2019-2020學(xué)年高中物理上學(xué)期第12周 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量教學(xué)設(shè)計(jì).doc
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2019-2020學(xué)年高中物理上學(xué)期第12周 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量教學(xué)設(shè)計(jì)課題第三節(jié) 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁通量課時(shí)2考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)1.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及其意義,理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式.2.知道什么是勻強(qiáng)磁場(chǎng).3.掌握安培力的計(jì)算方法.4.知道磁通量的概念,會(huì)用BS計(jì)算磁通量學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及其意義,理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式.2.知道什么是勻強(qiáng)磁場(chǎng).3.掌握安培力的計(jì)算方法.4.知道磁通量的概念,會(huì)用BS計(jì)算磁通量重、難點(diǎn)1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義及其意義,理解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式.(重點(diǎn))2.安培力的計(jì)算方法. (重點(diǎn))3.會(huì)用BS計(jì)算磁通量(難點(diǎn))學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)建議教師活動(dòng)建議調(diào)整記錄一、磁感應(yīng)強(qiáng)度問題設(shè)計(jì)1在教材第一章關(guān)于電場(chǎng)性質(zhì)的學(xué)習(xí)中我們是如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度的?答案檢驗(yàn)電荷q在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受的電場(chǎng)力F與電荷所帶電荷量q的比值定義為電場(chǎng)強(qiáng)度,即E.電場(chǎng)強(qiáng)度E由電場(chǎng)本身的性質(zhì)來決定,與檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力F和電荷量q無關(guān)2我們能否將安培力與電場(chǎng)力進(jìn)行類比,說明安培力公式FBIL中比例系數(shù)B的物理意義呢?答案通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在磁場(chǎng)中某一點(diǎn),安培力與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度乘積的比值是一個(gè)定值,與導(dǎo)線的長(zhǎng)度、通過導(dǎo)線的電流無關(guān),這個(gè)比值與導(dǎo)線所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān),我們把這個(gè)比值定義為磁感應(yīng)強(qiáng)度,即B.要點(diǎn)提煉1對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理解(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式:B,磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量它是比值法定義的物理量,是由磁場(chǎng)自身決定的,與是否有通電導(dǎo)線以及通電導(dǎo)線受力大小、是否受力無關(guān)(2)因?yàn)橥妼?dǎo)線取不同方向時(shí),其受力大小不相同,故在定義磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),式中F是指通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí)受到的磁場(chǎng)力(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是該處磁場(chǎng)的方向,也是小磁針N極的受力方向,而不是該處電流元受力F的方向2安培力大小(1)安培力大小的計(jì)算公式FILBsin_,為磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)線方向的夾角當(dāng)90,即B與I垂直時(shí),F(xiàn)ILB;當(dāng)0,即B與I平行時(shí),F(xiàn)0.(2)當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí),彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L,等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖1所示);相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端圖1二、磁通量問題設(shè)計(jì)1在磁場(chǎng)中放一面積為S的線框,怎樣放置才能使穿過線框的磁感線條數(shù)最多?放置方式相同時(shí),磁場(chǎng)強(qiáng)弱不同,穿過線框的磁感線條數(shù)是否相同?答案垂直磁場(chǎng)方向放置不相同2什么是磁通密度?其單位是什么?答案磁通密度就是磁感應(yīng)強(qiáng)度,其單位為Wb/m2.