2020高中物理 第3章 第2节 磁感应强度学案 新人教版选修3-1

2020高中物理 第3章 第2节 磁感应强度学案 新人教版选修3-1

‎3.2 《磁感应强度》学案 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎1．理解和掌握磁感应强度的方向、大小和单位。‎ ‎2．能用磁感应强度的定义式进行有关计算。‎ ‎【重点难点】‎ 磁感应强度概念的建立。‎ ‎【课前预习】‎ ‎1．磁感应强度的方向：‎ ‎（1）物理学中把小磁针 时 极所指的方向规定为 的方向，简称为磁场的方向。‎ ‎（2）磁感应强度是 量，其方向为该点的 方向。‎ ‎（3）通电导线受力的方向 （填“是”或“不是”）磁感应强度的方向 ‎2．电流元：　在物理学中，把 一段通电导线中的电流I 与导线长度L的 叫做电流元。它类似于电场中的 ，是为了研究磁场而引入的又一个理想化物理模型。‎ ‎3．探究影响通电导线受力的因素实验：‎ ‎（1）本实验是探究空间某一位置电流元受到的磁场作用力与电流元的关系，因此要把电流元放入磁场中某一点，这就要求电流元要足够的短。但任何通电导线都是有一定长度的，实验中通电导线处于U形磁铁产生的匀强磁场中，各位置受到磁场的作用是相同的，因此可以用来间接表示空间某一位置的电流元受到的磁场作用力与电流元的关系。‎ ‎（2）实验中通电导线与磁场方向垂直时，受到的磁场作用也与导线垂直，其的大小可由偏离的摆角来定量测得（课堂往往只作定性演示，比较摆角的大小来定性比较磁场作用力的大小）。‎ ‎（3）实验结果：如图‎3-2-1‎ ‎，三块相同的蹄形磁铁，并列放在桌上，直导线所在处的磁场认为是均匀的，由该实验发现磁场作用的大小与通电导线在磁场中的 有关外，还与电流的________ 和________ 有关。但在同一位置________和________的比值 却是相同的。‎ ‎4．磁感应强度的大小：‎ ‎（1）在探究影响通电导线受力因素实验中，对于空间某一位置，当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F跟电流元的比值是 （填“相同”或“不同”）的。这一比值物理学中可以用来表征该位置的 ‎（2）定义式：B= 单位： ，简称 ‎ ‎，符号 ， 1T＝1。式中的F、B、I方向关系为：B⊥I，F⊥B，F⊥I，则F垂直于B和I所构成的平面。‎ ‎（3）比值的特点：在磁场中的同一点，比值与 、 无关，一般来说，磁场中的不同点，比值 ，由此可知，比值是与 有关的量，它反映了磁场的某种 。‎ ‎（4）如果空间某处磁场是由几个磁场共同激发的，则该点处合磁场（实际磁场）是几个分磁场的 和；某处合磁场可以依据问题求解的需要分解为两个分磁场；磁场的分解与合成必须遵循 运算法则。‎ 归纳： 物理学中用比值法来定义的物理量很多，例如：物质的密度、物质的比热容、电容器的电容、导体的电阻等等，凡是用比值来定义的物理量遵循同样的规律，比值与分子、分母所代表的物理量的具体大小无关，因此不能单纯从数学角度来理解这些物理概念，如不能理解为电场强度E与试探电荷受到的电场力F成正比，与试探电荷的电量成反比。‎ ‎5.电场强度与磁感应强度比较 电场强度 磁感应强度 定义的依据 ‎①电场对电荷q有作用力F ‎①磁场对直线电流I ‎②对电场中任一点，＝恒量(由电场决定)‎ ‎③对不同点，一般说恒量的值不同 ‎④比值可表示电场的强弱 有作用力F ‎②对磁场中任一点，F与磁场方向、电流方向有关．在只考虑电流方向垂直于磁场方向的情况时，＝恒量(由磁场决定)‎ ‎③对不同点，一般说恒量的值不同 ‎④比值可表示磁场的强弱 定义 E＝ B＝ 物理意义 E在数值上等于电场对单位电荷作用力的大小 B在数值上等于垂直于磁场方向长‎1 m、通入的电流为‎1 A的导线所受安培力的大小 方向 是一个矢量 某点的电场强度方向就是通过该点的电场线的切线方向，也是放入该点正电荷的受力方向 是一个矢量 某点的磁感应强度方向就是通过该点的磁感线的切线方向，也是放入该点小磁针N极受力方向．(实际上通电导线受力方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直)‎ 大小 可以用电场线形象地表示——切线方向表示E的方向，疏密程度表示E的大小 可以用磁感线形象地表示——切线方向表示B的方向，疏密程度表示B的大小 单位 ‎1 N/C＝1 V/m ‎1 T＝1 N/(A·m)‎ ‎【预习检测】‎ ‎1．下列说法中正确的是（ ）‎ A．电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场强度为零 B．一小段通电导线在某处不受磁场力作用，则该处磁感应强度一定为零 C．