13.2 磁感应强度 磁通量（二） 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

《13.2 磁感应强度 磁通量（二）》教学设计

——人教版（2019）普通高中教科书《物理》必修第三册 第十三章

课时：1 课时（40 分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本节是第十三章“电磁感应与电磁波初步”第二节的第二课时，在第一课时学习磁感应强度概念的基础上，进一步学习匀强磁场和磁通量。匀强磁场是一种重要的磁场模型，是后续学习安培力、洛伦兹力和电磁感应的基础。磁通量是电磁学中的基本概念，是学习电磁感应现象的基础，非常重要。

教科书先给出匀强磁场的定义，介绍几种常见的匀强磁场（平行异名磁极之间、通电螺线管内部、亥姆霍兹线圈中间区域）及其磁感线特点（间隔相等的平行直线）；然后从磁感线疏密表示磁场强弱出发，说明研究电磁感应现象时需要明确穿过某一面积的磁感线多少和变化情况，引入磁通量的概念；接着给出磁通量的定义（穿过某一面的磁感线的多少）、表达式（Φ＝BS，B 与 S 垂直时；不垂直时用投影面积）、单位（韦伯），说明磁通量是标量但有正负之分，运算遵循代数求和；最后通过 STSE 栏目“指南针与郑和下西洋”介绍我国古代航海技术成就，进行爱国主义教育。本节涉及的科学方法有：理想化模型（匀强磁场）、投影法（磁通量计算）、代数求和（磁通量正负运算），是培养学生科学思维和空间想象能力的重要内容。

二、学情分析

学生在第一课时已经学习了磁感应强度的概念、定义式、单位和方向，对磁场有了定量认识；在初中学习了磁感线的概念，知道磁感线的疏密表示磁场强弱；在数学中学习了投影的概念，具备了学习磁通量的基础。但学生对匀强磁场的空间分布缺乏感性认识，对磁通量概念的理解比较抽象，特别是当磁感应强度 B 不与平面垂直时，用投影面积计算磁通量容易出错；对磁通量的正负意义和代数求和运算理解困难；对条形磁铁内外磁感线方向相反、磁通量为代数和的情况容易混淆。

学生的空间想象能力还不够强，面对立体图形（如三维坐标系中的面、条形磁铁外的线圈）时，判断磁感线穿过方向和计算投影面积有困难。教学中应充分利用图片、动画和实物演示，帮助学生建立空间图景；通过典型例题的精讲和学生的自主练习，帮助学生掌握磁通量的计算方法和正负判断。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）物理观念：知道匀强磁场的定义和几种常见的匀强磁场，知道匀强磁场的磁感线特点；理解磁通量的概念、定义式和单位，知道磁通量是标量但有正负之分，理解磁感应强度又叫磁通密度（B＝Φ/S）。

（2）科学思维：通过匀强磁场模型的建立，体会理想化模型在物理学研究中的作用；通过磁通量概念的建立，体会用形象化手段（磁感线条数）描述抽象物理量的方法；通过 B 不垂直于 S 时用投影面积计算磁通量，培养空间想象能力和投影法的应用能力；通过磁通量正负的代数求和，培养辩证思维能力。

（3）科学探究：通过观察和分析几种常见磁场的磁感线分布，归纳匀强磁场的特点；通过思考与讨论（S₂ 面积增大使穿过 S₁ 的磁感线都穿过 S₂ 时磁通量的关系），深化对磁通量概念的理解；通过典型例题的分析和计算，培养运用物理知识解决实际问题的能力。

（4）科学态度与责任：通过 STSE“指南针与郑和下西洋”的学习，了解我国古代在航海技术和磁学应用方面的伟大成就，激发民族自豪感和爱国主义精神；体会物理概念在科学技

术和社会生活中的重要应用价值。

四、教学重难点

教学重点：匀强磁场的概念和特点；磁通量的概念、定义式和单位；磁通量的计算（特别是 B 不垂直于 S 时用投影面积计算）。

教学难点：磁通量概念的理解；B 不垂直于 S 时投影面积的确定；磁通量的正负意义和代数求和；条形磁铁内外磁感线方向相反时磁通量的计算。

五、教学方法与教学准备

教学方法：讲授法、演示法、类比法、问题引导法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含匀强磁场磁感线分布图、磁通量引入示意图、投影面积示意图、磁通量正负示意图、例题和练习配图、STSE 图片）；演示实验器材（蹄形磁铁、通电螺线管、亥姆霍兹线圈演示装置、铁屑、玻璃板、小磁针，可选）。

六、教学过程（40 分钟）

（一）复习回顾与导入（约 4 分钟）

教师引导学生回顾上节课内容：表征磁场强弱的物理量是磁感应强度 B。

磁感应强度的方向：小磁针 N 极的受力方向，即小磁针静止时 N 极的指向，即磁感线的切线方向。

磁感应强度的大小：在磁场中垂直于磁场方向的电流元，所受的磁场力 F 跟电流 I 和导线长度 L 的乘积 IL 的比值，即 B＝F/IL。单位是特斯拉（T）。

教师提出问题：磁场有强弱和方向，有没有一种磁场，其中各点的磁感应强度大小相等、方向相同呢？这种磁场有什么特点？由此引入匀强磁场。

教师进一步引导：我们在研究电磁感应现象时，需要明确穿过某一面积的磁感线的多少和它的变化情况，为此需要引入一个新的物理量——磁通量。本节课我们就来学习匀强磁场和磁通量。

