2019-2020学年高中物理上学期第12周 磁感应强度 磁通量教学设计.doc

2019-2020学年高中物理上学期第12周 磁感应强度 磁通量教学设计课题第三节 磁感应强度 磁通量课时2考点、知识点1.知道磁感应强度的定义及其意义，理解磁感应强度大小的表达式.2.知道什么是匀强磁场.3.掌握安培力的计算方法.4.知道磁通量的概念，会用BS计算磁通量学习目标1.知道磁感应强度的定义及其意义，理解磁感应强度大小的表达式.2.知道什么是匀强磁场.3.掌握安培力的计算方法.4.知道磁通量的概念，会用BS计算磁通量重、难点1.磁感应强度的定义及其意义，理解磁感应强度大小的表达式.（重点）2.安培力的计算方法. （重点）3.会用BS计算磁通量（难点）学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录一、磁感应强度问题设计1在教材第一章关于电场性质的学习中我们是如何定义电场强度的？答案检验电荷q在电场中某点所受的电场力F与电荷所带电荷量q的比值定义为电场强度，即E.电场强度E由电场本身的性质来决定，与检验电荷受到的电场力F和电荷量q无关2我们能否将安培力与电场力进行类比，说明安培力公式FBIL中比例系数B的物理意义呢？答案通过大量的实验发现，在磁场中某一点，安培力与电流和导线长度乘积的比值是一个定值，与导线的长度、通过导线的电流无关，这个比值与导线所在位置的磁场强弱有关，我们把这个比值定义为磁感应强度，即B.要点提炼1对磁感应强度的理解(1)磁感应强度的定义式：B，磁感应强度是反映磁场性质的物理量它是比值法定义的物理量，是由磁场自身决定的，与是否有通电导线以及通电导线受力大小、是否受力无关(2)因为通电导线取不同方向时，其受力大小不相同，故在定义磁感应强度时，式中F是指通电直导线垂直磁场放置时受到的磁场力(3)磁感应强度的方向是该处磁场的方向，也是小磁针N极的受力方向，而不是该处电流元受力F的方向2安培力大小(1)安培力大小的计算公式FILBsin_，为磁感应强度方向与导线方向的夹角当90，即B与I垂直时，FILB；当0，即B与I平行时，F0.(2)当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图1所示)；相应的电流沿L由始端流向末端图1二、磁通量问题设计1在磁场中放一面积为S的线框，怎样放置才能使穿过线框的磁感线条数最多？放置方式相同时，磁场强弱不同，穿过线框的磁感线条数是否相同？答案垂直磁场方向放置不相同2什么是磁通密度？其单位是什么？答案磁通密度就是磁感应强度，其单位为Wb/m2.要点提炼1磁通量的定义式：BS，适用条件：磁场是匀强磁场，且磁场方向与平面垂直2当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁场B的方向的投影面积进行计算，即BSBScos_(如图2)图23可以用穿过某个平面的磁感线条数形象地表示穿过这个平面的磁通量大小，穿过的磁感线条数越多，表示磁通量越大三、典例分析(一)、对磁感应强度概念及公式的理解例1关于磁感应强度，下列说法正确的是()A由B可知，B与F成正比，与IL成反比B通电导线放在磁场中某点，该点就有磁感应强度，如果将通电导线拿走，该点的磁感应强度就变为零C通电导线所受磁场力不为零的地方一定存在磁场，通电导线不受磁场力的地方一定不存在磁场(即B0)D磁场中某一点的磁感应强度由磁场本身决定解析磁感应强度B 只是一个定义式，而不是决定式；磁感应强度B是由磁场本身的性质决定的，与放不放通电导线无关故选D.答案D(二)、对磁通量认识及计算例2如图3所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量为_若使框架绕OO转过60角，则穿过框架平面的磁通量为_；若从初始位置绕OO转过90角，则穿过框架平面的磁通量为_；若从初始位置绕OO转过180角，则穿过框架平面的磁通量的变化是_图3解析初始位置1BS；框架转过60角时2BSBScos 60BS；框架转过90角时3BSBScos 900；若规定初始位置磁通量为“正”，则框架转过180角时磁感线从反面穿出，故末态磁通量为“负”，即4BS，所以|41|(BS)BS|2BS.答案BSBS02BS(三)、安培力的大小计算及综合应用例3长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向如图所示，已知磁感应强度为B，对于下列各图中，导线所受安培力的大小计算正确的是()AFBILcos BFBILcos CFBILsin DFBILsin 解析A图中，导线不和磁场垂直，故将导线投影到垂直磁场方向上，故FBILcos ，A正确； B图中，导线和磁场方向垂直，故FBIL，B错误； C图中导线和磁场方向垂直，故FBIL，C错误；D图中导线和磁场方向垂直，故FBIL，D错误答案A规律总结1.