磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案
作為一名老師,有必要進(jìn)行細(xì)致的教案準(zhǔn)備工作,借助教案可以恰當(dāng)?shù)剡x擇和運(yùn)用教學(xué)方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。寫教案需要注意哪些格式呢?以下是小編整理的磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案,僅供參考,大家一起來看看吧。
磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案 1
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
。1)理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義,知道它是描述磁場(chǎng)強(qiáng)度的物理量
。2)會(huì)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行合成與分解
。3)理解什么是磁通量,知道其與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系,并能進(jìn)行磁通量的計(jì)算,能初步判斷磁通量的變化情況。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的意義,知道磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系
【知識(shí)要點(diǎn)】
一、磁感應(yīng)強(qiáng)度
定義式:B=
1、方向:該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,即為小磁針N極所指方向,
2、單位:在國(guó)際單位制中B單位為T
二、磁感應(yīng)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系:
磁感應(yīng)線的疏密程度反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,即也就反映了磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。
物理學(xué)中規(guī)定:在垂直于磁場(chǎng)方向面積上磁感應(yīng)線的條數(shù)跟那里的磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值相同。
三、磁通量:
1、定義:穿過某一面積的.磁感應(yīng)線的條數(shù),叫做穿過這個(gè)面積的磁通量
2、符號(hào):
3、表達(dá)式:=BScosθ
4、單位:韋伯,Wb
四、磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系:
穿過垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的單位面積的磁感應(yīng)線的條數(shù)等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度的面積S的磁通量。
。紹S
如果平面不垂直于磁場(chǎng)方向,則應(yīng)把平面投影到垂直磁場(chǎng)的面上
即 =BScosθ
由公式可知:B=磁通密度,即單位面積上磁通量
磁通量變化:△=△BScosθ
=B△Scosθ
。紹S△(cosθ)
【典型例題】
例1:下列幾種情況下的磁通量的大小:
例2:如圖所示,磁感強(qiáng)度B垂直于線圈平面S 、S (S >S )指向紙內(nèi),若通過線圈平面的磁通量分別為φ 、φ 則()
A φ =φ B φ >φ
C φ <φ D 無法判斷
【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】
1、關(guān)于磁通量,下列說法中正確的是 ( )
A、磁通量不僅有大小,而且有方向,所以是矢量
B、磁通量越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大
C、過某一平面的磁通量為零,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零
D、磁通量就是磁感應(yīng)強(qiáng)度
2、下列各單位中是磁通量單位的有 ( )
A、N?m/A B、V?s C、A?m D、Wb?m2 E、J/C F、T?m2
3、面積S=0.5m2的閉合金屬圓環(huán)處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)磁場(chǎng)與環(huán)面垂直時(shí),穿過環(huán)面的磁通量是 ;當(dāng)金屬圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°與環(huán)面平行時(shí),穿過環(huán)面的磁通量是 。
參考答案
1、C 2、ABF 3、0.2Wb,0
磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案 2
一、重點(diǎn)、難點(diǎn)
1、該節(jié)課的重點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量的概念、
2、磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義是有條件的,它必須是當(dāng)通電直導(dǎo)線L與磁場(chǎng)方向垂直的情況下,B= .
3、磁通量概念的建立也是一個(gè)難點(diǎn),講解時(shí),要引入磁感線來幫助學(xué)生理解和掌握、
二、教具
1、通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力演示、
2、電流天平、(選用)
3、掛圖(磁感線、磁通量用)、
三、教學(xué)過程
(一)引入新課
提問:什么是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)?
應(yīng)答:運(yùn)動(dòng)電荷(電流)在自己周圍空間產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷或電流有力的作用,磁極與磁極、磁極與電流、電流與電流之間發(fā)生相互作用都可以看成是運(yùn)動(dòng)電荷之間通過磁場(chǎng)而發(fā)生相互作用、這就是磁現(xiàn)象的電本質(zhì)、
為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,我們引入一個(gè)新的物理量:磁感應(yīng)強(qiáng)度、我們都知道電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的特性的,那么磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述磁場(chǎng)力特性的物理量,因此我們可以用類比的方法得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義來、
提問:電場(chǎng)強(qiáng)度是如何定義的?