表征电场中某点电场的强弱，是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与 检验电荷本身电荷量的比值 D．表征磁场中某点磁场的强弱，是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力 与该小段导体长度和电流乘积的比值 ‎2．下列关干磁感应强度大小的说法中正确的 （ ）‎ A．通电导线受磁场力大的地方磁感应强度一定大 B．通电导线在磁感应强度大的地方受力一定大 C．放在匀强磁场中各处的通电导线,受力大小和方向处处相同 D．磁感应强度的大小和方向跟放在磁场中的通电导线受力的大小和方向无关 ‎3．下列关于磁感应强度的方向的说法中.正确的是　 ( )‎ A．某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向 B．小磁针N极受磁力的方向就是该处磁感应强度的方向 C．垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向 D．磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向 ‎【典题探究】‎ 例1： 由定义式B＝可知，磁场中某处的磁感应强度大小(　 )‎ A．随IL的乘积的增大而减小 B．随F的增大而增大 C．与F成正比，与IL成反比 D．与F及IL无关，由F和IL的比值确定 ‎【解析】磁场中某一点的磁感应强度是由形成磁场的磁体或电流的强度与分布情况决定的，与放入其中的电流元无关，电流元所起的作用仅仅是对磁场进行探测，从而确定该点磁场的磁感应强度，因此本题答案为D.‎ 总结：对磁感应强度B的理解可以类比电场强度这一物理量。磁感应强度B的大小只决定于磁场本身的性质，与F、I、L无关。‎ 例2：若地球的北半球某处的磁感应强度大小为B，与水平方向的夹角为θ且斜向下，那么该处地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量各是多少？若地球的地理南北极和地磁的北南极是重合的，那么在赤道上空地磁场的竖直分量是多大？‎ ‎【解析】由于磁感应强度是矢量，有大小和方向。所以把地磁场的磁感应强度进行分解，所以地磁场的磁感应强度的水平分量和竖直分量分别为：Bx=Bcosθ,By=Bsinθ.‎ 在赤道上空，θ=00，有By=0‎ 答案：Bx=Bcosθ, By=Bsinθ. By=0‎ 总结：地球产生的磁场在南半球磁场的方向斜向上，竖直分量向上；在北半球磁场的方向斜向下，竖直分量向下。不论在南半球还是在北半球磁场的水平分量都是水平的，由南指向北。只有在赤道平面上，地磁场的磁感应强度的方向才近似沿水平方向。‎ 例3 ： ⑴磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线，它的电流强度是‎2.5 A，导线长‎1 cm，它受到的安培力为5×10-2 N，则这个位置的磁感应强度是多大？‎ ‎⑵接上题，如果把通电导线中的电流强度增大到‎5 A时，这一点的磁感应强度应是多大？‎ ‎⑶如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，是否肯定这里没有磁场.‎ ‎【解析】⑴ B＝＝2T。‎ ‎⑵磁感应强度B是由磁场和空间位置(点)决定的，和导线的长度L、电流I的大小无关，所以该点的磁感应强度是2 T。‎ ‎⑶‎ 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力，则可能有两种可能：一是该处没有磁场；二是该处有磁场，此时通电导线与磁场方向平行。‎ 总结：在电场中某点电荷不受电场力，可以肯定该点的电场强度等于零；磁场力比电场力复杂，通电导线与磁感线平行时是不受到安培力的，正是由于这一缘故，我们不能从安培力为零来推证磁感应强度也一定为零。‎ ‎【变式训练】 有一小段通电导线，长为‎1 cm，电流强度为‎5 A，把它置于磁场中某点，受到的磁场力为0.1 N，则该点的磁感应强度B一定是(　　)‎ A．B＝2 T　　　　　　　　　B．B≤2 T C．B≥2 T D．以上情况都有可能 ‎3.2 磁感应强度 ‎【学案答案】‎ ‎【课前预习】‎ ‎1．（1）静 N 磁感应强度 （2）矢 磁场 （3）不是 ‎2．很短 乘积IL 试探电荷，或检验电荷3．强弱 导线长度 F IL 4．(1）相同 磁感应强度的大小 （2） 特斯拉 特 T （3）电流大小 导体长度 不同 磁场 性质 （4）矢量 矢量 ‎【预习检测】1．AC 2．D 3．BD 堂中互动 【典题探究】‎ 例 1 D 例 2 Bx=Bcosθ, By=Bsinθ. By=0‎ 例 3 （1） 2T（2）2T （3）不确定 ‎【变式训练】　C ‎