（二）匀强磁场（约 8 分钟）

1.匀强磁场的定义（约 2 分钟）。

教师讲解：如果磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，这个磁场叫作匀强磁场。匀强磁场是一种理想化的磁场模型，在实际中并不存在严格的匀强磁场，但在一定条件下可以近似认为是匀强磁场。

2.几种常见的匀强磁场（约 4 分钟）。

教师结合图片讲解：（1）距离很近的两个平行异名磁极之间的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。因为两个磁极距离很近，中间区域的磁感线近似为平行且等间距的直线。（2）通电螺线管内部的磁场，除边缘部分外，可以认为是匀强磁场。通电螺线管内部的磁感线近似为平行且等间距的直线，方向从 S 极指向 N 极。（3）相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时（亥姆霍兹线圈），其中间区域的磁场近似为匀强磁场。这种装置在电子仪器中常常使用，有条件的学校可以展示亥姆霍兹线圈演示装置。

3. 匀强磁场的磁感线（约 2 分钟）。

教师强调：匀强磁场的磁感线用一些间隔相等的平行直线表示。因为匀强磁场中各点磁感应强度大小相等（磁感线疏密相同）、方向相同（磁感线平行），所以磁感线是间隔相等的平行直线。教师可补充：有条件的学校可以用磁传感器探究匀强磁场的特点，将磁传感器探头沿通电螺线管内部轴线匀速移动，观察计算机图像，分析得出通电螺线管内部的磁场是恒定的，即为匀强磁场。

（三）磁通量（约 16 分钟）

1.磁通量的引入（约 3 分钟）。

教师展示图片并提问：图中 A、B 两处磁感线的疏密不同，这种不同如何来体现呢？也

就是说，我们是怎样判断出 A、B 两处磁感线的疏密是不同的？

教师引导学生分析：磁感线的疏密程度表示了磁场的强弱。在 A、B 两处，垂直于纸面方向取同样的面积 S，穿过相同面积磁感线条数多的地方磁感线就密，磁感应强度就大，磁场就强。

教师进一步说明：研究电磁感应现象时，需要明确穿过某一面积的磁感线的多少，和它的变化情况。为此，我们引入一个新的物理量——磁通量。

2.磁通量的定义（约 2 分钟）。

教师讲解：穿过某一面的磁感线的多少，叫做这个面的磁通量，用字母 Φ 表示。

教师强调：磁通量的大小取决于穿过该面的磁感线的净条数，与面积大小有关但不是简单的正比关系。穿过 S₁ 的磁感线的条数比穿过 S₂ 的磁感线的条数多，所以 S₁ 的磁通量比 S₂ 的磁通量大。

3.磁通量的表达式（约 4 分钟）。

教师讲解：设在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为 S，我们把 B 与 S 的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，即 Φ＝BS。教师强调：这个公式只适用于 B 与 S 垂直的情况。

教师提出问题：如果磁感应强度 B 不与我们研究的平面垂直，怎样计算磁通量呢？

教师结合图片讲解：如果磁感应强度 B 不与平面垂直，我们用这个面在垂直于磁感应强度 B 的方向的投影面积 S′ 与 B 的乘积表示磁通量，即 Φ＝BS′＝BScosθ，其中 θ 为平面与垂直磁场方向的夹角（或平面法线与 B 的夹角），S′ 是垂直于磁感应强度方向的有效投影面积。

教师强调：计算磁通量时，一定要先判断 B 与平面是否垂直，如果不垂直，必须用投影面积计算，这是学生容易出错的地方。

4.磁通量的单位（约 1 分钟）。

教师讲解：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是 Wb。1 Wb＝1 T·m²。

教师引导：从 Φ＝BS 可以得出 B＝Φ/S，这表示磁感应强度的大小等于穿过垂直磁场方向的单位面积的磁通量，所以磁感应强度又叫磁通密度。

5.磁通量的标量性与正负（约 3 分钟）。

教师讲解：磁通量是标量，没有方向，但有正、负之分。规定一个面为正面，如果磁感线从正面穿入，磁通量为正；那么当磁感线从反面穿入，磁通量就为负。正负表示磁感线从哪个面穿入，运算遵循标量运算法则——代数求和。

教师强调：由于磁感线是闭合曲线，只要有磁感线穿入封闭曲面，必然从该曲面穿出，所以穿过任何封闭曲面的磁通量一定为零。这一点在解决闭合曲面磁通量问题时非常重要。

6.思考与讨论（约 3 分钟）。

教师提出问题：在图中，如果 S₂ 的面积增大，使穿过 S₁ 的磁感线都穿过 S₂，试着在图中画出来，穿过它们的磁通量有什么关系？

学生思考讨论后教师明确：磁通量就是穿过某一面的磁感线的根数。当穿过 S₁ 的磁感线都穿过 S₂ 时，穿过它们的磁感线条数相等，所以穿过它们的磁通量就相等。

教师强调：这说明磁通量的大小取决于穿过该面的磁感线净条数，不是面积越大磁通量就越大。如果磁场区域小于线圈面积，即使线圈面积再大，穿过线圈的磁感线条数也不会增加，磁通量不变。

（四）例题讲解与课堂练习（约 8 分钟）

【例题 1】（约 3 分钟）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，圆心均在 O 处，A 线圈半径为 1 cm、共 10 匝，B 线圈半径为 2 cm、只有 1 匝，C 线圈半径