應(yīng)答:電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力與檢
電荷在該點(diǎn)的受力方向、
。ǘ┙虒W(xué)過程設(shè)計(jì)
1、磁感應(yīng)強(qiáng)度
通過實(shí)驗(yàn),得出結(jié)論,當(dāng)通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),受到磁場(chǎng)對(duì)它的力的作用、對(duì)于同一磁場(chǎng),當(dāng)電流加倍時(shí),通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍,這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與通過它的電流強(qiáng)度成正比、而當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí),它受到的磁場(chǎng)力也加倍,這說明通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)也成正比、對(duì)于磁場(chǎng)中某處來說,通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量,它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無關(guān)、在磁場(chǎng)中不同位置,這個(gè)比值可能各不相同,因此,這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、
提問:類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義,誰能根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)事實(shí)用一句話來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度,用B來表示,并寫出它的定義式、
回答:磁場(chǎng)中某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于通電直導(dǎo)線在該處所受磁場(chǎng)力F與通電電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積IL的比、定義式為
再問:通電直導(dǎo)線應(yīng)怎樣放入磁場(chǎng)?
應(yīng)答:通電直導(dǎo)線應(yīng)當(dāng)垂直于磁場(chǎng)方向、
指出前面的回答對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的論述是不嚴(yán)密的、(不管學(xué)生回答的嚴(yán)密不嚴(yán)密)應(yīng)強(qiáng)調(diào)通電直導(dǎo)線必須在垂直磁場(chǎng)方向的條件下,該定義才成立、在測(cè)量精度要求允許的條件下,在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)通電導(dǎo)線足夠短,可以近似地看成一個(gè)點(diǎn),在該點(diǎn)附近的磁場(chǎng)也可近似地看成
。1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義
在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線,受到的磁場(chǎng)力F,跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B、
。2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的公式(定義式):
。3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位(板書)
在國(guó)際單位制中,B的單位是特斯拉(T),由B的定義式可知:
。4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向
磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,不但有大小,而且有方向,其方向即為該處磁場(chǎng)方向、
順便說明,一般的永磁體磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度是0.5T左右,地球表面的地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約為5.0×10-5T、
課堂練習(xí)
練習(xí)1、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中長(zhǎng)2cm的通電導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)方向,當(dāng)通過導(dǎo)線的電流為2A時(shí),它受到的磁場(chǎng)力大小為4×10-3N,問:該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?(讓學(xué)生回答)
應(yīng)答:根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義
在這里應(yīng)提醒學(xué)生在計(jì)算中要統(tǒng)一單位,計(jì)算中必須運(yùn)用國(guó)際單位、
再問:若上題中,電流不變,導(dǎo)線長(zhǎng)度減小到1cm,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?若導(dǎo)線長(zhǎng)不變,電流增大為5A,則它受磁場(chǎng)力F和該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B各是多少?
引導(dǎo)學(xué)生討論,得出正確的答案:2×10-3N,0、1T;1×10-2N,0.IT,并指出,某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度由建立該磁場(chǎng)的場(chǎng)電流情況和該點(diǎn)的空間位置來決定,與檢驗(yàn)通電直導(dǎo)線的電流強(qiáng)度大小、導(dǎo)線長(zhǎng)短無關(guān)、
練習(xí)2、檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o電場(chǎng)存在,可以用什么方法?檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在,可以用什么方法?
回答:檢驗(yàn)有無電場(chǎng)存在,可用檢驗(yàn)電荷,把檢驗(yàn)電荷放在被檢驗(yàn)處,若該檢驗(yàn)電荷受到電場(chǎng)力作用,則該處有電場(chǎng)存在,場(chǎng)強(qiáng)不為零;若該檢驗(yàn)電荷沒有受到電場(chǎng)力作用,該處沒有電場(chǎng)存在或該處場(chǎng)強(qiáng)為零、檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在,可用“檢驗(yàn)電流”,把通電導(dǎo)線放在被檢驗(yàn)處,若該通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)力作用,則該處有磁場(chǎng)存在,磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零;若該通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力作用,則該處無磁場(chǎng)存在,該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零、
追問:如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力,該處是一定不存在磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎?