要點(diǎn)提煉1磁通量的定義式:BS,適用條件:磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁場(chǎng)方向與平面垂直2當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí),穿過平面的磁通量可用平面在垂直于磁場(chǎng)B的方向的投影面積進(jìn)行計(jì)算,即BSBScos_(如圖2)圖23可以用穿過某個(gè)平面的磁感線條數(shù)形象地表示穿過這個(gè)平面的磁通量大小,穿過的磁感線條數(shù)越多,表示磁通量越大三、典例分析(一)、對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度概念及公式的理解例1關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說法正確的是()A由B可知,B與F成正比,與IL成反比B通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某點(diǎn),該點(diǎn)就有磁感應(yīng)強(qiáng)度,如果將通電導(dǎo)線拿走,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就變?yōu)榱鉉通電導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力不為零的地方一定存在磁場(chǎng),通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的地方一定不存在磁場(chǎng)(即B0)D磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定解析磁感應(yīng)強(qiáng)度B 只是一個(gè)定義式,而不是決定式;磁感應(yīng)強(qiáng)度B是由磁場(chǎng)本身的性質(zhì)決定的,與放不放通電導(dǎo)線無關(guān)故選D.答案D(二)、對(duì)磁通量認(rèn)識(shí)及計(jì)算例2如圖3所示,框架面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直,則穿過平面的磁通量為_若使框架繞OO轉(zhuǎn)過60角,則穿過框架平面的磁通量為_;若從初始位置繞OO轉(zhuǎn)過90角,則穿過框架平面的磁通量為_;若從初始位置繞OO轉(zhuǎn)過180角,則穿過框架平面的磁通量的變化是_圖3解析初始位置1BS;框架轉(zhuǎn)過60角時(shí)2BSBScos 60BS;框架轉(zhuǎn)過90角時(shí)3BSBScos 900;若規(guī)定初始位置磁通量為“正”,則框架轉(zhuǎn)過180角時(shí)磁感線從反面穿出,故末態(tài)磁通量為“負(fù)”,即4BS,所以|41|(BS)BS|2BS.答案BSBS02BS(三)、安培力的大小計(jì)算及綜合應(yīng)用例3長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電流方向與磁場(chǎng)方向如圖所示,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,對(duì)于下列各圖中,導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是()AFBILcos BFBILcos CFBILsin DFBILsin 解析A圖中,導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直,故將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上,故FBILcos ,A正確; B圖中,導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直,故FBIL,B錯(cuò)誤; C圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直,故FBIL,C錯(cuò)誤;D圖中導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直,故FBIL,D錯(cuò)誤答案A規(guī)律總結(jié)1.當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)安培力FILB,如果磁場(chǎng)方向和電流方向不垂直,公式應(yīng)變?yōu)镕ILB,B是B在垂直于電流方向的分量2如果通電導(dǎo)線是彎曲的,則要用其等效長(zhǎng)度代入公式計(jì)算3如果是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),原則上把通電導(dǎo)線分為很短的電流元,對(duì)電流元用安培力公式,然后求矢量和例4如圖4所示,在與水平方向夾角為60的光滑金屬導(dǎo)軌間有一電源,在相距1 m 的平行導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m0.3 kg的金屬棒ab,通以從ba,I3 A的電流,磁場(chǎng)方向豎直向上,這時(shí)金屬棒恰好靜止求:圖4(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力(g10 m/s2)解析金屬棒ab中電流方向由ba,它所受安培力方向水平向右,它還受豎直向下的重力,垂直斜面向上的支持力,三力合力為零,由此可以求出安培力,從而求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B.再求出ab對(duì)導(dǎo)軌的壓力(1)ab棒靜止,受力情況如圖所示,沿斜面方向受力平衡,則mgsin 60BILcos 60.B T T.(2)ab棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力為:NN N6 N.答案(1) T(2)6 N四、板書設(shè)計(jì)五、作業(yè)布置1第一課時(shí):全品P43第1-9題、P44第11、12題2第二課時(shí):5.3P126基礎(chǔ)過關(guān)1-9題。學(xué)生看書,根據(jù)問題討論,總結(jié)如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。理解比值定義法。學(xué)生看書,根據(jù)問題討論,總結(jié)如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。理解比值定義法。學(xué)生先做后評(píng)教師展示PPT,提出問題。教師展示PPT,提出問題。