，由于历史的原因，描述磁场强弱的物理量不叫磁场强度，叫磁感应强度。 ）
对比试验结果，引导学生理解为什
么用
ILF 定义磁场强弱。
体会ILF所
表达的含义，理解用
ILF
定义磁
场强弱的合理性。
推广到非匀强磁场
【问题】如果磁场是非匀强磁场呢？还有这样的规律吗？
【分析】非匀强磁场中通电导线各处受力不一样，所以，如果用这个比值定义磁感应强度，那么力的大小不明确。
【追问】如果要在非匀强磁场中探究，那么对通电导线有什么要求呢？
【分析】导线足够短——短到一定的程度，那么导线周围的磁场又可以认为是均匀的了（周围的磁场已经分不出变化了）。
【总结】所以我们得到的结果经过合理的外推，磁感应强度的定义在匀强和非匀强磁场中都是适用的。
引导学生将匀强电场中得到的实验规律通过极限的思想在非匀强磁场中合理外推。
思考并能理解将匀强磁场中的规律合理外推可行性。
总结 并整理板书
二 磁场的强弱——磁感应强度
1定义：IL
FB）（IB
2方向：磁场的方向（说明：用磁感应强度描述磁场，总结描述磁
场强弱的物
理量——磁感强强度的总结并记录磁感强强度的相关知识。
磁场有方向，所以磁感应强度有方向——也即小磁针静止时N极所指的方向） 单位：m
*AN
T
【问题】1T表示什么呢？
相关知识。 引导分析可以用标准化导线长度和电流得受力比较磁场的强弱。
理解1T指 1m的导线中通以1A的电流，导线所受的力大小。
拓展
其实生活中处处可见磁场，我们一起来了解常见磁场的磁感应强度。
小结
比较磁感应强度和电场强度的定义过程
练习
反思
本节课首先用类比的方法将场的研究转化到力的研究上，后在磁场中寻找合适的受力对象来研究场的方向和大小，通过层层设问的方式最终明确用通电直导线在匀强的磁场中受力研究磁场强弱，若用一个磁场，则只能研究F与I、L及摆放角度的关系，得到
IL
F
是一个与I、L及F无关的值，但用此比值定义磁场强弱对学生来讲理解会比较困难，所以，本节课利用两个磁场现场采集数据，并分析数据，最终明确磁场变了
ILF值会变，且磁场越强，该比值越大，说明用IL
F定义
磁场强弱的合理性，进一步加深学生对比值定义法的理解，进而突破本节课的难点。
当然，本节课设计中有些环节需要进一步改进，应寻找更现代化的手段去做实验，达到快速、高效的目的，在语言的过渡方面还需要精雕细磨，以便为学生搭建更好的桥梁去理解描述磁场的物理量。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
