统编人教版高中物理必修第三册《2 磁感应强度 磁通量》优质课公开课课件、教案

2磁感应强度磁通量[学习目标] 1.认识磁感应强度的概念及物理意义.2.理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位．(重点)3.进一步体会如何通过比值定义法定义物理量．(难点)4.理解磁通量的概念和公式．一、磁感应强度1．物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量．2．方向：小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称为磁场方向．二、磁感应强度的大小1．电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度的乘积．2．控制变量法探究影响通电导线受力的因素如图所示，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的．(1)保持长度不变，改变电流大小，观察直导线摆动角度大小来比较磁场力大小．(2)保持电流大小不变，改变磁场中导线长度，通过观察直导线摆动角度大小比较磁场力大小．(3)实验结论：直导线与磁场垂直时，它受力大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比．3．磁感应强度的大小在磁场中垂直于磁场方向放置的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度．4．公式：B＝F IL5．单位：国际单位是特斯拉，简称特，国际符号是T,1 T＝1NA·m.三、磁通量1．定义：匀强磁场中磁感应强度和与磁场方向垂直的平面面积S的乘积，即Φ＝BS.2．拓展：磁场B与研究的平面不垂直时，这个面在垂直于磁场B方向的投影面积S′与B的乘积表示磁通量．3．单位：国际单位制是韦伯，简称韦，符号是Wb,1 Wb＝1_T·m2.4．引申：B＝ΦS，表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此磁感应强度B又叫磁通密度.1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)磁场的方向就是小磁针静止时所受合力的方向． (×)(2)电流为I，长度为L的通电导线放入磁感应强度为B的磁场中受力的大小一定是F＝ILB. (×)(3)磁场中某处的磁感应强度大小与有无小磁针无关，与有无通电导线也无关． (√)(4)公式B＝FIL说明B与F成正比，与IL成反比．(×)(5)磁感应强度等于垂直穿过单位面积的磁通量．(√)(6)磁通量不仅有大小而且有方向，所以是矢量．(×)2．下列说法中正确的是()A．磁场中某一点的磁感应强度可以这样测定：把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力F与该导线的长度L、通过的电流I乘积的比值，即B＝F ILB．通电导线在某点不受磁场力的作用，则该点的磁感应强度一定为零C．磁感应强度B＝FIL只是定义式，它的大小取决于场源以及导线在磁场中的位置，与F、I、L以及通电导线在磁场中的方向无关D．通电导线所受磁场力的方向就是磁场的方向C[根据磁感应强度的定义，通电导线应为“在磁场中垂直于磁场方向的通电导线”，只有在这个方向导线所受磁场力才最大，本题A选项未注明导线放置的方向，所以是错误的．通电导线若放置方向与磁场平行时，不受磁场力作用，所以B选项也是错误的．在磁场场源稳定的情况下，磁场内各点的磁感应强度(含大小和方向)都是唯一确定的，与放入的检验通电导线无关，选项C正确．磁场力方向与磁感应强度方向垂直，选项D错误．]3．如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()A．πBR2B．πBr2C．nπBR2D．nπBr2B[磁通量与线圈匝数无关，且磁感线穿过的面积为πr2，而并非πR2，故B正确．]对磁感应强度的理解1.公式B＝FIL是磁感应强度的定义式，是用比值法定义的，磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，而与F、I、L均无关．2．在定义式B＝FIL中，通电导线必须垂直于磁场方向放置．因为磁场中某点通电导线所受力的大小，除和磁场强弱有关以外，还和导线的方向有关．导线放入磁场中的方向不同，所受磁场力也不相同．通电导线受磁场力为零的地方，磁感应强度B的大小不一定为零．3．磁感应强度是矢量，运算遵守平行四边形定则．(1)通电导线所受磁场力的方向不是磁场磁感应强度的方向．(2)磁感应强度的定义式也适用于非匀强磁场，这时L应很短很短，IL称作“电流元”，相当于静电场中的“点电荷”．