引導(dǎo)學(xué)生看書,引導(dǎo)分析教師根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的問題,針對(duì)性點(diǎn)評(píng)。課題第四節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用-洛倫茲力課時(shí)3考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)1.能從安培力的計(jì)算公式推導(dǎo)出洛倫茲力的計(jì)算公式.2.會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小,會(huì)判斷洛倫茲力的方向.3.會(huì)用公式F洛qvB推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式、周期公式,并會(huì)應(yīng)用它們解決有關(guān)問題學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能從安培力的計(jì)算公式推導(dǎo)出洛倫茲力的計(jì)算公式.2.會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小,會(huì)判斷洛倫茲力的方向.3.會(huì)用公式F洛qvB推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式、周期公式,并會(huì)應(yīng)用它們解決有關(guān)問題重、難點(diǎn)1.會(huì)計(jì)算洛倫茲力的大小,會(huì)判斷洛倫茲力的方向.(重點(diǎn))2.會(huì)用公式F洛qvB推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式、周期公式,并會(huì)應(yīng)用它們解決有關(guān)問題(重點(diǎn)及難點(diǎn))學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)建議教師活動(dòng)建議調(diào)整記錄一、洛倫茲力的方向問題設(shè)計(jì)如圖2所示,一個(gè)陰極射線管的兩個(gè)電極之間加上高電壓后,就會(huì)在旁邊的熒光屏上看到一條亮線它顯示出了電子運(yùn)動(dòng)的路徑將陰極射線管置入磁場(chǎng)中,會(huì)看到電子束偏轉(zhuǎn)那么,電子束偏轉(zhuǎn)方向與磁場(chǎng)方向、電子束運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系滿足怎樣的規(guī)律?圖2答案左手定則要點(diǎn)提煉1洛倫茲力的方向可以根據(jù)左手定則來判斷,四指所指的方向?yàn)檎姾傻倪\(yùn)動(dòng)方向(或?yàn)樨?fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向),拇指所指的方向就是運(yùn)動(dòng)的正電荷(負(fù)電荷)在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力的方向負(fù)電荷受力的方向與同方向運(yùn)動(dòng)的正電荷受力的方向相反2洛倫茲力的方向與電荷運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向都垂直,即洛倫茲力的方向總是垂直于v和B所決定的平面(但v和B的方向不一定垂直)二、洛倫茲力的大小問題設(shè)計(jì)如圖3所示,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)磁場(chǎng)中有一段長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線,橫截面積為S,單位體積中含有的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q且定向運(yùn)動(dòng)的速度都是v .圖3(1)導(dǎo)線中的電流是多少?導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力多大?(2)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線中含有的自由電荷數(shù)為多少?電荷定向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受洛倫茲力的矢量和,在宏觀上表現(xiàn)為導(dǎo)線所受的安培力則每個(gè)自由電荷所受洛倫茲力多大?答案(1)InqvSF安ILBnqvSLB(2)NnSLF洛qvB要點(diǎn)提煉1安培力是導(dǎo)體中所有定向移動(dòng)的的自由電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)而洛倫茲力是安培力的微觀本質(zhì)2洛倫茲力的大?。篎qvBsin ,為電荷運(yùn)動(dòng)的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的夾角(1)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí):FqvB;(2)當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí):F0;(3)當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中靜止時(shí):F0.三、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題設(shè)計(jì)1一個(gè)帶電粒子,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以速度v垂直磁場(chǎng)方向開始運(yùn)動(dòng),這個(gè)粒子將做什么運(yùn)動(dòng)?答案由左手定則可以判斷,這個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力的方向垂直于磁場(chǎng)方向和粒子運(yùn)動(dòng)方向所決定的平面,由此可以看出洛倫茲力F洛總是垂直于速度v的方向,且洛倫茲力總在一個(gè)平面內(nèi),故這個(gè)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)2一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng),你能計(jì)算出它做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R和周期T嗎?