高二物理人教版磁感應強度教學計劃

一、教學分析

磁感應強度是電磁學的基本概念之一，是本章的重點。同時，磁場對磁極和電流的作用力(本質上是磁場對運動電荷的作用力)遠比電場對電荷的作用力複雜，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量是本章教學的一個難點。用小磁針N極受力方向定義磁感應強度的方向，用電流元受磁場力與電流元之比定義磁感應強度，符合學生的認知水平。

二、學情分析

高二的學生對重力場和電場已經很熟悉，可以通過演示實驗與電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。這樣讓學生用已知的知識為經驗去探究未知的領域也符合學生的認知規律。

三、教學目標

知識與能力：知道磁感應強度的定義，知道其方向、大小、定義式和單位。

過程與方法1.通過實驗、類比分析，尋找描述磁感應強度的方法。

2.進一步體會通過比值法定義物理量的方法。

情感、態度、價值觀：培養學生探究物理現象的興趣，提高學習能力。

四、重難點突破

磁感應強度概念的建立是本節的重點(也是本章的重點)，同時也是本節的難點。通過與電場強度定義的類比，以實驗為基礎通過理論推導説明磁場對電流元的力跟電流和導線長度的關係，並進一步引入磁感應強度的定義，從而突破難點。

五、教學方法與手段

首先通過觀看學生舉例和視頻列舉，讓學生對生活中磁場存在的廣泛性及不同磁場強弱不同有一個感性認識，然後通過分組實驗讓學生觀察磁場對電流的作用力與磁場強弱、電流大小、導線長度和導線與磁場的夾角都有關係，再利用DIS演示實驗得出當導線跟磁場垂直時，磁場對電流的作用力跟電流成正比，跟導線長度成正比。在此基礎上引入磁感應強度的定義。

教學中在教師的啟發和引導下，學生通過實驗探究、理論探究，在他們相互合作、共同探討的過程中，觀察現象，得出結論，給出定義，完成這節課的學習。

六、教具準備

電磁鐵、蹄形磁鐵、導體棒、電源、導線、DIS演示實驗材料等;多媒體課件、實物投影儀。

知識準備 (學案)

複習磁場的概念、電場強度的定義方法等。

七、教學過程設計

(一)導入新課

[事件1] 課前播放圖片或視頻——説明研究磁現象與人類生活緊密相關

師生活動：播放兩個視頻：磁懸浮列車簡單原理，巨大的電磁鐵起重機吊起重物 PPT展示磁懸浮列車和巨大的電磁鐵起重機吊起重物的圖片，利用磁場的一些有趣圖片等，激發學生的興趣、求知慾。

2、磁極間的相互作用需要接觸嗎?——磁場;問：磁場有強弱、有方向嗎?

3、【分組實驗】 學生自己動手操作並觀察實驗現象：如圖，通電電磁鐵吸引別針，改變電磁鐵中電流的大小，可以看到，吸引別針的多少不同，引導學生在觀察

現象的基礎上思考：這一現象説明什麼問題?

結論：實驗現象説明兩種情況中磁場強弱不同。

問題：怎樣表示磁場強弱?

引入新課——第二節：磁感應強度

提問1：用哪個物理量來描述電場的強弱和方向?試探法，

類比：用電場強度來描述電場的強弱和方向。(課件展示)

我們用相類似的方法來學習描述磁場強弱和方向的物理量——磁感應強

度。

推進新課

[事件2]

教學任務：磁感應強度的方向。

師生活動：

【演示】

實物投影儀演示小磁針在磁鐵周圍的不同位置指向不同，説明小磁針

受力方向不同，磁場方向不同。

電場和磁場都是客觀存在的。電場有強弱和方向，磁場也有強弱和方向。

思考，電場強度的方向是如何規定的.?對研究磁感應強度的方向有何啟發?

規定正電荷所受電場力的方向為該點的電場強度的方向。場強的方向是從電荷受力的角度規定的。小磁針放入磁場中會受到磁場力的作用，因此，磁場的方向可以從小磁針受力的角度規定。

在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向，即磁感應強度的方向。

拓展：把各個小磁針的指向連成線，也能描述磁場的方向，後來物理學家把它稱為磁感線，其切線方向也為磁場方向。

磁感應強弱：問題1：在電場中，我們通過電場對電荷的作用力來了解電場的性質，磁感應強度的大小能否從小磁針受力的情況來研究?

不能。因為小磁針不會單獨存在一個磁極，小磁針靜止時，兩個磁極所受合力為零，因此無法從小磁針受力的角度確定磁場的強弱，即無法定義磁感應強度的大小。

問題2：那如何研究磁感應強度的大小呢?

磁場對磁極有力的作用，磁場對通電電流也有力的作用。

無法從小磁針受力的情況研究磁感應強度的大小，轉換一下思維，是否可從電流在磁場中受力的角度去研究?

實驗前讓學生明白：在物理學中，把很短一段通電導線中的電流I與導線長度L的乘積IL叫做電流元。但要使導線中有電流，就要把它連接到電源上，所以孤立的電流元是不存在的。

[事件3]

教學任務：實驗探究磁場對電流的作用力跟電流、導線長度的關係。

師生活動：

問題3：磁場對電流的作用力大小跟哪些因素有關呢?

