高教版《技術(shù)物理 上冊》 9-1 磁場教案

第第頁高教版《技術(shù)物理上冊》9-1磁場教案第9章磁場磁技術(shù)

引言：磁學(xué)是一門古老的學(xué)科，人類對磁現(xiàn)象的研究由來已久。中國是最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家之一，在《呂氏春秋》中就有“慈石召鐵”的記載。我國古代對磁的認(rèn)識和應(yīng)用，一直處于領(lǐng)先地位。如首先發(fā)現(xiàn)了地磁傾角和磁偏角，發(fā)現(xiàn)了磁極，發(fā)明了人工磁化方法，懂得了磁屏蔽的原理。其中最重要的，是發(fā)明了指南針以及后來的羅盤，使遠(yuǎn)洋航行成為可能，大大推動了國際經(jīng)濟(jì)、文化交流，把東方文明（包括指南針）傳播到世界各地。

磁學(xué)又是一門不斷發(fā)展的學(xué)科，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，安培揭示了磁的本質(zhì)，使磁的研究出現(xiàn)了一次大的飛躍。今天，磁在許多高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的、不可替代的作用。古老的磁學(xué)仍然閃耀著現(xiàn)代科學(xué)的光芒。

在這一章里，我們將介紹磁場、磁通量、磁力、磁力矩和一些重要的磁技術(shù)。

9-1磁場

一、教學(xué)目標(biāo)

1.理解磁場的物質(zhì)性。

2.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念并會計算相關(guān)的問題。

3.理解磁感線及磁通量的概念。

二、教學(xué)重點和難點

重點：磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、磁通量。

難點：磁場方向的判定、磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。

三、教學(xué)器材

條形磁鐵、小磁針。

四、教學(xué)建議

教法建議

教法建議：討論、演示實驗、講解。

教學(xué)方案設(shè)計

(一)引入新課

磁學(xué)是一門古老的學(xué)科。人類對磁現(xiàn)象的研究由來已久。中國是最早發(fā)現(xiàn)磁現(xiàn)象的國家之一，我國古代對磁的認(rèn)識和應(yīng)用一直處于領(lǐng)先地位。在初中階段的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)懂得了磁鐵能夠吸引鐵、鈷、鎳等材料，這種性質(zhì)稱為磁性。磁體兩端磁性最強(qiáng)的地方稱為磁極，把磁體懸掛起來，讓它可以自由轉(zhuǎn)動，兩個磁極會分別指向北方和南方，指北的極稱為北極，用N表示，指南的極稱為南極，用S表示。磁極之間有作用力，作用力的規(guī)律是：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

(二)引出課程內(nèi)容

1.磁場

磁極之間的相互作用力稱為磁力，磁體之間的相互作用是通過磁場傳遞的。磁場和電場、重力場一樣，也是一種特殊的物質(zhì)。這種物質(zhì)不是由實物粒子構(gòu)成的。

2.磁場的方向

取一根條形磁鐵，在其周圍不同的位置放上相同的可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些小磁針N極的取向各不相同。表明條形磁鐵的磁場中各點的磁場情況不同，為了說明磁場的方向，我們規(guī)定：可以自由轉(zhuǎn)動的小磁針在磁場中某點靜止時，N極所指的方向為該點的磁場方向，也就是小磁針N極在該點所受磁場力的方向。

圖1磁場的方向

3.磁場的性質(zhì)

（1）從上述的實驗中，可以看到：磁場對放入其中的磁體（小磁針）產(chǎn)生了力的作用。

（2）磁場對載流導(dǎo)線也有力的作用。

由實驗可知；在磁場中放置一段通電直導(dǎo)線l，它就會受到磁場力的作用。力的大小與磁場的強(qiáng)弱、導(dǎo)線在磁場中的方位和和長度、以及導(dǎo)線中的電流有關(guān)。但是，無論電流強(qiáng)弱、導(dǎo)線長度怎樣變化，當(dāng)導(dǎo)線與磁場垂直時，在磁場中一個確定的位置，電流所受的磁場力F與電流和導(dǎo)線長度的乘積的比值（）總是不變的，為一常量。在磁場中不同的位置，這個比值一般不同。我們可以用來探測磁場。用比值來表示磁場的強(qiáng)弱，并引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。

4.磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁感應(yīng)強(qiáng)度（用表示）是描述磁場本身固有屬性的物理量。

垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線受的磁場力與電流和導(dǎo)線長度乘積的比值，稱為導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱磁感強(qiáng)度。

強(qiáng)調(diào)：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場本身性質(zhì)的物理量，由磁場本身的性質(zhì)決定。

（2）磁感強(qiáng)度是矢量大?。悍较颍捍艌龅姆较?/p>

（3）單位：特斯拉（T）1T=1N/(A·m)

5.磁感線

為了形象而直觀的描繪磁場，人為的在磁場中畫出一系列帶有箭頭的曲線，使這些曲線上每一點的切線方向與該點磁場方向一致，并且使其疏密與磁場的強(qiáng)弱一致。

圖2和圖3分別是條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線。

圖2條形磁鐵磁感線圖3蹄形磁鐵磁感線

磁感線的特點:

(1)磁感線是閉合曲線

(2)任意兩條磁感線不會相交

(3)磁感線密集處磁場強(qiáng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大；磁感線稀疏處磁場弱，磁感應(yīng)強(qiáng)度小。

分析：條形磁鐵磁場中的磁感線的分布情況

蹄形磁鐵的磁場中磁感線的分布情況

6.勻強(qiáng)磁場

在磁場中的某一區(qū)域，如果各點的磁感強(qiáng)度的大小和方向都相同，這個區(qū)域的磁場就稱為勻強(qiáng)磁場。

圖4勻強(qiáng)磁場

既然磁感線可以描述磁場，那么勻強(qiáng)磁場的磁感線應(yīng)該是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生從勻強(qiáng)磁場的特點入手，結(jié)合磁感線的特點去分析，而后得出：勻強(qiáng)磁場的磁感線是疏密均勻、方向一致、互相并行的直線。

兩個距離很近的異名磁極間的磁場是勻強(qiáng)磁場。例如：蹄形磁鐵，N、S極相近區(qū)域的磁場、通電螺線管內(nèi)的磁場也可看成勻強(qiáng)磁場。許多電磁儀器中，在實驗研究中，經(jīng)常要用到勻強(qiáng)磁場。

7.磁通量Ф

在研究磁現(xiàn)象時，在許多情況下，使用磁通量的概念時很方便的，我們把穿過磁場中，某一面積磁感線的條數(shù)，稱為穿過這個面的磁通量。

圖5磁場與平面垂直的磁通量圖6磁場與平面法線夾角為時的磁通量

在勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)磁感線垂直穿過某一面積為S的平面時，穿過這個平面的磁通量為：Ф

磁通量的單位：韋伯（Wb）1Wb=1T·m2

例題在磁感強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中，有一個面積為0.02m2的線圈，求線圈平面和磁場方向垂直時穿過線圈的磁通量。

解根據(jù)公式

Ф=（0.5×0.02）Wb=0.01Wb

（三）小結(jié)：

1.本節(jié)學(xué)習(xí)了磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線、勻強(qiáng)磁場、磁通量這些磁場的基本知識。

2.磁感應(yīng)強(qiáng)度既是重點也是難點，要注意其大小（）雖可以用與的比來確定，但與無關(guān)。

3.磁場的方向：小磁針在磁場中靜止時，其N極指向即為磁場的方向

4.勻強(qiáng)磁場是一