【例1】(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，图中能正确反映各量间关系的是()A B C DBC[磁感应强度的大小和方向由磁场自身决定，不随F或IL的变化而变化，故B正确，D错误；当导线垂直于磁场放置时，有B＝FIL，即F＝ILB.所以B不变的情况下F与IL成正比，故A错误，C正确．]正确理解比值定义法(1)定义B＝FIL是比值定义法，这种定义物理量的方法实质就是一种测量方法，被测量点的磁感应强度与测量方法无关．(2)定义a＝ΔvΔt、E＝Fq也是比值定义法，被测量的物理量也与测量方法无关，不是由定义式中的两个物理量决定的．1．关于磁感应强度的定义式B＝FIL，下列说法正确的是() A．电流元IL在磁场中受力为F，则磁感应强度B一定等于FIL B．磁感应强度的大小与IL成反比，与F成正比C．磁感应强度就是电流元IL所受的磁场力F与IL的比值D．磁感应强度的大小是由磁场本身决定的，与检验电流元无关D[若电流元IL不是垂直放置在磁场中时所受的磁场力为F，则磁感应强度B不等于FIL，A错误；磁感应强度与电流元受到的力的大小无关，与电流元也无关，故B、C错误，D正确．]磁感应强度B与电场强度E的比较电场强度E 磁感应强度B①电场对电荷q有作用力F②对电场中任一点，F∝q，Fq＝恒量(由电场决定)③对不同点，一般来说恒量的值不同①磁场对直线电流I有作用力F②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关，只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，F∝IL，FIL＝恒量(由磁场决定)定义的依据④比值Fq可表示电场的强弱③对不同点，一般来说恒量的值不同④比值FIL可表示磁场的强弱定义式E＝Fq B＝FIL物理意义描述电场的强弱和方向表征磁场的强弱和方向方向该点正电荷的受力方向小磁针N极的受力方向场的叠加遵循矢量的平行四边形定则遵循矢量的平行四边形定则单位 1 N/C＝1 V/m 1 T＝1 N/(A·m)的是()A．电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同B．电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同C．磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同D．磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同思路点拨：A[电场强度的方向就是正电荷所受的电场力的方向，磁感应强度的方向是小磁针N极所受磁场力的方向或小磁针静止时N极所指的方向．故只有A项错误．]2．(多选)关于试探电荷和电流元，下列说法正确的是()A．试探电荷在电场中一定受到电场力的作用，电场力与所带电荷量的比值定义为电场强度的大小B．电流元在磁场中一定受到磁场力的作用，磁场力与该段通电导线的长度和电流乘积的比值定义为磁感应强度的大小C．试探电荷所受电场力的方向与电场方向相同或相反D．电流元在磁场中所受磁场力的方向与磁场方向相同或相反AC[电荷在电场中一定受电场力的作用，且E＝Fq，A正确；正电荷所受电场力的方向与电场方向相同，负电荷所受电场力的方向与电场方向相反，C正确；电流元在磁场中与磁场方向垂直放置时，一定受磁场力的作用，并且B＝F，IL 平行时不受磁场力，B错误；磁感应强度的方向不是根据电流元的受力方向规定的，D错误．]对磁通量的理解1.(1)公式：Φ＝BS.适用条件：①匀强磁场；②磁场与平面垂直．(2)若磁场与平面不垂直，应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积，Φ＝BS cos θ.式中S cos θ即为平面S在垂直于磁场方向上的投影面积，也称为“有效面积”(如图所示)．2．磁通量的正、负(1)磁通量是标量，但有正、负，若以磁感线从某一面上穿入时磁通量为正值，则磁感线从此面穿出时即为负值．(2)若同时有磁感线沿相反方向穿过同一平面，且正向磁通量大小为Φ1，反向磁通量大小为Φ2，则穿过该平面的合磁通量Φ＝Φ1－Φ2.3．磁通量的变化量(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝B·ΔS.(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ΔB·S.(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝Φ2－Φ1.但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.