引導(dǎo)學(xué)生討論,得出“不一定”的'正確結(jié)果、因?yàn)楫?dāng)通電導(dǎo)線平行磁場(chǎng)方向放在磁場(chǎng)中,它是不受磁場(chǎng)力作用的(這是實(shí)驗(yàn)證明的結(jié)論)、再次強(qiáng)調(diào)磁感應(yīng)強(qiáng)度定義的條件:通電直導(dǎo)線必須垂直磁場(chǎng)方向放置、
再問:如何利用通電導(dǎo)線檢驗(yàn)?zāi)程幋艌?chǎng)的存在與否呢?
應(yīng)答:可以改變通電導(dǎo)線的方向,若在各個(gè)方向均不受磁場(chǎng)力作用,則該處沒有磁場(chǎng)、
再問:在通電導(dǎo)線在不同方法檢測(cè),至少檢測(cè)幾次就可確定該處沒有磁場(chǎng)存在?
應(yīng)答:至少在相互垂直的兩個(gè)方向上檢測(cè)兩次、先將其放在任意方向檢測(cè),若此時(shí)其不受磁場(chǎng)力作用,則再將通電導(dǎo)線沿垂直剛才的方向放置,若此時(shí)其仍不受磁場(chǎng)力作用,則說明該處無磁場(chǎng)存在、
2、磁感線
磁感線和電場(chǎng)線一樣也是一種形象描述磁場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向分布的假想的線,磁感線上各點(diǎn)的切線方向即該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向,磁感線的密疏,反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、通過掛圖應(yīng)讓學(xué)生熟悉條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線的分布,并正確地用“右手”安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線方向與電流方向的關(guān)系、
3、磁通量
磁感線和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系、為了定量地確定磁感線的條數(shù)跟磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的關(guān)系,規(guī)定:在垂直磁場(chǎng)方向每平方米面積的磁感線的條數(shù)與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小(單位是特)數(shù)值相同、這里應(yīng)注意的是一般畫磁感線可以按上述規(guī)定的任意倍來畫圖,這種畫法只能幫助我們了解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,方向的分布,不能通過每平方米的磁感線數(shù)來得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)值、
提問:各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向、大小均相同的電場(chǎng)叫什么電場(chǎng)?這種電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布有什么特點(diǎn)?
應(yīng)答:這種電場(chǎng)叫做勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布是間距相同方向一致的平行直線、
提問:什么叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng),怎樣用磁感線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)?
應(yīng)答:對(duì)于某范圍內(nèi)的磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同,則該范圍內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)、可以用間距相同、方向一致的平行直線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)、
距離很近,相對(duì)面積相同且互相平行的異名磁極之間的磁場(chǎng)都可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)、密繞螺線管中的磁場(chǎng)也可看做是勻強(qiáng)磁場(chǎng)、
。1)磁通量的定義
穿過某一面積的磁感線的條數(shù),叫做穿過這個(gè)面積的磁通量,用符號(hào)表示、
。2)磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系
因?yàn)榘辞懊娴囊?guī)定,穿過垂直磁場(chǎng)方向單位面積的磁感線條數(shù),等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,所以在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,垂直于磁場(chǎng)方向的面積S上的磁通量為
=BS
若平面S不跟磁場(chǎng)方向垂直,則應(yīng)把S平面投影到垂直磁場(chǎng)方向的面上,若這兩個(gè)面間夾角為θ,則:
=BS⊥=BScosθ
當(dāng)平面S與磁場(chǎng)方向平行時(shí),θ=90°,=0、
。3)磁通量的單位
在國(guó)際單位中,磁通量的單位是韋伯(Wb),簡(jiǎn)稱韋、
1韋(Wb)=1特(T)×1米2(m2)
由=BS,可得B=/S,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度B等于垂直于磁場(chǎng)單位面積上的磁通量,也叫做磁通密度,用韋(Wb)/米2(m2)作單位、
(4)磁通量是標(biāo)量
磁通量是標(biāo)量,只有大小,無方向、
課堂練習(xí)
練習(xí)3、如圖所示,平面S=0.6m2,它與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向的夾角α=30°,若該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T,求通過S的磁通量是多少?(可讓幾個(gè)同學(xué)同時(shí)到黑板上演算、)
學(xué)生演算時(shí),常有些同學(xué)會(huì)套公式:
為此再一次強(qiáng)調(diào),=BScosθ中的θ是平面S與垂直磁場(chǎng)方向平面間的夾角,在此題中它應(yīng)是α的余角,所以此題的正確解法應(yīng)是
=BScos(90°-α)=BSsinα
=0.4×0.6×sin30°=0.12Wb
波的圖象
M
磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案 3
知識(shí)目標(biāo)
1、理解磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義及單位、
2、知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小、
3、知道什么叫勻強(qiáng)磁場(chǎng),知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線的分布情況、
4、知道什么是安培力,知道電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),電流受的安培力為零;電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),電流受安培力的大小、
