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高中物理选修3-1第三章第2节《磁感应强度》河南省 - 洛阳

视频标签:磁感应强度

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视频课题:高中物理选修3-1第三章第2节《磁感应强度》河南省 - 洛阳

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《磁感应强度》教学设计 
 
 
一、教材分析 
《磁感应强度》是人教版选修3-2第三章第2节;电磁学是高中物理的主干知识;而磁场和电场一样都是电磁学的核心内容;磁感应强度是对磁场强弱的定量描述,是学习“磁场对通电导线的作用,磁场对带电粒子的作用”一个重要的基础。 
二、学情分析 
 1、学生已有的认知水平和能力基础   (1)知道电场强度的定义及特点   (2)知道磁场有强弱和方向 
  (3)对类比法、比值定义法、控制变量法等物理方法比较熟悉  2、学生可能遇到的困难和问题   (1)电流元的理解 
  (2)实验操作过程,细节容易导致实验数据误差较大   (3)如何进行探究,并总结结论 
三、教学目标 
1、知识与技能 
  (1)理解磁感应强度的定义,知道其大小、方向、定义式和单位。   (2)会用磁感应强度的定义式进行有关计算。 2、过程与方法 
  (1)通过类比,实验和分析,寻找描述磁场强弱的物理量——磁感应强度。   (2)进一步体会通过比值法定义物理量的方法。    (3)进一步在实验中体会控制变量法。  3、情感态度与价值观 
  (1)关注物理与生活相互联系,在生活中的实际应用。 
  (2)发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦 
四、重难点分析 
教学重点:(1)理解磁感应强度的定义 
         (2)应用磁感应强度的定义式进行有关计算 教学难点:(1)磁感应强度概念的建立 
         (2)探究影响通电导线在磁场中受力的因素 
五、教学过程 
环节一、引入新课,提出磁感应强度概念 

 引导学生思考以下问题: 
    提问: 生活当中的磁现象让我们认识磁场有强弱和方向,我们如何来进行描述呢?在研究电场的时候我们是如何描述的呢?     
    回答:我们研究电场中的检验电荷的受力情况,确定了一个叫做电场强度的物理量,用来描述电场的强弱。 
     研究磁场的强弱和方向我们引入一个新的物理量——磁感应强度 环节二、实验探究,磁感应强度的方向 
    把很多可以转动的小磁针,放入磁场中让同学们观察,小磁针静止时,它的指向也就确定了。物理学中把小磁针N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。 
环节三、实验探究,影响通电导线受力的因素 
    巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁,实验室中的小磁铁却只能吸起几枚铁钉 
    提问:1、磁场有强弱之分,如何来描述磁场的强弱呢? 2、磁感应强度的大小能否从小磁针受力情况来研究,为什么? 
回答:不行,因为小磁针N极不能单独存在,至少到目前还没有单N极,单S极,所有不可能测定N极受力的大小。那怎么
办呢?让学生继续思考,转换思维那么只能从电流在磁场中受力的角度试着去探究     提问:2、能不能用一段通电导线来检验磁场的强弱呢? 定性分析实验设计一: 
    把学生分成四人一小组,探究影响通电导线 受力的因素。 
    同学们小组分析实验现象得出: 1、导线摆放角度 2、电流的大小 3、通电导线的长度 
4、磁场的强弱  ——— 这些因素有关系。 
    提问:受力既然和这几个因素有关,那我们能不能同时让这几个量变化来一起研究呢?——引导学生使用控制变量法。 
实验中导体棒受力同摆放角度有关,但垂直摆放受力最大,实验效果也很明显,让学生接下来的探究每次方向都要垂直放置。 定性分析实验设计二、 
学生实验操作:先用相同的磁铁做1、2两组实验 
 
                    
             