【例3】如图所示，有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为10 cm，现在在纸面内先后放上圆线圈A、B和C(图中未画出)，圆心均在O处，A线圈的半径为1 cm，共10匝；B线圈的半径为2 cm，只有1匝；C线圈的半径为0.5 cm，只有1匝．(1)在磁感应强度B减为0.4 T的过程中，A和B线圈中的磁通量改变了多少？(2)在磁场方向转过30°角的过程中，C线圈中的磁通量改变了多少？[解析](1)对A线圈，有Φ1＝B1πr2A，Φ2＝B2πr2A故A线圈的磁通量的改变量为ΦA＝|Φ2－Φ1|＝(0.8－0.4)×3.14×10－4 Wb＝1.256×10－4 WbB线圈的磁通量的改变量为ΦB＝(0.8－0.4)×3.14×(2×10－2)2Wb＝5.024×10－4 Wb.(2)对C线圈，Φ1＝Bπr2C磁场方向转过30°角，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为πr2C cos 30°，则Φ2＝Bπr2C cos 30°故磁通量的改变量为ΔΦC＝Bπr2C(1－cos 30°)＝0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866)Wb＝8.4×10－6 Wb.[答案](1)1.256×10－4 Wb 5.024×10－4 Wb(2)8.4×10－6 Wb上例中，若将线圈A转过180°角的过程中，A线圈中的磁通量改变了多少？提示：若转过180°角时，磁通量的变化为ΔΦ＝2BS＝2×0.8π×10－4 Wb＝5.024×10－4 Wb.磁通量大小的分析与判断1．定量计算通过公式Φ＝BS来定量计算，计算磁通量时应注意的问题：(1)明确磁场是否为匀强磁场，知道磁感应强度的大小．(2)平面的面积S应为磁感线通过的有效面积. 当平面S与磁场方向不垂直时，应明确所研究的平面与磁感应强度方向的夹角，准确找出垂直面积．(3)线圈的磁通量及其变化与线圈匝数无关，即磁通量的大小不受线圈匝数的影响．2．定性判断磁通量是指穿过线圈面积的磁感线的“净条数”，当有不同方向的磁场同时穿过同一面积时，此时的磁通量为各磁场穿过该面磁通量的代数和．3．如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ＝60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S＝0.4 m2，匀强磁场磁感应强度B＝0.6 T，则穿过线圈的磁通量Φ为多少？把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为多少？[解析]线圈在垂直磁场方向上的投影面积S⊥＝S cos 60°＝0.4×0.5 m2＝0.2 m2穿过线圈的磁通量Φ＝BS⊥＝0.6×0.2 Wb＝0.12 Wb.线圈以cd为轴顺时针方向转过120°角后变为与磁场垂直，但由于此时磁感线从线圈平面穿入的方向与原来相反，故此时通过线圈的磁通量Φ2＝－BS＝－0.6×0.4 Wb＝－0.24 Wb.故磁通量的变化量ΔΦ＝|Φ2－Φ|＝|－0.24－0.12| Wb ＝0.36 Wb.[答案] 0.12 Wb 0.36 Wb课 堂 小 结知 识 脉 络1.磁感应强度的定义及理解．2．磁感应强度的大小及方向的判定．3．磁感应强度与电场强度的比较．4．对磁通量的理解与计算.1．磁感应强度的单位是特斯拉(T)，与它等价的是( )A.N A·m B.N·A m C.N·A m 2 D ．N A·m 2A [当导线与磁场方向垂直时，由公式B ＝F IL 知，磁感应强度B 的单位由F 、I 、L 的单位决定．在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号是T ，则1 T ＝1N A·m.] 2．关于磁感应强度B 、电流I 、导线长度L 和电流所受磁场力F 的关系，下面的说法中正确的是( )A ．在B ＝0的地方，F 一定等于零B ．在F ＝0的地方，B 一定等于零C ．若B ＝1 T ，I ＝1 A ，L ＝1 m ，则F 一定等于1 ND ．若L ＝1 m ，I ＝1 A ，F ＝1 N ，则B 一定等于1 TA [应用公式B ＝F IL 或F ＝IBL 时要注意导线必须垂直于磁场方向放置．故B 、C 、D 选项错．应选A.]3．如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r .圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为()A．1∶1 B．1∶2C．1∶4 D．4∶1A[根据Φ＝BS，S为与磁场垂直的有效面积，因此a、b两线圈的有效面积相等，故磁通量之比Φa∶Φb＝1∶1，选项A正确．]1。