5、會(huì)用左手定則熟練地判定安培力的方向、
能力目標(biāo)
1、通過演示磁場(chǎng)對(duì)電流作用的實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力、
2、通過學(xué)習(xí)左手定則,理解磁場(chǎng)方向、電流方向和安培力方向三者之間的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力、
情感目標(biāo)
通過對(duì)安培定則的學(xué)習(xí),使得學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)不僅需要勤奮的努力,還需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)密的科學(xué)態(tài)度、
教學(xué)建議
教材分析
關(guān)于安培力這一重要的內(nèi)容,需要強(qiáng)調(diào):
1、安培力的`使用條件:磁場(chǎng)均勻,電流方向與磁場(chǎng)方向垂直。
2、電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),安培力具有最小值。電流方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí),安培力具有最大值。
教法建議
由于前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過電場(chǎng)的有關(guān)知識(shí),講解時(shí)可以將磁場(chǎng)和電場(chǎng)進(jìn)行類比,以加深學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)的理解。例如:電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互對(duì)比,電場(chǎng)線與磁感線相互對(duì)比,磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比等等。
在上一節(jié)的基礎(chǔ)上,啟發(fā)學(xué)生回憶電場(chǎng)強(qiáng)度的定義,對(duì)比說明引入磁場(chǎng)強(qiáng)度的定義的思路是通過磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力的研究得出的。為了讓學(xué)生更好的理解磁場(chǎng),可以在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。
磁感應(yīng)強(qiáng)度的教案 4
一、教學(xué)任務(wù)分析
本設(shè)計(jì)是在已有的有關(guān)磁場(chǎng)知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步地描述磁場(chǎng)。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是以后學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ),也是電磁學(xué)的核心內(nèi)容之一。本設(shè)計(jì)從定量角度加深對(duì)磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí),同時(shí)通過建立磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,認(rèn)識(shí)研究“場(chǎng)”的性質(zhì)的方法。
在學(xué)習(xí)本設(shè)計(jì)內(nèi)容前,學(xué)生需要知道磁場(chǎng)對(duì)電流的作用,知道用比值定義物理量的方法,并對(duì)DIS的使用有所了解。
根據(jù)實(shí)例分析,引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。通過將磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的類比進(jìn)一步認(rèn)識(shí)用比值定義物理量的方法。
根據(jù)實(shí)例分析,得出磁通量的概念。
運(yùn)用DIS探究通電螺線管的內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布,感受真實(shí)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱分布。
本設(shè)計(jì)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與,強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)(特別是DIS實(shí)驗(yàn))的作用,充分應(yīng)用類比、比值定義等科學(xué)方法,在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上,通過師生、生生間的交流討論、分析推理,從定量角度進(jìn)一步認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的性質(zhì)。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)理解磁感應(yīng)強(qiáng)度。
。2)理解磁通量。
。3)知道磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量之間的關(guān)系。
2、過程與方法
。1)通過本設(shè)計(jì)內(nèi)容的學(xué)習(xí),感受類比、猜測(cè)、分析、歸納和比值定義等科學(xué)方法的應(yīng)用。
。2)通過“研究通電螺線管磁感應(yīng)強(qiáng)度”實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)在探究物理規(guī)律中的重要作用。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
(1)通過DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測(cè)量中的優(yōu)越性。
。2)通過認(rèn)識(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的作用,感悟科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
教學(xué)難點(diǎn):運(yùn)用DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
四、教學(xué)資源:
1、器材:
學(xué)生實(shí)驗(yàn):“研究通電螺線管磁感應(yīng)強(qiáng)度”實(shí)驗(yàn)所需要的DIS實(shí)驗(yàn)裝置,包括:電腦、數(shù)據(jù)采集器、磁傳感器、學(xué)生電源、螺線管、刻度尺。
演示實(shí)驗(yàn):磁感線模擬裝置,包括:淋浴花灑、線圈、水盆、水源。
2、視頻:有關(guān)生物磁現(xiàn)象的視頻。
