魯科版選修31磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量 第1課時(shí) 學(xué)案.doc

學(xué)案3磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及其意義，理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式.2.知道什么是勻強(qiáng)磁場(chǎng).3.掌握安培力的計(jì)算方法.4.知道磁通量的概念，會(huì)用bs計(jì)算磁通量一、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁感應(yīng)強(qiáng)度：在磁場(chǎng)中某一點(diǎn)，安培力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積的比值是一個(gè)定值，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度、通過導(dǎo)線的電流無關(guān)；而在磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)，安培力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積的比值不相等，與所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)，這個(gè)比值稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度， 即b，單位是特斯拉，簡(jiǎn)稱特，符號(hào)是t,1 t1 n/(am)2磁感應(yīng)強(qiáng)度b是矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該處的磁場(chǎng)方向，也就是放在該點(diǎn)的小磁針n極受力的方向3在磁場(chǎng)的某個(gè)區(qū)域內(nèi)，如果各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向都相同，這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一組平行且等距的直線二、磁通量1磁通量：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一塊垂直磁感線方向的面積為s的平面，我們定義bs為通過這個(gè)面的磁通量用公式表示bs，磁通量的單位是韋伯，符號(hào)wb，1 wb1tm2.2磁感應(yīng)強(qiáng)度b又叫磁通密度，b，單位為1 t1 wb/m2.一、磁感應(yīng)強(qiáng)度問題設(shè)計(jì)1在教材第一章關(guān)于電場(chǎng)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中我們是如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度的？答案檢驗(yàn)電荷q在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力f與電荷所帶電荷量q的比值定義為電場(chǎng)強(qiáng)度，即e.電場(chǎng)強(qiáng)度e由電場(chǎng)本身的性質(zhì)來決定，與檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力f和電荷量q無關(guān)2我們能否將安培力與電場(chǎng)力進(jìn)行類比，說明安培力公式fbil中比例系數(shù)b的物理意義呢？答案通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在磁場(chǎng)中某一點(diǎn)，安培力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積的比值是一個(gè)定值，與導(dǎo)線的長(zhǎng)度、通過導(dǎo)線的電流無關(guān)，這個(gè)比值與導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)，我們把這個(gè)比值定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度，即b.要點(diǎn)提煉1對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式：b，磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量它是比值法定義的物理量，是由磁場(chǎng)自身決定的，與是否有通電導(dǎo)線以及通電導(dǎo)線受力大小、是否受力無關(guān)(2)因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí)，其受力大小不相同，故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，式中f是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場(chǎng)的方向，也是小磁針n極的受力方向，而不是該處電流元受力f的方向2安培力大小(1)安培力大小的計(jì)算公式filbsin_，為磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)線方向的夾角當(dāng)90，即b與i垂直時(shí)，filb；當(dāng)0，即b與i平行時(shí)，f0.(2)當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)，彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖1所示)；相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端圖1二、磁通量問題設(shè)計(jì)1在磁場(chǎng)中放一面積為s的線框，怎樣放置才能使穿過線框的磁感線條數(shù)最多？放置方式相同時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同，穿過線框的磁感線條數(shù)是否相同？答案垂直磁場(chǎng)方向放置不相同2什么是磁通密度？其單位是什么？答案磁通密度就是磁感應(yīng)強(qiáng)度，其單位為wb/m2.要點(diǎn)提煉1磁通量的定義式：bs，適用條件：磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向與平面垂直2當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場(chǎng)b的方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算，即bsbscos_(如圖2)圖23可以用穿過某個(gè)平面的磁感線條數(shù)形象地表示穿過這個(gè)平面的磁通量大小，穿過的磁感線條數(shù)越多，表示磁通量越大一、對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念及公式的理解例1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是()a由b可知，b與f成正比，與il成反比b通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某點(diǎn)，該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度，如果將通電導(dǎo)線拿走，該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉩通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零的地方一定存在磁場(chǎng)，通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的地方一定不存在磁場(chǎng)(即b0)d磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定解析磁感應(yīng)強(qiáng)度b 只是一個(gè)定義式，而不是決定式；磁感應(yīng)強(qiáng)度b是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的，與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)故選d.答案d二、對(duì)磁通量認(rèn)識(shí)及計(jì)算例2如圖3所示，框架面積為s，框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直，則穿過平面的磁通量為_若使框架繞oo轉(zhuǎn)過60角，則穿過框架平面的磁通量為_；若從初始位置繞oo轉(zhuǎn)過90角，則穿過框架平面的磁通量為_；若從初始位置繞oo轉(zhuǎn)過180角，則穿過框架平面的磁通量的變化是_圖3解析初始位置1bs；框架轉(zhuǎn)過60角時(shí)2bsbscos 60bs；框架轉(zhuǎn)過90角時(shí)3bsbscos 900；若規(guī)定初始位置磁通量為“正”，則框架轉(zhuǎn)過180角時(shí)磁感線從反面穿出，故末態(tài)磁通量為“負(fù)”，即4bs，所以|41|(bs)bs|2bs.答案bsbs02bs三、安培力的大小計(jì)算及綜合應(yīng)用例3長(zhǎng)度為l、通有電流為i的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是()afbilcos bfbilcos cfbilsin dfbilsin 解析a圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故fbilcos ，a正確； b圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故fbil，b錯(cuò)誤； c圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故fbil，c錯(cuò)誤；d圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故fbil，d錯(cuò)誤答案a規(guī)律總結(jié)1.當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)安培力filb，如果磁場(chǎng)方向和電流方向不垂直，公式應(yīng)變?yōu)閒ilb，b是b在垂直于電流方向的分量2如果通電導(dǎo)線是彎曲的，則要用其等效長(zhǎng)度代入公式計(jì)算3如果是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，原則上把通電導(dǎo)線分為很短的電流元，對(duì)電流元用安培力公式，然后求矢量和例4如圖4所示，在與水平方向夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源，在相距1 m 的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒ab，通以從ba，i3 a的電流，磁場(chǎng)方向豎直向上，這時(shí)金屬棒恰好靜止求：圖4(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力(g10 m/s2)解析金屬棒ab中電流方向由ba，它所受安培力方向水平向右，它還受豎直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力為零，由此可以求出安培力，從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度b.再求出ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力(1)ab棒靜止，受力情況如圖所示，沿斜面方向受力平衡，則mgsin 60bilcos 60.b t t.(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力為：nn n6 n.答案(1) t(2)6 n1(磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與計(jì)算)現(xiàn)有一段長(zhǎng)l0.2 m、通有電流i2.5 a的直導(dǎo)線，則關(guān)于此導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力f的情況，下列說法正確的是()a如果b2 t，則f一定為1 nb如果f0，則b也一定為零c如果b4 t，則f有可能為2 nd當(dāng)f為最大值時(shí)，通電導(dǎo)線一定與b平行答案c解析當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，所受磁場(chǎng)力f最大，fbil，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，f0，當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向成