答案因做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力F洛qvB故有qvB帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑:R周期:T.要點(diǎn)提煉1帶電粒子所受洛倫茲力與速度方向垂直,只改變速度方向,不改變速度大小,對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功2沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)中的帶電粒子,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力為洛侖茲力FqvB,由qvB可知半徑r,又T,所以T.延伸思考由r知同一帶電粒子,在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,半徑r會(huì)隨著速度的增大而增大,它的周期也會(huì)隨著速度的增大而增大嗎?答案不會(huì)由T,得出T與速度無關(guān)四、典例分析一、洛倫茲力的方向和大小例1如圖4所示,各圖中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,帶電粒子的速率均為v,帶電荷量均為q.試求出圖中帶電粒子所受洛倫茲力的大小,并指出洛倫茲力的方向圖4解析(1)因vB,所以FqvB,方向垂直v指向左上方(2)v與B的夾角為30,將v分解成垂直磁場(chǎng)的分量和平行磁場(chǎng)的分量,vvsin 30,F(xiàn)qvBsin 30qvB.方向垂直紙面向里(3)由于v與B平行,所以不受洛倫茲力(4)v與B垂直,F(xiàn)qvB,方向垂直v指向左上方答案(1)qvB垂直v指向左上方(2)qvB垂直紙面向里(3)不受洛倫茲力(4)qvB垂直v指向左上方二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)例2(xx廣東15)質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),運(yùn)行的半圓軌跡如圖5中虛線所示下列表述正確的是()圖5AM帶負(fù)電,N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對(duì)M、N做正功DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間解析由左手定則知M帶負(fù)電,N帶正電,選項(xiàng)A正確;帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且向心力F向F洛,即qvB得r,因?yàn)镸、N的質(zhì)量、電荷量都相等,且rMrN,所以vMvN,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;M、N運(yùn)動(dòng)過程中,F(xiàn)洛始終與v垂直,F(xiàn)洛不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由T知M、N兩粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等且在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為,選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案A三、有關(guān)洛倫茲力的綜合問題分析例3一個(gè)質(zhì)量為m0.1 g的小滑塊,帶有q5104C的電荷量,放置在傾角30的光滑斜面上(絕緣),斜面固定且置于B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,如圖6所示,小滑塊由靜止開始沿斜面滑下,斜面足夠長(zhǎng),小滑塊滑至某一位置時(shí),要離開斜面(g取10 m/s2)求:圖6(1)小滑塊帶何種電荷?(2)小滑塊離開斜面時(shí)的瞬時(shí)速度多大?(3)該斜面長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)?解析(1)小滑塊在沿斜面下滑的過程中,受重力mg、斜面支持力N和洛倫茲力F作用,如圖所示,若要使小滑塊離開斜面,則洛倫茲力F應(yīng)垂直斜面向上,根據(jù)左手定則可知,小滑塊應(yīng)帶負(fù)電荷(2)小滑塊沿斜面下滑的過程中,由平衡條件得FNmgcos ,當(dāng)支持力N0時(shí),小滑塊脫離斜面設(shè)此時(shí)小滑塊速度為vmax,則此時(shí)小滑塊所受洛倫茲力FqvmaxB,所以vmaxm/s3.5 m/s(3)設(shè)該斜面長(zhǎng)度至少為l,則小滑塊離開斜面的臨界情況為小滑塊剛滑到斜面底端時(shí)因?yàn)橄禄^程中只有重力做功,由動(dòng)能定理得mglsin mv0,所以斜面長(zhǎng)至少為l m1.2 m答案(1)負(fù)電荷(2)3.5 m/s(3)1.2 m五、板書設(shè)計(jì)六、作業(yè)布置1.第一課時(shí):全品導(dǎo)學(xué)案P48例1、例2、變式題、例3、4,自我檢測(cè)1-4題。2.第二課時(shí):全品導(dǎo)學(xué)案第P50例1-例5,自我檢測(cè)第1-4題3.第三課時(shí):全品練習(xí)冊(cè)P45第1-11題。注意:根據(jù)情況可增加一節(jié)習(xí)題課,在5.3上選用個(gè)別典型題分析。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析規(guī)律學(xué)生看書,根據(jù)問題討論,總結(jié)如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。理解比值定義法。學(xué)生看書,根據(jù)問題討論,總結(jié)如何定義電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度。理解比值定義法。學(xué)生先做后評(píng)教師演示實(shí)驗(yàn)教師展示PPT,提出問題。教師展示PPT,提出問題。引導(dǎo)學(xué)生看書,引導(dǎo)分析教師根據(jù)學(xué)生出現(xiàn)的問題,針對(duì)性點(diǎn)評(píng)。- 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