五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)方面:一是磁感應(yīng)強(qiáng)度,二是磁通量,三是研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)的基本思路是:通過實(shí)例分析引入磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,結(jié)合已有的描述電場(chǎng)的知識(shí)將磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行類比,認(rèn)識(shí)比值法定義物理量的方法;在此基礎(chǔ)上引出磁通量的概念,知道磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度間的關(guān)系;運(yùn)用DIS完成研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是:磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。方法是:以生物磁現(xiàn)象為切入點(diǎn),引出磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念;結(jié)合已有的定義電場(chǎng)強(qiáng)度的知識(shí),運(yùn)用類比、比值定義的方法導(dǎo)出磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。并通過實(shí)例的討論、分析加深對(duì)這些概念的理解。
本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是:運(yùn)用DIS研究通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。方法是:以小組合作、師生互動(dòng)為基礎(chǔ),運(yùn)用DIS專用軟件完成本實(shí)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)要求學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)參與,主動(dòng)交流與互動(dòng),強(qiáng)調(diào)科學(xué)方法的應(yīng)用,在類比的過程中提升認(rèn)識(shí)水平。
完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。
六、教學(xué)流程
1、教學(xué)流程圖
2、教學(xué)流程圖說明
情景I 播放視頻,設(shè)問1
播放關(guān)于生物磁現(xiàn)象的視頻,通過“設(shè)問1”引出本設(shè)計(jì)的重點(diǎn):磁感應(yīng)強(qiáng)度。
活動(dòng)I 討論交流,設(shè)問2
回顧描述電場(chǎng)性質(zhì)的方法,引導(dǎo)學(xué)生將電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行類比,通過討論、交流得到磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義。
活動(dòng)II 觀察2 設(shè)問3
觀察磁感線的分布,建立磁感線的疏密、方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度間的聯(lián)系。
情景II 觀察3,設(shè)問4
演示磁感線模擬實(shí)驗(yàn),通過調(diào)節(jié)水量,改變接水盆橫截面大小和改變接水盆傾斜程度等方式模擬出影響磁通量大小的因素,得到勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念,揭示磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系。
活動(dòng)III 學(xué)生實(shí)驗(yàn)
以小組為單位,做利用DIS設(shè)備通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在交流、合作中,動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn),了解通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)分布,鞏固所學(xué)知識(shí),感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測(cè)量中的優(yōu)越性。
活動(dòng)IV 觀察4
了解某些磁場(chǎng)的數(shù)量級(jí),認(rèn)識(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的應(yīng)用,感悟科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。
3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)
本設(shè)計(jì)課可分為四個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié),啟發(fā)學(xué)生回憶電場(chǎng)的有關(guān)知識(shí),將磁場(chǎng)與電場(chǎng)類比,磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度類比,磁感線與電場(chǎng)線類比,安培力與電場(chǎng)力類比等。有意識(shí)地、恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用類比這一方法,充分發(fā)揮知識(shí)遷移的'作用。
第二環(huán)節(jié),通過磁感線模擬實(shí)驗(yàn),得到影響磁通量大小的因素,得出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念,揭示磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系,為后一階段電磁感應(yīng)現(xiàn)象的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
第三環(huán)節(jié),通過學(xué)生DIS實(shí)驗(yàn)鞏固所學(xué)知識(shí),感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測(cè)量中的優(yōu)越性。
第四環(huán)節(jié),通過實(shí)例介紹認(rèn)識(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量在技術(shù)中的應(yīng)用,感悟科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。
七、教案示例
1、情景引人
家養(yǎng)的鴿子可以從離家?guī)资装偕踔辽锨Ч锏牡胤斤w回家里;燕子等候鳥每年都在春秋兩季分別從南方飛回北方,又從北方飛到南方;一些海龜從棲息的海灣游出幾百、幾千公里后又能回到原來的棲息處。它們是如何辨別方向的?大量的和長(zhǎng)期的觀察研究表明,這些生物從原居處遠(yuǎn)行后再回到原居處,的確是與地球磁場(chǎng)有關(guān),當(dāng)科學(xué)家在這些生物周圍加上額外的較強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí),它們辨別方向的本領(lǐng)就受到了影響。由此可知,磁場(chǎng)是有強(qiáng)弱的,如何表述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢?
