.磁感應強度磁通量教學設計

課題磁感應強度磁通量單元13學科物理年級高二

本節課所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第2節的內容，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復雜，如何尋找描述磁場強弱和方向的物理量

教材

也是本章教學的一個難點。教科書用小磁針N極受力方向定義磁感應強度的方向，用電流元

分析

受磁場力與電流元之比定義磁感應強度，是符合中學生認知水平的?？梢酝ㄟ^演示實驗和與

電場強度的定義類比來突破難點，形成磁感應強度的概念。磁通量的概念是學習電磁感應的

基礎，但在這里學習學生難以理解其物理意義，是教學的難點。

一、教學目標

1.理解磁感應強度B的定義，了解比值定義法。

2.知道磁感應強度是矢量，知道它的大小及其方向的確定方法。

3.會用公式F=BIL計算。

4.會計算磁通量及磁通量的變化量。

教學

二、核心素養

目標

與核物理觀念：培養學生形成相互作用觀念。

心素科學思維：通過實驗探究磁場的規律，激發學習興趣，增強求知的欲望，培養邏輯思維

養

能力及表述能力。

科學探究：讓學生利用控制變量法定性分析磁場力與電流大小、放入磁場中的導線的長

度、磁場強度的關系。

科學態度與責任：相信客觀存在與客觀規律，經歷合作探究過程，領略科學探究中的思

想;使學生學會由個別事物的個性來認識一般事物的共性的科學方法。

重點磁感應強度的物理意義

難點尋找描述磁場強弱和方向的物理量和磁通量的概念。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課在研究電場時，我們通過分析檢驗電荷在電場

中的受力情況引入了電場強度這個物理量，用它來

描述電場的強弱和方向。觀察圖片體會引導學生發現磁

磁場也有強弱之分，巨大的電磁鐵能吸起成噸磁場的強弱場是有強弱的。

的鋼鐵，小磁體卻只能吸起幾枚鐵釘。

出示圖片:電磁鐵吸起成噸的鋼鐵和小磁體吸

起幾枚鐵釘

那么我們怎樣定量地描述磁場的強弱呢？

講授新課一、磁感應強度

1.磁感應強度的方向

小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止時

N極的指向，規定為該點的磁場方向，即磁感應強

度的方向。

思考1：磁感應強度的大小能否從小磁針受力

的情況來研究?學生思考討論明確磁感應強度

參考答案：不能，因為N極不能單獨存在，因1.2的大小不能從小

而不可能測量N極受力的大小，也就不可能確定磁磁針受力來研

感應強度的大小了。究，用很小一段

思考2：磁場不僅能對磁體有作用力，還對通通電導體來檢驗

電導體有作用力。能否用很小一段通電導體來檢驗磁場的強弱

磁場的強弱?