學生提出猜想：磁場對電流的作用力跟導線與磁場方向有關

磁場對電流的作用力跟電流的大小有關

磁場對電流的作用力跟導線的長度有關

磁場對電流的作用力跟磁場強度有關

等等。

通過分組實驗學生親自動手檢驗。

可以在磁場的強弱和方向都相同的勻強磁場中，研究較長的一段通電導線的受力情況，從而推知一小段電流元的受力情況。

實驗裝置如圖所示：三塊相同的蹄形磁鐵並列放置，可以認為磁極間的磁場是均勻的，將一根直導線懸掛在磁鐵的兩極間，有電流通過時導線將擺動一個角度，通過這個角度我們可以比較磁場力的大小，分別接通“2、3”和“1、4”可以改變導線通電部分的長度，電流由外部電路控制。

在勻強磁場中探究影響通電導線受力的因素

【分組實驗】 啟發學生學會應用控制變量法。

(1)保持導線通電部分的長度不變，改變電流的大小。

結論：通電導線長度一定時，電流越大，導線所受磁場力就越大。

(2)保持電流不變，改變導線通電部分的長度。

結論：電流一定時，通電導線越長，磁場力越大。

(3)部分學生實驗器材有電磁鐵，可通過改變電流改變磁場強弱，探究磁場對電流的作用力跟磁場強弱的關係。

通電導線長度一定，電流不變時，磁場越強，磁場對電流的作用力越大。

上面的結論都是學生在上述實驗裝置，也就是導線跟磁場垂直時，實驗操作得出的結論。 師生可共同演示導線跟磁場平行時，導線受力情況。

【演示】

磁場對電流的作用力跟導線與磁場方向間的關係。

結論：導線跟磁場垂直時，磁場對電流的作用力最大，導線跟磁場平行時，磁場對電流沒有作用力。

[事件4]

教學任務：用DIS演示實驗理論探究磁場對電流的作用力跟電流、導線長度的關係。 師生活動：

通電導線在磁場中受力大小與電流定量關係的研究

用DIS演示實驗研究通電導線與磁場方向垂直時受力大小與電流大小的定量關係。如圖所示的裝置保持通電導線框的位置不變，用力傳感器測量所需拉力F(等於電流所受磁場作用力大小)的大小，拉力與電流所受磁場力為平衡力。用電流傳感器測量線框中的電流。

(1)保持L不變，改變I四次，測定相應的四個力F，利用圖象得到F∝I。

(2)保持I不變，用三個相同的蹄形磁鐵逐次並放，以改變受力部分導線的長度，測定相應的三個力F，得到F∝L。

同一塊磁鐵

保持I不變

實驗注意事項：

(1)矩形線圈保持豎直;

(2)兩個相同的蹄形磁鐵並放時要有一定的間隔;

(3)每次測量時矩形線圈相對磁鐵的位置保持不變。

精確的實驗表明，通電導線在磁場中受到的磁場力的大小，既與導線的長度L成正比，與導線中的電流I也成正比，即與I和L的乘積成正比，用公式表示為F∝IL，引入比例係數B，寫成等式為：F=BIL。

問題：B有何物理意義呢?在不同的蹄形磁鐵的磁場中重複上面的實驗。

結論：

(1)在同一磁場中，不管I、L如何改變，比值B總是不變的。

(2)I、L不變，但在不同的磁場中，比值B是不同的。 (3)B是由磁場本身決定的，在電流I、導線長度L相同的情況下，電流所受的磁場力越大，比值B越大，表示磁場越強。

[事件5]

教學任務：定義磁感應強度。

師生活動：

通過和電場強度的定義類比，引入磁感應強度的定義。

磁感應強度的定義：在磁場中垂直於磁場方向的通電導線，所受的磁場力F跟電流I

F和導線長度L的乘積IL的比值叫磁感應強度，即B= IL

總結與歸納：

(1)如果導線很短，B就是導線所在處的磁感應強度。

(2)物理意義：磁感應強度B是表示磁場強弱的物理量。

(3)單位：在國際單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，簡稱特，國際符號是T。 1 T=1 NA·m

(4)方向：磁感應強度是向量。在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向，即小磁針靜止時北極所指的方向，就是該點的磁場方向，即磁感應強度的方向。

[事件6]

特斯拉(Nikola Tesla，

1856～1943)，美國

電氣工程師。他一

生致力於交流電的

研究，是讓交流電進

入實用領域的主要

推動者

教學任務：瞭解特斯拉和一些磁場的磁感應強度。

師生活動：

(投影)讓學生了解特斯拉。

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla，1856～1943)，1856年7月10日出生，是世界知名的發明家、物理學家、機械工程師和電機工程師。塞爾維亞血統的他出生在克羅地亞(後併入奧地利帝國)。特斯拉被認為是歷史上一位重要的發明家。他在19世紀末和20世紀初對電性和磁性的研究作出了傑出貢獻。