2、建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念
為了表征磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,我們引入一個(gè)新的物理量:磁感應(yīng)強(qiáng)度。
電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)力的特性的物理量,磁感應(yīng)強(qiáng)度就是描述磁場(chǎng)力特性的物理量。
精確的實(shí)驗(yàn)表明,在同一磁場(chǎng),垂直磁場(chǎng)方向放置的一小段通電直導(dǎo)線。當(dāng)電流加倍,其他條件不變時(shí),通電導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力也加倍;當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度加倍時(shí),其他條件不變時(shí),它受到的磁場(chǎng)力也加倍。對(duì)于磁場(chǎng)中某處來說,通電導(dǎo)線在該處受的磁場(chǎng)力F與通電電流強(qiáng)度I與導(dǎo)線長(zhǎng)度L乘積的比值是一個(gè)恒量,它與電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的大小均無關(guān)。在磁場(chǎng)中不同位置,這個(gè)比值可能各不相同,因此,這個(gè)比值反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場(chǎng)力與其電量的比值是不變的恒量。它反映電場(chǎng)性質(zhì),命名為電場(chǎng)強(qiáng)度。
在磁場(chǎng)中某處垂直于磁場(chǎng)方向的通電直導(dǎo)線,受到的磁場(chǎng)力F,跟通電電流強(qiáng)度和導(dǎo)線長(zhǎng)度的乘積IL的比值叫做該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
在國(guó)際單位制中,B的單位是T(特斯拉)。
磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,它的方向即該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向,即經(jīng)過該點(diǎn)的磁感線的切線方向,即小磁針N極在該處的指向。
設(shè)計(jì)學(xué)生討論的問題:
檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o電場(chǎng)存在,可以用什么方法?檢驗(yàn)?zāi)程幱袩o磁場(chǎng)存在,可以用什么方法?
如果通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力,該處是否一定不存在磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零嗎?
3、磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁通量
設(shè)計(jì)學(xué)生討論的問題:
各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度方向、大小均相同的電場(chǎng)叫什么電場(chǎng)?這種電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布有什么特點(diǎn)?
什么叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng),怎樣用磁感線描述勻強(qiáng)磁場(chǎng)?
對(duì)于某范圍內(nèi)的磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向均相同,則該范圍內(nèi)的磁場(chǎng)叫做勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線間距相同、方向一致。
我們將穿過某一面積的磁感線的條數(shù),叫做穿過這個(gè)面積的磁通量,用符號(hào)Ф表示。磁通量的單位叫Wb(韋伯)。
磁通量Ф與該平面所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,及該平面的面積S有怎樣的關(guān)系?
演示實(shí)驗(yàn):用淋浴花灑噴出的水流模擬磁感線,用線圈模擬平面。
改變花灑的噴水方式,穿過線圈平面的水流條數(shù)改變了!磐康拇笮∨cB有關(guān)。
改變線圈的大小,穿過線圈平面的水流條數(shù)變化了!磐康拇笮∨cS有關(guān)。
改變線圈的傾斜程度,當(dāng)線圈平面與水流方向垂直時(shí),穿過線圈平面的水流條數(shù)最多,當(dāng)線圈平面與水流方向平行時(shí),穿過線圈平面的水流條數(shù)為零。——磁通量的大小與B和S的夾角有關(guān)。
引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),展開討論,得出結(jié)論。
磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小通常也叫做磁通密度。
B也可以用“Wb/m2”作為單位,
1T = 1 Wb/m2
4、學(xué)生實(shí)驗(yàn)
以小組為單位,利用DIS做通電螺線管的磁感應(yīng)強(qiáng)度的探究實(shí)驗(yàn)。作出通電螺線管內(nèi)部不同位置磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布圖線。讓學(xué)生在合作、交流中,動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)。
通過實(shí)驗(yàn)了解通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)分布,找出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的部分,鞏固所學(xué)生知識(shí),感悟現(xiàn)代技術(shù)在物理測(cè)量中的優(yōu)越性。
5、我們周圍的磁場(chǎng)
我們的周圍存在著不同的磁場(chǎng),利用各種磁傳感器測(cè)一測(cè)身邊磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。焕镁W(wǎng)絡(luò)查一查不同磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)量級(jí),了解我們周圍的磁場(chǎng),生產(chǎn)生活中用到的磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)生活,生命活動(dòng)的影響。
6、作業(yè)布置 略
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