參考答案：能用很小一段通電導體來檢驗磁場

的強弱，這樣既可以知道導線中電流的大小，又能

測量導線的長度，從而可以進行定量的研究。

2.電流元

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叫作電流元。確定定義磁場建立電流元的感

①理想模型：很短一段通電導線中的電流。強弱的方法是念。確定探究實

②不存在孤立的電流元比值定義法。驗的基本雛形

要使導線中有電流，就要把它接到電源上，所

以孤立的電流元是不存在的。

③可以用較長的通電導線來檢驗勻強磁場

如果要研究的那部分磁場的強弱、方向都是一

樣的，我們也可以用比較長的通電導線進行實驗，

從結果中推知電流元的受力情況。

演示：探究影響通電導線受力的因素

實驗器材

蹄形磁體、學生電源、導體棒、細線、導線、

支架。

實驗方法:控制變量法

實驗步驟

1.將一根直導線水平懸掛在磁體的兩極間，導

線的方向與磁場的方向（由下向上）垂直。

2.保持通電導線的長度不變，探究磁場力與電學生掌握實驗定性得到通電導

流的關系。步驟，觀察實線受力大小與各

（1）學生電源與1.4相連，改變電路中電流。驗現象，并總因素關系。

（2）有電流通過時，導線將擺動一定角度，結實驗結論

觀察電流增大時，導線擺動的角度的大小。

3.保持磁場和導線中的電流不變，學生電源與

2.3相連，導線擺動的角度的大小，探究磁場力與

導線的長度的關系。

出示視頻:探究影響通電導線受力的因素

現象：電流越大，導線的偏角_____。導線越

長，導線的偏角_____。

答案:越大;越大

實驗結論

電流越大，導線所受的磁場力。

導線越長，導線所受的磁場力——————。

答案:越大;越大

分析了很多實驗事實后人們認識到，通電導線

與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導線的長度

L成正比，又與導線中的電流I成正比，即與I和

L的乘積IL成正比，用公式表示就是F＝ILB

3.磁感應強度

（1）定義：在導線與磁場垂直的情況下，所

受的磁場力F跟電流I和導線長度L的乘積IL

的比值叫磁感應強度。

閱讀課文掌握鍛煉學生的自主

（2）磁感應強度的大?。˙、L兩者

磁感應強度的學習能力

垂直）

定義、磁感應

（3）單位：磁感應強度B的單位由F、I和

強度的大小

L的單位決定。在國際單位制中，磁感應強度的單

位是特斯拉，簡稱特，符號是T，即

（4）對磁感應強度的理解

①B、L兩者垂直，B為勻強磁場的磁感應強

度；此時通電導線受到磁場力為最大；

②當B、L平行時導線受磁場作用力為零。

學生理解磁感加深學生對磁感

③當B、L成任意角時，力F在最大值與0之

應強度應強度的理解

間。

④磁感應強度的定義式也適用于非勻強磁場，

這時L應很短，IL稱為“電流元”，相當于靜電場

中的“試探電荷”。

（5）磁感應強度的矢量性

磁感應強度的方向與該點磁場方向相同，即為

該點小磁針N極受力方向或該點靜止小磁針N極

所指的向，不是該點電流元的受力方向。

注意：磁感應強度B是由磁場本身（場源和該

點在場中的位置）決定，B與IL、F、磁針無關，

不能認為B與F成正比而與IL成反比。

一些磁場的磁感應強度

人體器官內的磁場10-13～10-9

地磁場在地面附近的平均值5×10-5

我國研制的作為α磁譜儀核心部件的大型永磁

體中心的磁場0.1346

電動機或變壓器鐵芯中的磁場0.8～1.7

電視機偏轉線圈內的磁場約0.1

實驗室使用的最強磁場瞬時103恒定37

中子星表面的磁場106～108

原子核表面的磁場約1012

二、勻強磁場

1.磁場中各點的磁感應強度的大小相等、方向

相同，這個磁場叫作勻強磁場。勻強磁場的磁感線

用一些間隔相等的平行直線表示。

2.常見的勻強磁場

觀察圖片：兩掌握常見的勻強

個平行放置的磁場

異名永磁體磁

兩個平行放置的異名永

極間的勻強磁

磁體磁極間的勻強磁場

場

（1）距離很近的兩個平行異名磁極之間的磁

場，除邊緣部分外，可以認為是勻強磁場。

（2）通電螺線管內部的磁場

（3）兩個平行放置的通電線圈之間的勻強磁

場

兩個平行放置較近的線圈通電時，其中間區域

的磁場近似為勻強磁場。這種裝置在電子儀器中常

常用到。

出示圖片:通電螺線管內部的磁場和兩個平行

放置的通電線圈之間的勻強磁場

三、磁通量

1.磁感線的疏密程度表示了磁場的強弱。

思考討論：在圖中，S1和S2兩處磁感線的疏

密不同，這種不同是如何體現的呢？

學生思考討論理解穿過相同面

積磁感線條數多

的就密，磁感應

強度就大

如果在S1和S2處，在垂直于紙面方向取同樣

的面積，穿過相同面積磁感線條數多的就密，磁感

應強度就大

2.磁通量

在磁感應強度為B的勻強磁場中，有一個與

磁場方向垂直的平面，面積為S，我們把B與S

的乘積叫作穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通。

用字母Φ表示磁通量，則Φ＝BSΦ＝記憶磁通量的理解磁通量B

BS概念與S的乘積叫

2.公式：在勻強磁場中，公式為Φ=BS⊥作穿過這個面積

的磁通量，s是與

磁場方向垂直的

平面

如圖磁通量:Φ=BS⊥=BS′

即：垂直于磁感應強度B的方向的投影面積S

′與B的乘積表示磁通量。

說明：S⊥表示某一面積在垂直于磁場方向上

的投影面積。

當磁場B⊥S垂直，磁通量最大Φ=BS；當B

與S不垂直，Φ<BS。

當B∥S時，磁通量最小Φ=0

3.磁通量Φ是標量，但有正負

若取某方向穿入平面的磁通量為正，則反方向

穿入該平面的磁通量為負。

過一個平面若有方向相反的兩個磁通量，這時

的合磁通為相反方向磁通量的代數和(即相反方向

磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通)