                    
                             3 
1、保持导线通电部分长度L不变,改变电路中电流I大小,观察力F的变化 2、保持电路中的电流I大小不变,改变导线通电部分长度L,观察力F的变化 
3、保持电路中的电流I大小和导线通电部分长度L不变,加小磁片增强磁铁的磁性,观察力F的变化 在误差允许的范围内: 
1、L一定的情况下,I越大F越大 2、I一定的情况下,L越大F越大 3、I、L一定的情况下,磁场越强F越大 
    提问: F既然和这些因素有关,是不是最简单的正比关系呢?我们还需要定量的实验进行研究。 
定量分析演示实验: 
先介绍实验仪器,上下磁铁产生竖直方向的磁场,竖直的线框下面的一段在磁场当中,通电后,线框受力偏转,指针指示的刻度就表示磁场对线框的作用力大小。 
先保持电流一定,连接两端接线柱,接入磁场中通电长度最大,F指在第三格,如果F与L成正比,改变长度大小,F应该成比例变化。再保持长度不变,减小电流,若F与I成正比,F也应该成比例变化。     定量实验结论: 
在导线和磁场垂直的情况下,通电导线受到的力F大小与导线中的电流I成正比,与导线长度L成正比。用公式表示为F=I L B    环节四、归纳总结,提出磁感应强度的定义式 
提问: 公式当中B是比例系数,同一磁场中,不管I、L如何改变,B总是不变的,如果是在非匀强磁场中我们怎样研究磁场中某点的磁感应强度? 
选择模型:很短的一段通电导线 
这里给同学们介绍一下电流元:在物理学中,我们把很短的一段通电导线中电流大小I和导线长度L的乘积称为电流元 
思考:为什么选择很短的?这里采用设问方式(没有必要加大难度) 
蹄形磁铁U形内部的磁场可以看做匀强磁场,因为要检测磁场中某点的磁感应强度的大小,研究较长的一段导线受力情况推知一小段电流元的受力情况,也代表磁场某点的情况。由于电流元不可能单独存在,只能在电路中存在,所以我们选一段相对较短导线,尽量采用匀强磁场。电流元是理想化的模型。     引导:通过对实验的引申和推广使同学们了解比值 F/IL是磁场中各点的位置函数。换句话说,在非匀强磁场中比值是因点而异的,某一确定的位置比值不变。引导学生类比电场强度的方法,归纳用F与IL的比值反映不同位置磁场的强弱程度,即磁感应强度的概念。     定义磁感应强度 
(1)定义:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线, 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,用字母B表示。  
    (2)比值定义法:当B与I垂直时,B=F/IL   B由磁场本身决定,与电流元无关。     (3)物理意义:描述磁场强弱和方向 
    (4)单位:国际单位制,特斯拉,简称特,符号T 
 
                  (5) B是矢量,既有大小又有方向,运算遵循平行四边形定则 了解特斯拉和一些磁场的磁感应强度 
     特斯拉(Nikola Tesla,1856~1943),美国电气工程师。他一生致力于交流电的研究,是让交流电进入实用领域的主要推动者 
环节五:多媒体展示一些磁场的磁感应强度 
  多媒体展示教材内容“一些磁场的磁感应强度”,使学生知道地磁场及自然界中各种磁源磁场的强弱数量级。并简单介绍可以使用磁传感器探测周围的磁场强弱。 
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 
0.134 6 电动机或变压器铁芯中的磁场 
0.8~1.7 
 
环节六:反馈总结提高认识 
  最后让学生比较E与B定义的异同,进行归纳总结,提高认识。如果课时时间足够,补充两道例题。 【例题1】磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线,它的电流强度是2.5 A,导线长1 cm,它受到的磁场力为5×10-2 N,则这个位置的磁感应强度是多大? 
【例题2】接上题,如果把通电导线中的电流强度增大到5 A时,这一点的磁感应强度应是多大?该通电导线受到的磁场力是多大? 
       
11
NTAm
                    
             
                    
                             5 
六、板书设计       
第二节 磁感应强度 
1、磁感应强度是矢量。磁场的方向:磁针静止时N极所指的方向为该处磁场的方向。 2、定义式:  
  条件:电流和磁场方向垂直。 
3、物理意义:描述磁场强弱和方向的物理量。 4、单位:特斯拉,简称特,国际符号是T。   1T=1N/A•m 
七、作业布置1.课后题2、3题   2.配套巩固作业题 八、教学反思

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