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第二節(jié) 磁感應強度 一、教材分析 本節(jié)是高中物理人教版選修3-1第三章第二節(jié)磁感應強度，它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復雜，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。為了能很自然地引出磁感應強度，并且使學生能感受到引出磁感應強度概念的必要性，所以在新課引入階段用問題串的方式起到承上啟下功能。為了能突破本節(jié)難點——磁感應強度的定義，再次通過問題串的方式，層層遞進，讓學生始終在不斷思考的過程中，找出磁感應強度的定義與電場強度定義的區(qū)別。加之適當?shù)膶嶒炓龑箤W生在思想上和視覺上達到一致。 二、學情分析 高二實驗班的學生對重力場和電場已經很熟悉，可以通過問題串的方式引導學生自主合作獲得問題結論，加上分組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(guī)律。 三、教學目標 1、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。 2、過程與方法：（1）通過問題串設置、實驗、類比分析，尋找描述磁場強弱的方法。 （2）進一步體會通過比值法定義物理量的方法。 3、情感、態(tài)度、價值觀：培養(yǎng)學生自主合作的團隊精神，提高物理思維的能力。 四、重難點突破 磁感應強度概念的建立是本節(jié)的重點(也是本章的重點)，同時也是本節(jié)的難點。 通過問題串的方式引導、與電場強度定義的類比，以實驗為基礎說明磁場對電流元的力跟電流和導線長度的關系，引入磁感應強度，從而突破難點。 五、教學方法　　 首先通過問題串的方式復習上節(jié)課知識的同時引入本節(jié)課《磁感應強度》，讓學生很自然的接受概念。然后再通過四個問題組成的問題串，讓學生帶著問題去閱讀課本，閱讀完畢后，互相交流思想解決問題，再學生討論的過程中，加入演示實驗引導，讓學生從視覺是感受出第二個問題的結論。最后類比電場強度學習過程中的內容，自己歸納關于磁感應強度的內容，并展示交流。 教學中在教師所設置的問題引導下，學生通過回顧舊知、閱讀新知、類比電場強度概念、觀看演示實驗，在他們相互合作、共同探討的過程中，觀察現(xiàn)象，得出結論，給出定義，完成這節(jié)課的學習。 六、教具準備 蹄形磁鐵（3個）、導體棒、電源、導線等 多媒體課件、實物投影儀。 七、教學過程設計 （一）引入新課 復習提問：1、上節(jié)課課題？——磁現(xiàn)象和磁場 2、上節(jié)課主題？——磁現(xiàn)象、磁場 3、主題間關系？——現(xiàn)象反映特性 【教師總結】沒有磁場的客觀存在，就不可能感知到磁現(xiàn)象。 磁場不具備這種特性，就感知不到這種磁現(xiàn)象。 4、哪種磁現(xiàn)象？——通常是力現(xiàn)象 引入矢量描述磁場 引入新課——磁感應強度 （二）推進新課 1、磁場的方向是什么呢？ 通過初中的學習，學生已了解電流周圍存在磁場、磁鐵周圍存在磁場。 【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，說明小磁針受力方向不同，磁場方向不同。 為了形象地描述磁場，在物理學中，規(guī)定小磁針靜止時北極所指的方向定為那點的磁場方向。 2、磁場的強弱又怎么樣描述呢？ 帶著以下問題閱讀課本83頁，閱讀完畢小組成員互相交流。 （1）在“試探磁極”和“試探電流元”之間 的取舍緣由？ （2）設定“導線與磁場垂直”僅僅是因為“最簡單”嗎？ （3）對“比值定義法”的科學性與合理性該如何解釋？ （4）電場強度的“比值定義”與B的定義有什么不同？ 閱讀完課本后，學生討論，教師總結。 問題（1）學生討論：N極不能單獨存在，一小段通電導線也不能單獨存在。但是N極未能夠被量化，一小段通電導線已經被量化（IL）。 教師總結：若要量化雙方的作用，須先量化作用的雙方！ 問題（2）學生【分組實驗】磁場對電流的作用力大小跟哪些因素有關 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（實驗裝置與選修3-1第83頁一致） 學生結論：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。 教師總結：（1）夾角一般時，夾角θ：F=ILBsinθ；（2）磁場的性格：順著就不打，不順就要打，橫著狠狠打。（3）既然要試探力的特性，就應該讓此力最大。 問題（3）學生討論：用比值法定義磁感應強度就能排除試探電流元的影響，唯一有磁場性質決定。 教師總結：（1）A與B的作用應由A、由B、由AB關系共同決定 （2） 由此圖可以明顯看出：用比值定義法可以很好的顯示B方的屬性，與外界因素（電流元）無關。 問題（4）學生討論：用比值定義E：不用設定方向關系；用比值定義B：必須設定方向關系。 教師總結：（1）電場是愚場：——沒有鑒別能力 （2）磁場是智場：——具有鑒別能力 在此教師把此對比擴展：磁是動電，動能益智。鼓勵學生在學習過程中多動腦。 3、根據(jù)問題的討論，并結合電場強度的內容，自己完成本節(jié)內容的總結。 自己完成，組內交流，組組交流。 師生活動： (PPT課件)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(fā)明家、物理學家、機械工程師和電機工程師。塞爾維亞血統(tǒng)的他出生在克羅地亞(后并入奧地利帝國)。