4.在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯

（weber），簡稱韋，符號是Wb。1Wb＝1T·m2

5.從Φ＝BS可以得出:B＝Φ/S

表示磁感應強度的大小等于穿過垂直磁場方

向的單位面積的磁通量。

6.磁通量的變化

ΔΦ＝Φ2－Φ1

磁通量的變化一般有三種形式：(1)B不變，

S變化；

(2)B變化，S不變；(3)B和S同時變化。

思考與討論：磁通量在今后的學習中有著重要

應用。在圖中，如果S2的面積增大，使穿過S1的

磁感線都穿過S2，試著在圖中畫出來，穿過它們學生思考討論理解磁通量可形

的磁通量有什么關系？象定義穿過某一

面積的磁感線的

條數。

磁通量的另一個形象定義就是穿過某一面積

的磁感線的條數。

由于穿過它們的磁感線的條數相等，所以穿過

它們的磁通量相等。

STSE指南針與鄭和下西洋

出示圖片:地理兩極與地磁兩極不重合

磁針能夠指向南北，是因為地磁場的存在。地

球的地理兩極與地磁兩極并不重合。磁針并非準確

地指南或指北，其間有一個交角，這就是地磁偏角。學生閱讀課文了解地理兩極與

地磁偏角的數值在地球上的不同地點是不同的。地磁兩極不重合

我國是最早在航海中使用指南針的國家。鄭和和鄭和下西洋

下西洋的船隊已經裝備了羅盤，導航時兼用羅盤和

觀星，二者互相補充、互相修正。他的航海圖叫作

“針圖”，圖中的航線叫作“針路”。從1405年

到1433年，鄭和先后7次下西洋鄭和下西洋，

鄭和的航?；顒硬坏侵袊Ｉ咸诫U事業的巨大

成就，也是世界地理發展史上的光輝記錄。

課堂練習

1.下列關于磁感應強度方向的說法中正確的是

（）

A．磁場中某點的磁感應強度的方向規定為小

磁針靜止時北極所指的方向

B．磁場中某點的磁感應強度的方向與小磁針S

極在此處的受力方向一致

C．磁場中某點的磁感應強度的方向由試探電

流元在此處的受力方向決定

D．如果把磁場中的通電導線撤去，磁場中磁

感應強度為零學生練習鞏固本節的知識

答案:A

2.我國擁有世界上最大的單口徑射電望遠鏡，

被稱為“天眼”，如圖所示?！疤煅邸薄把劭簟彼?/p>

圍圓面積為S，其所在處地磁場的磁感應強度大小

為B，與“眼眶”平面平行、垂直的分量分別為Bl、

B2，則穿過“眼眶”的磁通量大小為（）

A．0

B．BS

C．B1S

D．B2S

答案:D

3.如圖所示的磁場中豎直放置兩個面積相同的

閉合線圈S1、S2由圖可知穿過線圈S1、S2的磁通量

大小關系正確的是（）

A．穿過線圈S1的磁通量比較大

B．穿過線圈S2的磁通量比較大

C．穿過線圈S1、S2的磁通量一樣大

D．不能比較

答案:A

4．面積是0.50m2的導線環，處于磁感應強度

為2.0×10-2T的勻強磁場中，環面與磁場垂直。則

穿過該導線環的磁通量等于（）

A．2.5×10-2Wb

B．1.5×10-2Wb

C．1.0×10-2Wb

D．4.0×10-2Wb

答案:C

拓展提高

1.地球是一個巨大的磁體，其表面附近的磁感

應強度約為3×10-5～5×10-5T，有些生物體內含

有微量強磁性物質。研究表明：鴿子正是利用體內

所含有的微量強磁性物質在地磁場中所受的作用

來幫助辨別方向。如果在鴿子的身上綁一塊磁體材

料，且其附近的磁感應強度比地磁場更強，則

（）

A．鴿子仍能辨別方向

B．鴿子更容易辨別方向

C．鴿子會迷失方向

D．不能確定鴿子是否會迷失方向

答案:C

2.下列說法正確的是（）

A．根據公式B=F/可得，磁場中某點的磁感

應強度B跟F，I，L都有關

B．電流在磁場中某點不受磁場力作用，則該

點的磁感應強度一定為零

C．由E=F/q可知，電場中某點的場強與該點

檢驗電荷所受的電場力成正比

D．由E=F/q可知，場中某點電荷所受的電場

力大小與該點場強的大小成正比

答案:D

3.關于電場強度和磁感應強度，下列說法中正

確的是（）

A．由E=F/q知，E與F成正比、與q成反比

B．電場中某點電場強度的方向與在該點帶正

電的檢驗電荷所受電場力的方向相同

C．由B=F/IL知，B與F成正比、與I成反

比

D．磁場中某點磁感應強度的方向與放入磁場

中的通電直導線所受安培力的方向相同

答案:B

課堂小結1.小磁針N極(北極)的受力方向或小磁針靜止