13.2磁感应强度 磁通量之实验：探究定义磁感应强度的方法 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

实验：探究定义磁感应强度的方法 一、教学内容分析 本节实验课程源自《普通高中物理课程标准（2017 年版 2019 年审查通过）》必修课程必修 3 模块中第十三章“电磁感应与电磁波初步”主题下第二节《磁感应强度 磁通量》中的重要实验内容。课程标准要求为：通过实验了解磁感应强度，体会实验中所用科学探究方法，加深对比值法定义新物理量的科学研究方法。《普通高中物理课程标准(2017 年版)解读》对课程标准的解读为：知道磁场有强弱，知道磁感应强度是用于描述磁场强弱的物理量，有大小和方向。 磁感应强度是电磁学的基本概念之一，是学习的重点。学习磁感应强度概念，可以将磁场和重力场、电场进行类比，启发学生回忆重力加速度和电场强度的定义方法，利用相同的方法引入磁场中的探测器“小磁针”和“通电导线”及磁感应强度的概念。通过多组实验相互搭配，层层递进，结合教材，再用电流元所受磁场力和电流元的比值定义磁感应强度，更加符合中学生的认知水平，进一步深化用物理量之比定义新概念的思维方法。本节的教学重点是磁感应强度概念的建立，理解磁感应强度的物理意义。 二、学情分析 学生在静电场部分学习了在电场中引入试探电荷，通过研究试探电荷受到的静电力与试探电荷电量的关系定义了电场强度概念（重力场中的重力加速度亦然），磁感应强度的引入可类比重力加速度和电场强度的定义，结合学生已有的磁场相关知识很容易找到磁场中的探测器——小磁针和通电导线，分析小磁针受力特点不可测量，而通电导线受力容易测量，研究通电导线在磁场中受到的力的变化特点，定义磁感应强度 B 为通电导线受到的力 F 与电流元 IL 的比值。中学生喜欢进行实验探究，热爱亲自动手操作，课前要准备好实验器材，通过演示、分组和创新实验吸引学生的学习兴趣，激发学生主动思考的品质，将概念建立在对实验数据的分析上，培养学生的科学探究素养。 三、教学目标 1. 学生通过类比、实验和分析，寻找描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。2.通过实验探究进一步寻找比值定义物理量的方法，提高学生实验能力和学科思维能力 3.培养学生学习物理的兴趣，发展学生求同和变异的思维能力 四、教学重难点 教学重点：磁感应强度概念的建立，理解磁感应强度的物理意义 教学难点：引导学生寻找描述磁感应强度强弱和方向的物理量——磁感应强度教学方法：问题导学与实验探究相结合 实验器材：小磁针、条形磁铁、蹄形磁铁、电流表、学生电源、滑动变阻器、多匝线圈、导线、细线、曲别针、电流传感器、力传感器等 五、教学流程 （一） 引入新课 1、回顾前面磁场相关基本特性，提出磁场也是有方向和强弱之分的，为了描述磁场方向和强弱从而引入一个新的物理量“磁感应强度”，点名主题——本节课我们主要为了探究如何定义“磁感应强度”。引导学生寻找类似物理量的定义方法。 2、复习类比 1 重力场→物体→受力方向及大小→重力加速度 电场→试探电荷→检验电场的方向和强弱→电场强度。 （二） 新课学习 1、演示实验：观察小磁针 N 极的受力方向 通过静、动结合的方式，让学生直接观察在磁场中不同位置小磁针 N 极受力方向不同，并且当磁场方向发生改变时，小磁针 N 极受力方向也会随之改变。指出：我们可以用小磁针 N 极的受力方向来定义磁感应强度的方向。 （为了降低实验探究难度，指导学生先探究匀强磁场中通电导线的受力影响因素。体现出物理中常用的一套探究方法—一般→特殊→回归一般） 2、分组实验 （先由学生分组实验得出定性结果） （1）实验目的：定性探究通电导线在磁场中受力影响因素 （2）猜想：影响通电导线受力的因素可能是什么？ （磁场强弱、电流大小、导线长度及摆放角度） （3）知识准备：用控制变量法，只改变一个因素，研究其对导线受磁场力的影响。蹄形磁铁两极之间较小范围内，可认为磁场强弱和方向处处相同，即匀强磁场。当悬线 摆角很小时，偏移距离 d 可以表示磁场力 F 的大小（转化法思想）。线圈平衡时，受力如图： 通过改变悬挂边从而改变通电导线在磁场中的长度，可以改变磁铁的位置放置，摸索磁 场方向与导线夹角对磁场力的影响，得出保持通电导线与磁场方向垂直，磁场力最大。通电导线与磁场方向平行，磁场力为零。 （4）实验器材：蹄形磁铁，线圈（各边带轻质柔软导线）、滑动变阻器、电流表、电源、导线、开关、铁架台等。 （5）实验步骤： ①按图连接实验装置 ②保持磁场和直导线长度不变，改变电流大小，逐个观察导线的偏移角度大小关系 结论：通电导线与磁场方向垂直时，导线中的电流 I 越大，受力的大小 F 越大。 ③保持磁场和导线中的电流不变（如 I=0. 4A），改变磁场中的那一部分通电直导线的长度，逐个观察导线的偏移角度。 实验结论：通电导线与磁场方向垂直时，导线的长度 L 越长，受力大小 F 越大。 （6）实验结果：实验表明，