磁感应强度教学设计
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《磁感应强度》教学设计
教学目标
1、知识与技能
(1)理解磁感应强度的定义,知道其大小、方向、定义式和单位。
(2)会用磁感应强度的定义式进行有关计算。
2、过程与方法
(1)通过类比,实验和分析,寻找描述磁场强弱的物理量——磁感应强度。
(2)进一步体会通过比值法定义物理量的方法。
(3)进一步在实验中体会控制变量法。
3、情感态度与价值观
(1)关注物理与生活相互联系,在生活中的实际应用。
(2)发展对科学的好奇心与求知欲,乐于探究自然界的奥秘,能体验探索自然规律的艰辛与喜悦
教学重难点
1、教学重点:
(1)理解磁感应强度的定义
(2)应用磁感应强度的定义式进行有关计算
2、教学难点:
(1)磁感应强度概念的建立
(2)探究影响通电导线在磁场中受力的因素
教学过程
环节一、引入新课,提出磁感应强度概念
引导学生思考以下问题:
提问: 生活当中的磁现象让我们认识磁场有强弱和方向,我们如何来进行描述呢?在研究电场的时候我们是如何描述的呢?
回答:我们研究电场中的检验电荷的受力情况,确定了一个叫做电场强度的物理量,用来描述电场的强弱。
研究磁场的强弱和方向我们引入一个新的物理量——磁感应强度
环节二、实验探究,磁感应强度的方向
把很多可以转动的小磁针,放入磁场中让同学们观察,小磁针静止时,它的指向也就确定了。物理学中把小磁针N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。
环节三、实验探究,影响通电导线受力的因素
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁,实验室中的小磁铁却只能吸起几枚铁钉
提问:1、磁场有强弱之分,如何来描述磁场的强弱呢?
2、磁感应强度的大小能否从小磁针受力情况来研究,为什么?
回答:不行,因为小磁针N极不能单独存在,至少到目前还没有单N极,单S极,所有不可能测定N极受力的大小。那怎么办呢?让学生继续思考,转换思维那么只能从电流在磁场中受力的角度试着去探究
提问:2、能不能用一段通电导线来检验磁场的强弱呢? 定性分析实验设计一:
把学生分成四人一小组,探究影响通电导线受力的因素。
同学们小组分析实验现象得出:
1、导线摆放角度
2、电流的大小
3、通电导线的长度
4、磁场的强弱———这些因素有关系。
提问:受力既然和这几个因素有关,那我们能不能同时让这几个量变化来一起研究呢?——引导学生使用控制变量法。
实验中导体棒受力同摆放角度有关,但垂直摆放受力最大,实验效果也很明显,让学生接下来的探究每次方向都要垂直放置。
定性分析实验设计二、
学生实验操作:先用相同的磁铁做1、2两组实验
1、保持导线通电部分长度不变,改变电路中电流I大小,观察力F的变化
2、保持电路中的电流I大小不变,改变导线通电部分长度L,观察力F的变化
3、保持电路中的电流I大小和导线通电部分长度L不变,加小磁片增强磁铁的磁性,观察力F的变化在误差允许的范围内:
1、L一定的情况下,I越大F越大
2、I一定的情况下,L越大F越大
3、I、L一定的情况下,磁场越强F越大 提问:F既然和这些因素有关,是不是最简单的正比关系呢?我们还需要定量的实验进行研究。
定量分析演示实验:
先介绍实验仪器,上下磁铁产生竖直方向的磁场,竖直的线框下面的一段在磁场当中,通电后,线框受力偏转,指针指示的刻度就表示磁场对线框的作用力大小。
先保持电流一定,连接两端接线柱,接入磁场中通电长度最大,F指在第三格,如果F与L成正比,改变长度大小,F应该成比例变化。再保持长度不变,减小电流,若F与I成正比,F也应该成比例变化。
定量实验结论:
在导线和磁场垂直的情况下,通电导线受到的力F大小与导线中的电流I成正比,与导线长度L成正比。用公式表示为F=I L B
环节四、归纳总结,提出磁感应强度的定义式
提问:公式当中B是比例系数,同一磁场中,不管I、L如何改变,B总是不变的,如果是在非匀强磁场中我们怎样研究磁场中某点的磁感应强度?
选择模型:很短的一段通电导线
这里给同学们介绍一下电流元:在物理学中,我们把很短的一段通电导线中电流大小I和导线长度L的乘积称为电流元
思考:为什么选择很短的?这里采用设问方式(没有必要加大难度)
蹄形磁铁U形内部的磁场可以看做匀强磁场,因为要检测磁场中某点的磁感应强度的大小,研究较长的一段导线受力情况推知一小段电流元的受力情况,也代表磁场某点的情况。由于电流元不可能单独存在,只能在电路中存在,所以我们选一段相对较短导线,尽量采用匀强磁场。电流元是理想化的模型。
引导:通过对实验的引申和推广使同学们了解比值F/IL是磁场中各点的位置函数。换句话说,在非匀强磁场中比值是因点而异的,某一确定的位置比值不变。引导学生类比电场强度的方法,归纳用F与IL的比值反映不同位置磁场的强弱程度,即磁感应强度的概念。
定义磁感应强度
(1)定义:
(2)比值定义法:当B与I垂直时,B=F/IL B由磁场本身决定,与电流元无关。
(3)物理意义:
(4)单位:
(5)B是矢量。方向
了解特斯拉和一些磁场的磁感应强度
多媒体展示教材内容“一些磁场的磁感应强度”,使学生知道地磁场及自然界中各种磁源磁场的强弱数量级。并简单介绍可以使用磁传感器探测周围的磁场强弱。
环节六:反馈总结提高认识