当磁场方向与电流方向垂直时安培力FILB，如果磁场方向和电流方向不垂直，公式应变为FILB，B是B在垂直于电流方向的分量2如果通电导线是弯曲的，则要用其等效长度代入公式计算3如果是非匀强磁场，原则上把通电导线分为很短的电流元，对电流元用安培力公式，然后求矢量和例4如图4所示，在与水平方向夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，在相距1 m 的平行导轨上放一质量为m0.3 kg的金属棒ab，通以从ba，I3 A的电流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止求：图4(1)匀强磁场磁感应强度的大小；(2)ab棒对导轨的压力(g10 m/s2)解析金属棒ab中电流方向由ba，它所受安培力方向水平向右，它还受竖直向下的重力，垂直斜面向上的支持力，三力合力为零，由此可以求出安培力，从而求出磁感应强度B.再求出ab对导轨的压力(1)ab棒静止，受力情况如图所示，沿斜面方向受力平衡，则mgsin 60BILcos 60.B T T.(2)ab棒对导轨的压力为：NN N6 N.答案(1) T(2)6 N四、板书设计五、作业布置1第一课时：全品P43第1-9题、P44第11、12题2第二课时：5.3P126基础过关1-9题。学生看书，根据问题讨论，总结如何定义电场强度和磁感应强度。理解比值定义法。学生看书，根据问题讨论，总结如何定义电场强度和磁感应强度。理解比值定义法。学生先做后评教师展示PPT，提出问题。教师展示PPT，提出问题。引导学生看书，引导分析教师根据学生出现的问题，针对性点评。课题第四节 磁场对运动电荷的作用-洛伦兹力课时3考点、知识点1.能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式.2.会计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向.3.会用公式F洛qvB推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式，并会应用它们解决有关问题学习目标1.能从安培力的计算公式推导出洛伦兹力的计算公式.2.会计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向.3.会用公式F洛qvB推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式，并会应用它们解决有关问题重、难点1.会计算洛伦兹力的大小，会判断洛伦兹力的方向.（重点）2.会用公式F洛qvB推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式，并会应用它们解决有关问题（重点及难点）学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录一、洛伦兹力的方向问题设计如图2所示，一个阴极射线管的两个电极之间加上高电压后，就会在旁边的荧光屏上看到一条亮线它显示出了电子运动的路径将阴极射线管置入磁场中，会看到电子束偏转那么，电子束偏转方向与磁场方向、电子束运动方向的关系满足怎样的规律？图2答案左手定则要点提炼1洛伦兹力的方向可以根据左手定则来判断，四指所指的方向为正电荷的运动方向(或为负电荷运动的反方向)，拇指所指的方向就是运动的正电荷(负电荷)在磁场中所受洛伦兹力的方向负电荷受力的方向与同方向运动的正电荷受力的方向相反2洛伦兹力的方向与电荷运动方向和磁场方向都垂直，即洛伦兹力的方向总是垂直于v和B所决定的平面(但v和B的方向不一定垂直)二、洛伦兹力的大小问题设计如图3所示，磁场的磁感应强度为B.设磁场中有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q且定向运动的速度都是v .图3(1)导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力多大？(2)长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力则每个自由电荷所受洛伦兹力多大？答案(1)InqvSF安ILBnqvSLB(2)NnSLF洛qvB要点提炼1安培力是导体中所有定向移动的的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现而洛伦兹力是安培力的微观本质2洛伦兹力的大小：FqvBsin ，为电荷运动的方向与磁感应强度方向的夹角(1)当电荷运动方向与磁场方向垂直时：FqvB；(2)当电荷运动方向与磁场方向平行时：F0；(3)当电荷在磁场中静止时：F0.三、带电粒子在磁场中的运动问题设计1一个带电粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中以速度v垂直磁场方向开始运动，这个粒子将做什么运动？