魯科版普通高中課程標準實驗教科書

《物理?選修3?1》第5章第3節

“磁感應強度磁通量”教學設計

福建省三明第一中學羅獅

【教學目標】

一、物理觀念

通過掌握磁感應強度的定義和磁通量的定義，發展學生的物質觀念。

二、科學思維

1.通過勻強磁場中通過面積s的磁通量的計算，培養學生能正確運用科學思維方法，

進行科學推理、找出規律、形成結論。

2.通過應用類比法、歸納與演繹、分析與綜合常用思維方法，培養學生學科思維能

力，提升解決物理問題能力。

三、科學探究

1.通過演示實驗，讓學生提出物理問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息，基于

證據得出結論，最終掌握磁感應強度的定義。

2.將信息技術與物理教學相整合，模擬動態的條形磁鐵的磁感線模型，引導學生構

建直觀物理模型。

四、科學態度與責任

1.引導學生關注物理學定義的發現過程，培養具有學習和研究物理的好奇心與求知

欲，能主動與他人合作，尊重他人，能基于證據和邏輯發表自己的見解，實事求是，不迷

信權威。

2.通過對磁感應強度、磁通量的學習，認識到科學定律的作用，拓展學生視野，讓

學生具有探索自然、造福人類的意識。

【教學重點與難點】

I.該節課的重點是磁感應強度和磁通量的概念。

2.磁感應強度的定義是有條件的，它必須是當通電直導線L與磁場方向垂直的情;兄下,

8二尸/〃，才成立。

3.磁通量概念的建立也是一個難點，講解時，要引入磁感線來幫助學生理解和掌握。

【教具】

1.通電導體在磁場中受力演示

2.電流天平（選用）

3.掛圖（磁感線、威通量用）

【教學流程圖】

【新課導入】

磁場是客觀存在的，在磁場中各點的磁場強弱、方向可能不同。

下面我們再用一個實驗來感受磁場的強弱：演示實驗：PI03/“迷你實驗室”

U形電磁鐵懸掛米袋，隨著滑動變阻器電阻的逐漸增大，電路電流減小，電磁鐵磁性減

弱，最終米袋脫落。

前面己用磁感線的疏密定性的描述磁場的強弱，那么應該如何才能定量的描述磁場呢？

這就需要引入一個新的物理量一一磁感應強度。

【教學過程】

一、磁感應強度“

1.8的概念

(I)定義：穿過垂宜于磁感線的單位面積的磁感線條數等于該處的磁感應強度。

這個概念的建立是從磁感線的疏密可定性的描述磁場的強弱得到的啟發，即磁場越強

的地方，磁感線分布也越需。

分析：按照B的意義，隨著B的增加，穿過垂直于磁感線單位面積的磁感線條數越多，

即磁感線越密，由磁感線疏密表示磁場強弱可得磁場越皿，故B的大小可表示磁場的強弱。

(2)8的方向：8是矢量，其方向表示磁場的方向。

(3)特斯拉(T)

在國際制單位中：1T=1N/Am

表示垂直放在磁場中的1m長的導線中通入1A的電流，若受到1N的磁場力，則導線所在

位置處的3就定義為1T。可見3描述了磁場力的性質，若受到2N的磁場力，則B為2T。

(4)8的物理意義：從以上分析可知，8描述了磁場力的性質，表示磁場的強弱和方向。

2.勻強磁場

(1)定義：在磁場的某個區域內，如果各點的磁感應強度大小和方向都相同，這個區域

的磁場叫勻強磁場。

(2)特點：①8處處相等。

②磁感線是平行且等間距的一組平行直線。

(3)實例：距離很近的兩個異名磁極之間的磁場除邊緣部分外可以認為是勻強磁場；長

直通電螺線管內部(除兩端附近)的磁場也是勻強磁場。如圖所示：

7

3.磁場疊加原理

如果空間有幾個磁場同時存在，它們的磁場就互相疊加，這時某點的磁感應強度就等于

各磁場在該點的磁感應強度的矢量和。

例I：三條導線都通有垂直紙面向里的電流，構成等邊三角形放置…若每根通電導線在

三角形的中心O產生的磁感應強度大小均為8),則中心O處磁感應強度的大小為。

冬A

.O\

0-..--0

BC

解析：BA、BB、詼與各自半徑垂直，再由安培定則可得它們的方向如圖所示，且由于

對稱性，它們互成120。角，大小相等，故合矢量為0.

