《磁感應(yīng)強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)

《磁感應(yīng)強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)任炳濤一、教材分析《磁感應(yīng)強(qiáng)度》是人教版選修3-2第三章第2節(jié)；電磁學(xué)是高中物理的主干知識；而磁場和電場一樣都是電磁學(xué)的核心內(nèi)容；磁感應(yīng)強(qiáng)度是對磁場強(qiáng)弱的定量描述，是學(xué)習(xí)“磁場對通電導(dǎo)線的作用，磁場對帶電粒子的作用”一個(gè)重要的基礎(chǔ)。二、學(xué)情分析本節(jié)課內(nèi)容對學(xué)生來說比較抽象，學(xué)生通過日常生活經(jīng)驗(yàn)對磁場強(qiáng)弱已具有一定的感性認(rèn)識，且在研究電場時(shí)，已經(jīng)學(xué)習(xí)確定了一個(gè)叫做電場強(qiáng)度的物理量，用來描述電場的強(qiáng)弱。與此對比類似引出表示磁場強(qiáng)度和方向的物理量。磁場對磁體和通電導(dǎo)體的作用力要比電場對電荷的作用力復(fù)雜些，部分學(xué)生還是不能理解到位。尤其是電流元和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，部分學(xué)生只是處于知道這個(gè)概念，而對為什么引入電流元和如何定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的過程缺乏認(rèn)識三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1．理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和大小、單位。2．能用磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。（二）過程與方法通過觀察、類比（與電場強(qiáng)度的定義的類比）使學(xué)生理解和掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，為學(xué)生形成物理概念奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀通過課堂展示生活實(shí)例，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生探究物理現(xiàn)象的興趣，提高綜合學(xué)習(xí)能力。四、重難點(diǎn)分析磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是重點(diǎn)同時(shí)也是難點(diǎn)。通過與電場強(qiáng)度類比，同時(shí)以實(shí)驗(yàn)演示為基礎(chǔ)進(jìn)行定性的分析推理，說明磁場對電流元的作用力與電流大小及導(dǎo)線長度的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義，從而突破難點(diǎn)。五、教學(xué)流程探究磁場的方向啟發(fā)磁場的研究方法（類比電場）演示實(shí)驗(yàn)引入磁場存在強(qiáng)弱、方向探究磁場的方向啟發(fā)磁場的研究方法（類比電場）演示實(shí)驗(yàn)引入磁場存在強(qiáng)弱、方向鞏固、總結(jié)理解B的含義得出B的定義探究磁場的強(qiáng)弱鞏固、總結(jié)理解B的含義得出B的定義探究磁場的強(qiáng)弱DIS實(shí)驗(yàn)定量探究DIS實(shí)驗(yàn)定量探究傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)定性探究六、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容，用磁鐵的不同位置吸一個(gè)鐵釘，有的地方吸住，有的地方吸不??；然后用一個(gè)小方形磁鐵靠近后將鐵釘“搶”過來，出示條形磁鐵附近小磁針的N極方向不同。總結(jié)：通過比較，大家一起總結(jié)，不同磁鐵的磁性強(qiáng)弱不同，表現(xiàn)為對放入磁場中的磁性物質(zhì)的作用力不同。并且強(qiáng)調(diào)磁場其實(shí)不僅有大小同時(shí)也有方向。提問：應(yīng)該用哪個(gè)物理量來描述磁場的強(qiáng)弱和方向？（二）探究1：磁場強(qiáng)弱和方向的研究方法提問：如何研究磁場的強(qiáng)弱和方向？請同學(xué)們回憶，之前在學(xué)習(xí)電場的時(shí)候，是用哪個(gè)物理量來描述電場的強(qiáng)弱和方向的？學(xué)生完成學(xué)案中【探究二】引導(dǎo)那么我們用相似的方法來尋找描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，同學(xué)們試著猜一下？回答：磁場強(qiáng)度提示：不可以，因?yàn)闅v史上磁場強(qiáng)度已經(jīng)用來表示另外一個(gè)物理量，所以這里我們叫它磁感應(yīng)強(qiáng)度。（三）探究2：磁感應(yīng)強(qiáng)度方向提問：在電場中我們用試探電荷在電場中某位置的受力方向來判斷該位置電場方向。那么什么物質(zhì)在磁場中受力？該如何確定某點(diǎn)磁場方向呢？多媒體演示總結(jié)：在物理學(xué)中，把小磁針靜止時(shí)北極受力的方向或北極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，簡稱磁場方向。（四）探究3：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小提問：怎樣定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小呢？我們是否依舊采用小磁針？回答：不行，類比電場E=F/q，因?yàn)樾〈裴楴極不能單獨(dú)存在，至少到目前還沒有單N極，單S極，所有不可能測定N極受力的大小。