答案由左手定则可以判断，这个带电粒子在匀强磁场中所受的洛伦兹力的方向垂直于磁场方向和粒子运动方向所决定的平面，由此可以看出洛伦兹力F洛总是垂直于速度v的方向，且洛伦兹力总在一个平面内，故这个带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动2一个质量为m、带电荷量为q的粒子，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以速度v做匀速圆周运动，你能计算出它做圆周运动的轨道半径R和周期T吗？答案因做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力F洛qvB故有qvB带电粒子做圆周运动的半径：R周期：T.要点提炼1带电粒子所受洛伦兹力与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度大小，对运动电荷不做功2沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动向心力为洛仑兹力FqvB，由qvB可知半径r，又T，所以T.延伸思考由r知同一带电粒子，在同一匀强磁场中，半径r会随着速度的增大而增大，它的周期也会随着速度的增大而增大吗？答案不会由T，得出T与速度无关四、典例分析一、洛伦兹力的方向和大小例1如图4所示，各图中的匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向图4解析(1)因vB，所以FqvB，方向垂直v指向左上方(2)v与B的夹角为30，将v分解成垂直磁场的分量和平行磁场的分量，vvsin 30，FqvBsin 30qvB.方向垂直纸面向里(3)由于v与B平行，所以不受洛伦兹力(4)v与B垂直，FqvB，方向垂直v指向左上方答案(1)qvB垂直v指向左上方(2)qvB垂直纸面向里(3)不受洛伦兹力(4)qvB垂直v指向左上方二、带电粒子在磁场中的圆周运动例2(xx广东15)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图5中虚线所示下列表述正确的是()图5AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析由左手定则知M带负电，N带正电，选项A正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F向F洛，即qvB得r，因为M、N的质量、电荷量都相等，且rMrN，所以vMvN，选项B错误；M、N运动过程中，F洛始终与v垂直，F洛不做功，选项C错误；由T知M、N两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间均为，选项D错误答案A三、有关洛伦兹力的综合问题分析例3一个质量为m0.1 g的小滑块，带有q5104C的电荷量，放置在倾角30的光滑斜面上(绝缘)，斜面固定且置于B0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图6所示，小滑块由静止开始沿斜面滑下，斜面足够长，小滑块滑至某一位置时，要离开斜面(g取10 m/s2)求：图6(1)小滑块带何种电荷？(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大？(3)该斜面长度至少多长？解析(1)小滑块在沿斜面下滑的过程中，受重力mg、斜面支持力N和洛伦兹力F作用，如图所示，若要使小滑块离开斜面，则洛伦兹力F应垂直斜面向上，根据左手定则可知，小滑块应带负电荷(2)小滑块沿斜面下滑的过程中，由平衡条件得FNmgcos ，当支持力N0时，小滑块脱离斜面设此时小滑块速度为vmax，则此时小滑块所受洛伦兹力FqvmaxB，所以vmaxm/s3.5 m/s(3)设该斜面长度至少为l，则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时因为下滑过程中只有重力做功，由动能定理得mglsin mv0，所以斜面长至少为l m1.2 m答案(1)负电荷(2)3.5 m/s(3)1.2 m五、板书设计六、作业布置1.第一课时：全品导学案P48例1、例2、变式题、例3、4，自我检测1-4题。2.第二课时：全品导学案第P50例1-例5，自我检测第1-4题3.第三课时：全品练习册P45第1-11题。注意：根据情况可增加一节习题课，在5.3上选用个别典型题分析。观察实验现象，分析规律学生看书，根据问题讨论，总结如何定义电场强度和磁感应强度。理解比值定义法。学生看书，根据问题讨论，总结如何定义电场强度和磁感应强度。理解比值定义法。学生先做后评教师演示实验教师展示PPT，提出问题。教师展示PPT，提出问题。引导学生看书，引导分析教师根据学生出现的问题，针对性点评。