&A--、電

BC

素養目標：通過演示實驗，讓學生提出物理問題，形成猜想和假設，獲取和處理信息,

基于證據得出結論，最終掌握磁感應強度的定義。

二、磁通量。

1.定義

磁場中穿過某一面積的磁感線條數叫做穿過這個面積的磁通量。

2.勻強磁場中磁通量的計算

在磁感應強度為B的勻強磁場中，穿過與磁場方向垂直、面積為5的平面的磁通量是：

（P=BS,其中⑦表示磁通量。

如果面積S與磁場不垂直，若S與垂直于B的平面的夾角為明磁通量為（P=BScosa。

方法①：把S投影到B的垂直面上：

由右圖可得穿過S和義的磁感線條數相等,故穿過S和磁通量與穿過S”的磁通展相同,

則：（1>=B-Sn=B-S-cosa=B'S-sinO

其中。為S與4的垂面S,間夾角，〃為S與8的夾角。

方法②：將8矢量正交分解：

由右圖知&〃S,8〃矢量未穿過面積S,即對磁通量的產生沒有貢獻，

貝IJ：①=B1?S=5S-smB

從以上分析可總結出：-S-cosa=B-S-sin仇其中。為5與B的垂面5“間夾角，

〃為5與B的夾角。

3.單位：在國際制單位制中是韋伯，簡稱韋,符號是Wb,lWb=l「ml

4.注意事項

①⑦與線圈匝數無關，不論線圈匝數多少，穿過線圈的磁感線條數相同。公式中S是

有磁感線穿過的有效面積，不一定是線圈的真正面積。

例2：半徑為R的圓形線圈共有〃匝，其中心位置處當徑為廣的虛線范圍內有勻強磁場，

磁場方向垂直線圈面.若磁感應強度為從則穿過線圈的磁通量為（）

A.JtBR?B.nBrC.rrnBR2D.rniBr

解析：B

②O與B、S、夕三者均有關，三者中有一者變化均有可能使O變化，即三者之一變化

就可能產生=。2-弧。

例3：正方形閉合線圈面積為Im2,上下兩條邊中點連線。0,的左右兩側分別存在方向

相同、磁感應強度大小各為8=0.6T,&=0.4T勻強磁場，從上往下看線圈逆時針方向轉

過60。和180。時，穿過線圈的磁通量分別改變了多少？

解析：⑴在原圖位置，磁感線與線圈平面垂直：

0l=BIx|+B2x|=iO.6XO.5+O.4XO.5)Wb=O.5Wb

線圈繞00'軸逆時針轉過60。后，

o

02=51Xpin300+B2X5sin30=(0.6X0.5X0.5+0.4X0.5X0.5)Wb=0.25Wb

A0=02-0,=(0.25-0.5)Wb=-0.25Wb

(2)線窗繞OO'軸逆時針轉過180。時，規定穿過原線圈平面的磁通量為正，轉過180。

后，穿過線圈平面的磁通量為負：

sS

03=-Bix--fi2XT=-0.5Wb

A0Z=03-01=(-0.5-().5)Wb=-1.0Wb

評注：本題中平面有正反兩面，所以要規定一個正方向，否則會出現當平面轉過180"

時A⑦=BS-BS=0的錯誤結論。

③合磁通量求法

若平面內有不同方向和強弱的磁場共同存在，當計算穿過這個面的磁通量時，先規定

某個方向的磁通量為正，反方向的磁通量為負，平面內各個方向的磁通量的代數和為切令。

例4：在條形磁鐵外套有A、B兩個大小不同的圓環，穿過A環的磁通量的與穿過B

環的磁通量辦相比較()

A.的＞外B.中人<5

C.6=5D.不能確定

解析：RA<RB，取向下為正，則：勿八=5-2=3、0?=5-4=1

因為磁體外部【可頭的磁感線條數與磁體內部相同，王好互相抵消。所以0,4>0?

思考：如果圓環擴大到無窮大，則⑦合二0。

評注：本題很容易產生圓環面積越大，穿過該還的勿也越大的錯誤認識，本題應考慮

和磁通量⑦合。

5.磁通密度

磁感應強度又稱磁通密度，B$其中S為垂直于磁場方向的面枳，表示磁感應強度

等于穿過垂直磁感線的單位面積的磁感線條數。

素養目標：L通過勻強磁場中通過面積S的磁通量的計算，培養學生能正確運用科學

思維方法，進行科學推理、找出規律、形成結論。

2.通過應用類比法、歸納與演繹、分析與綜合常用思維方法，培養學生學科思維能力，

提升解決物理問題能力。

三、課堂小結

1.磁感應強度既反映了磁場的強弱又反映了磁場的方向，它和磁通量都是描述磁場性

質的物理量，應注意定義中所規定的條件，對其單位也應加強記憶。

2.磁通晟的計算很簡單，只要知道勻強磁場的磁感應強度8和所討論面的面積S,在

面與磁場方向垂直的條件下（不垂直可將面積做垂直磁場方向上的投影）。磁通量是

表示穿過討論血的磁感線條數的多少。在今后的應用中往往根據穿過血的凈磁感線條數的多

少定性判斷穿過該面的磁通量的大小。

【作業布置】

1.課本P106/1-5

2.《頂尖課課練物理?選修3-1》P53-55練習

【板書設計】

第5章第3節：磁感應強度磁通量

一、磁感應強度

1.3的概念

①定義：穿過垂Q于磁感線的單位面枳的磁感線條數等于該處的磁感應強度