那怎么辦呢？讓學(xué)生繼續(xù)思考，轉(zhuǎn)換思維那么只能從電流在磁場中受力的角度試著去探究選擇模型：很短的一段通電導(dǎo)線在物理學(xué)中，我們把很短的一段通電導(dǎo)線中電流大小I和導(dǎo)線長度L的乘積稱為電流元思考：為什么選擇很短的？這里采用設(shè)問方式（沒有必要加大難度）回答：因?yàn)橐獧z測磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，如果采用很長的通電導(dǎo)線，沒辦法確定具體是哪一點(diǎn)，但在具體的實(shí)驗(yàn)操作中，由于電流元不可能單獨(dú)存在，只能在電路中存在，所以我們選一段相對較短導(dǎo)線，盡量采用勻強(qiáng)磁場。研究對象選好了，現(xiàn)在們類比電場E=F/q，該如何討論磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小呢？學(xué)生分組討論：思考：通電導(dǎo)線在磁場中的受力與那些因素有關(guān)？學(xué)生回答:磁場強(qiáng)弱、電流大小、導(dǎo)線長短、導(dǎo)線與磁場的方向夾角。學(xué)生分組討論:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通電導(dǎo)線受力與這些物理量之間的關(guān)系大膽猜想，發(fā)散思維啟發(fā)學(xué)生:當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)物理量都有關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，逐一分析?！緜鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)定性演示】由學(xué)生上臺演示，觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論，教師總結(jié)讓學(xué)生從中體會(huì)實(shí)驗(yàn)的樂趣，從物理現(xiàn)象中總結(jié)物理規(guī)律。情景一：保持導(dǎo)線有效長度不變，改變電流的大小。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，觀察現(xiàn)象總結(jié)：當(dāng)磁場和導(dǎo)線長度L不變的情況下，電流I越大，偏角越大，F(xiàn)越大。情景二：保持電流不變，改變導(dǎo)線在磁場中的有效長度。用兩個(gè)相同的馬蹄形磁鐵，觀察現(xiàn)象?？偨Y(jié)：當(dāng)磁場和電流大小I不變的情況下，導(dǎo)線長度L越長，偏角越大，F(xiàn)越大?！綝IS實(shí)驗(yàn)定量分析】1、保持磁場和長度不變，改變電流，記錄電流值和對應(yīng)的力的大小，2、保持磁場和電流不變，改變導(dǎo)線長度（增加磁場的寬度），記錄長度和對應(yīng)的力的大小，3.通過增加磁鐵的個(gè)數(shù)，增強(qiáng)磁場，記錄同樣電流同樣長度時(shí)的受力做圖像，觀察力F與電流I、長度L的關(guān)系。教師總結(jié)：經(jīng)過精確的實(shí)驗(yàn)，通電導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)，它受到的力的大小既與導(dǎo)線的長度L成正比，與導(dǎo)線中的電流I也成正比，即與I和L的乘積成正比，用公式表示為F=BIL，式中B為比例取系數(shù)。將B定義為磁場中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。在不同磁場中，B的值不同強(qiáng)調(diào)：整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中，磁場與電流方向始終處于垂直關(guān)系。（五）定義磁感應(yīng)強(qiáng)度1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場力F跟電流I和導(dǎo)線長度L的乘積IL的比值叫磁感應(yīng)強(qiáng)度，用字母B表示。比值定義法：當(dāng)B與I垂直時(shí)，B=F/ILB由磁場本身決定，與電流元無關(guān)。物理意義：描述磁場強(qiáng)弱和方向單位：國際單位制，特斯拉，簡稱特，符號TB是矢量，既有大小又有方向，運(yùn)算遵循平行四邊形定則（六）了解特斯拉和一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度特斯拉(NikolaTesla，1856～1943)，美國電氣工程師。他一生致力于交流電的研究，是讓交流電進(jìn)入實(shí)用領(lǐng)域的主要推動(dòng)者(投影)了解一些磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度/T人體器官內(nèi)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(dòng)機(jī)或變壓器鐵芯中的磁場0.8～1.7（七）鞏固提高思考：有人根據(jù)B＝F/IL提出：磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B跟磁場力F成正比，跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積IL成反比，這種提法有什么問題？錯(cuò)在哪里？【例題1】磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線，它的電流強(qiáng)度是2.5A，導(dǎo)線長1cm，它受到的磁場力為5×10-2N，則這個(gè)位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？【例題2】接上題，如果把通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度增