13.2磁感应强度磁通量一、教材分析《磁感应强度磁通量》是普通高中教科书物理必修第三册第十三章第2节的内容。

磁感应强度是描述磁场力的性质的物理量，其概念的建立是本节课的重难点。

本节内容用电流元受的电场力与电流元的比值定义磁感应强度，和用电荷受到的电场力与电量之比定义电场强度与异曲同工之妙。

教材通过对电流元的受力F与IL的比值来定义磁感应强度，但必须注意导线与磁场要垂直放置。

另外磁感应强度B是矢量，可以分解，我们就能对安培力公式作进一步的推广，并就此能解决有安培力参与下的力学问题的分析。

磁通量是中学生遇到的唯一一个“通量”，对学生而言难度相当大，通过穿过面磁感线条数来理解就好很多。

二、学情分析学习本节之前，学生已对磁场及其描述有了初步了解，已经知道用磁感线定性描述磁场的方法，已经学习了电场可用电场线和电场强度来描述，这为本节课的类比教学奠定了基础。

三、教学目标1.物理观念：通过类比的方法理解描述磁场强弱的物理量。

理解磁通量的含义及会使用公式计算。

2.科学思维：孤立的磁极和电流元是不存在的，电流元受到的磁场力可以用微元法测量。

3.科学探究：对于磁通量的理解可以做光通量的实验来类比探究。

4.科学态度与责任：通过观察生活实例、交流与讨论等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度以及学生体验物理与生活的紧密联系。

四、教学重点磁感应强度的物理意义。

五、教学难点磁感应强度概念的建立，磁通量的计算。

六、教学流程七、教学过程（一）创设情境，引入新课播放动图观察：巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，小磁体却只能吸起几枚铁钉。

阐述：磁场有强弱之分，那么我们怎样定量地描述磁场的强弱呢?之前我们研究过电场，磁场和电场有很多相似的地方，电场对于处于其中的电荷有力的作用，通过这个力引入了电场强度。

（二）层层设问，得出概念用类似的方法，通过分析磁场中磁体或电流的受力，我们可以找出一个物理量来描述磁场的强弱和方向。

这个量我们把它叫做磁感应强度，下面就来研究磁感应强度。

（新教材）统编人教版高中物理必修三第十三章第2节《磁感应强度磁通量》优质说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十三章第2节《磁感应强度磁通量》。

第十三章讲述电磁感应与电磁波。

利用电磁波，天文学家不仅可以用眼睛“看”宇宙，也可以用耳朵“听”宇宙。

正是对电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。

发电机、电动机、电视、移动电话等的出现，使人类进入了电气化、信息化时代。

《磁感应强度磁通量》一节主要讲解磁感应强度和磁通量知识。

本课教学承担着实现本单元教学目标的任务，为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。

一、说课程标准普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“3.3.2 了解磁感应强度。

体会物理模型在探索自然规律中的作用。

3.3.3 知道磁通量。

”二、说教材分析本课教材主要内容有三个方面：磁感应强度、匀强磁场、磁通量。

教材一开始以问题引入，让学生思考怎样定量描述磁场的强弱；紧接着教材通过实验定量分析了磁感应强度，讲解了磁感应强度的关系式和单位；在此基础上，教材介绍了匀强磁场的特点；最后教材定量分析了磁通量，讲解了磁通量的关系式和单位。

教材安排有实验、思考与讨论，以提高学生理解、探究分析解决问题的能力。

三、说教学目标1.通过实验定量分析磁感应强度，理解磁感应强度的关系式和单位。

2.了解匀强磁场的特点。

3.理解分析磁通量、磁通量的关系式和单位。

四、说核心素养：【物理观念】通过学习磁感应强度和磁通量知识，树立能量观念和运动与相互作用观念；从电磁的视角解释自然现象和解决实际问题。

【科学思维】运用物理模型、定量分析法、综合、推理论证等方法。

【科学探究】通过实验学习活动，培养学生探究问题的能力。

【科学态度与责任】对生活中有关电和磁的问题进行思考，渗透在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，培养学生探索自然的兴趣。

高中物理人教版选修3-1第三单元第2课《磁感应强度》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
知识与技能
1.理解和掌握磁感应强度的方向和大小、单位。

2.能用磁感应强度的定义式进行有关计算。

过程与方法
通过观察、类比(与电场强度的定义的类比)使学生理解和掌握磁感应强度的概念,为学生形成物理概念奠定了坚实的基础。

情感态度与价值观
培养学生探究物理现象的兴趣,提高综合学习能力。

2学情分析
高二的学生对重力场和电场已经很熟悉,可以通过演示实验与电场强度的定义类比来突破难点,形成磁感应强度的概念。

这样让学生用已知的知识为经验去探究未知的领域也符合学生的认知规律
3重点难点
磁感应强度概念的建立是本节的重点(仍至本章的重点),也是本节的难点,通过与电场强度的定义的类比和演示实验来突破难点。

4教学过程
教学活动
1【导入】温故知新
教师提出问题1:电场的基本特性是什么?磁场的基本特性是什么?
学生积极思考回答:电场对其中的电荷有力的作用;磁场对其中磁体和通电电流有作用力。