特斯拉被認為是歷史上一位重要的發(fā)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杰出貢獻。 (PPT課件)了解一些磁場的磁感應強度/T 課內拓展：若在某一空間中某一點同時存在幾個磁場，磁感應強度分別為B1、B2、B3、B4，則此空間中該點的磁感應強度應為多少？如何計算？ 選一個小組內成員展示結論：磁感應強度是一個矢量。磁感應強度的合成——遵循平行四邊形定則 八、板書設計 第二節(jié) 磁感應強度 一、磁感應強度的方向：小磁針靜止時N極所指的方向為該處磁感應強度的方向 二、磁感應強度大?。? 1、定義：在磁場中垂直與磁場方向的通電導線，所受的磁場力F跟電流I和導線L的乘積IL的比值叫磁感應強度。 2、定義式B＝(條件：電流I和磁場方向垂直) 3、單位：特斯拉，簡稱特，國際符號是T。1 T＝1 4、磁感應強度是矢量 5、物理意義：磁感應強度是表示磁場強弱和方向的物理量 九、布置作業(yè) 1、課內練習（學生獨立完成。時間：4分鐘） 1．下列說法中錯誤的是(　　) A．磁場中某處的磁感應強度大小，等于垂直磁場方向通以電流I、長為L的一小段導線放在該處時所受磁場力F與I、L的乘積的比值 B．一小段通電導線放在某處不受磁場力作用，則該處一定沒有磁場 C．一小段通電導線放在磁場中A處時受磁場力比放在B處大，則A處磁感應強度比B處的磁感應強度大 D．因為B＝，所以某處磁感應強度的大小與放在該處的通電小段導線IL乘積成反比 2．一根導線長0.2 m，通過3 A的電流，在磁場中某處受到的最大磁場力是610－2 N，則該處的磁感應強度B的大小是______ T；如果該導線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小是______ T。 3．磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，它的電流是2.5 A，導線長1 cm，它受的磁場力為510－2 N，則這個位置的磁感應強度為多大？ 答案：1.BCD　2.0.1　0.1　3.2 T 2、課外作業(yè) 基礎試題（10分鐘） 1.一根長為0.1 m的電流為1 A的通電導線，在磁場中某處受到的磁場力大小為0.4 N，則該處的磁感應強度為(　　) A．等于4 T B．大于或等于4 T C．小于或等于4 T D．可能為0 2.如圖所示，在空間某點A存在大小、方向恒定的兩個磁場B1、B2，B1＝3 T，B2＝4 T，A點的磁感應強度大小為(　　) A． 7 T B． 1 T C． 5 T D． 大于3 T小于4 T 3.磁感應強度為矢量，它可以分解為幾個分量． (1)如果北半球某處地磁場的磁感應強度大小為B，與水平方向的夾角為θ且斜向下，那么該處地磁場的磁感應強度的水平分量和豎直分量各為多大？ (2)如果地理南、北極和地磁北、南極是重合的，那么在赤道上空磁場的豎直分量是多大？在極地上空地磁場的水平分量是多大？ 拓展提高試題（15分鐘） 4.科考隊進去某一磁礦區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)指南針原來指向正北的N極逆時針轉過30(如圖所示)，設該位置地磁場磁感應強度水平分量為B，則磁礦所產生的磁感應強度水平分量最小時的值為(　　) A． B．B C． 2B D． 5.如圖甲所示，一個條形磁鐵P固定在水平桌面上，以P的右端點為原點，中軸線為x軸建立一維坐標系．一個靈敏的小磁針Q放置在x軸上不同位置，設Q與x軸之間的夾角為θ.實驗測得sinθ與x之間的關系如圖乙所示．已知該處地磁場方向水平，磁感應強度大小為B0.下列說法正確的是(　　) A．P的右端為S極 B．P的中軸線與地磁場方向平行 C．P在x0處產生的磁感應強度大小為B0 D．x0處合磁場的磁感應強度大小為2B0 6.利用如圖所示的實驗裝置可以測量磁感應強度．當外界拉力作用于力敏傳感器的掛鉤上時，數(shù)字電壓表上的讀數(shù)U與所加外力F成正比，即U＝kF，式中k為比例系數(shù)．用絕緣懸絲把底部長為L、電阻為R、質量為m的方形線框固定在力敏傳感器的掛鉤上，并用軟細銅絲連接線框與電源，細銅絲的電阻忽略不計．當線框接入電壓為E1時，電壓表的示數(shù)為U1；當線框接入電壓為E2時，電壓表示數(shù)為U2.則磁感應強度的大小為(　　) A．B＝|| B．B＝|| C．B＝|| D．B＝|| 參考答案：1.B 2.C 3、【答案】(1)Bx＝Bcosθ　By＝Bsinθ　(2)By＝0　Bx＝0 【解析】(1)如圖所示磁感應強度大小為B，與水平方向的夾角為θ，所以地磁場的磁感應強度的水平分量和豎直分量分別為：Bx＝Bcosθ，By＝Bsinθ. (2)在赤道上空，因為θ＝0，故有By＝0；在極地上空，因為θ＝90，故有Bx＝0. 4.A 5.C 6.A 十、教學反思 本節(jié)課教學設計用問題串聯(lián)起來，體現(xiàn)了教師引導，學生自主學習的新課程理念，對學生的思維能力起到了很好的鍛煉。給學生提供了磁場對電流的作用力大小跟哪些因素有關的實驗器材，讓學生體會到學習物理不僅僅是獨立思維的過程，更應該是團隊合作用實驗驗證自己結論的學習方法，引導學生認識到物理學是一門以實驗為基礎的學科，激發(fā)學生在以后的學習過程中應重視物理實驗。作業(yè)布置環(huán)節(jié)體現(xiàn)了班級成員之間的學習能力是有差別的，所以安排了基礎試題和提高試題，讓每一個學生在學習的過程中都獲得收獲的喜悅。 在好的教學設計也有不足之處，本節(jié)課的不足就是，全設計以問題引導學生自學，最后通過與電場強度內容的類比得出本節(jié)課的知識內容，對學生的能力要求較高，所以該設計只能在學習能力較好的班級實施。