教师提出问题2:用哪个物理量来描述电场的强弱和方向?
学生回答:电场强度
教师提出问题3:前面我们学习了电场强度,电场强度是如何定义的?其定义式是什么?
教师引导,学生小组讨论并小结如下:
(1)研究方法:检验电荷放入电场中,计算电场力F与电荷电量q的比值。

(2) 定义 :将一检验电荷放在电场中某一点,检验电荷所受的电场力F跟电荷电量q 的比值,叫做电场强度。

(3)定义式 :E=F/q
(4)电场强度的方向 :。

第2节磁感应强度磁通量教学设计【提问】巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，通过电磁力的作用列车也可以悬浮起来，而小磁体却只能吸起几枚铁钉——磁场有强弱之分。

那么，我们怎样定量地描述磁场的强弱呢？【提问】电场的基本性质是什么？【提问】相似的，磁场的基本性质是什么？【提问】如何描述电场的强弱和方向？【提问】电场强度的方向是怎样规定的？【提问】磁场的方向是怎样规定的？【提问】电场强度E的大小是怎样定义的？【提问】能否用测量N极受力的大小来确定磁场的强弱？【提问】磁场除对磁体有作用力外，还对谁有作用力？【提问】能否用很小一段通电导体来检验磁场的强弱？【讲述】电流元：很短的一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL。

注意：①电流源是理想模型，②不存在孤立的电流元，③可以用较长的通电导线来检验匀强磁场。

【提问】通电导线所受到的磁场力与什么有关呢？【提问】要怎样研究这些因素对磁场中的通电导线的受力的影响呢？【提问】需要控制哪些变量？【提问】怎样得到匀强磁场？【提问】怎样改变电流的大小？【提问】L怎样改变呢？【演示实验】①保持导体长度L不变，改变电流的大小。

现象：电流I增大，导线摆动的角度增大；电流I减小，导线摆动的角度减小。

②保持电流I不变，改变导线的长度。

现象：通电导线L变长，导线摆动的角度增大；通电导线L变短，导线摆动的角度减小。

【播放视频】探究影响通电导线受力的因素。

【讲述】精确的实验表明：通电导线与磁场方向垂直时，当L不变，I越大，F越大，即F∝I；当I不变，L越长，F越大，即F∝L。

→F∝IL即：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L 的乘积IL成正比。

【提问】将F∝IL写成等式是什么样的？→F＝BIL。

式中B与导线的长度和电流的大小都没有关系。

但是，在不同情况下，B的值是不同的:即使是同样的I、l,在不同的磁场中，或在非均匀磁场的不同位置，一般说来，导线受的力也是不一样的。

课时教案第 13 单元第 2 案总第 29 案课题：§13. 2 磁感应强度磁通量【教学目标与核心素养】1．理解磁感应强度、磁通量的定义2．知道B、Φ的单位3．知道匀强磁场4．能用B的定义式进行有关计算【教学重点】1．磁感应强度、磁通量定义的理解2．能用B的定义式进行有关计算3．匀强磁场【教学难点】1．用B的定义式进行有关计算2．磁通量的理解【教学过程】复习：电场的基本性质是什么？如何描述电场的强弱和方向？磁场的基本性质是什么？如何描述磁场的强弱和方向？引：巨大的磁铁能吸引成吨的钢铁，实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉，说明不同的磁铁产生的磁场对磁性物质和通电导线的作用力强弱不同，即磁场有强弱之分，如何描述磁场的强弱和方向呢?为了形象描述磁场，前面我们学习了磁感线（复习磁感线知识），本节我们学习定量描述磁场的另一个物理量——磁感应强度，符号B一、磁感应强度用小磁针可以判断空间某点磁场的方向，但很难对它进行进一步的定量分析。

磁场对磁体和电流有力的作用，磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究?（不能，因为N极不能单独存在。

）为研究空间某点的磁场，可以考虑在该处放一段很短的通电导线，分析它受到的力，从而定量确定该点磁场的强弱。

1.电流元：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积I l叫做电流元2.探究影响通电导线受力的因素通电导体所受到的磁力跟磁场方向、通电电流、导体长度有何关系?实验方法：控制变量法有电流通过时，导线将摆动一定角度，通过摆动角度的大小可以比较导线受力的大小。

⑴先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。

⑵然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度精确的实验研究表明：通电导线与磁场方向垂直时，它受力的大小既与导线的长度L 成正比，又与导线中的电流I 成正比，即与I 和L 的乘积 IL 成正比。

用公式表示就是 F IlB式中B 与导线的长度和电流的大小都没有关系。