3.2 磁感应强度
教学目标
1、知道磁感应强度B的定义、方向、大小、定义式和单位
2、进一步体会通过比值法定义物理量的方法。
3、学会电场与磁场的类比。
教学重点：磁感应强度的物理意义
教学难点：磁感应强度概念的建立。
教学过程
（一）引入新课
教师：磁场不仅具有方向，而且也具有强弱，为表征磁场的强弱和方向就要引入一个物理量。怎样的物理量能够起到这样的作用呢？紧接着教师提问以下问题。
（1）用哪个物理量来描述电场的强弱和方向？
［学生答］用电场强度来描述电场的强弱和方向。
2、电场强度是如何定义的？其定义式是什么？
［学生答］电场强度是通过将一检验电荷放在电场中分析电荷所受的电场力与检验电荷量的比值来定义的，其定义式为E=。
过渡语：今天我们用相类似的方法来学习描述磁场强弱和方向的物理量——磁感应强度。
（二）进行新课
1、磁感应强度的方向
教师：电场和磁场都是客观存在的。电场有强弱和方向，磁场也有强弱和方向。大家想一下，电场强度的方向是如何规定的？对研究磁感应强度的方向你有何启发？
学生：物理学规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。场强的方向是从电荷受力的角度规定的。小磁针放入磁场中会受到磁场力的作用，因此，磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。
教师指出：物理学规定在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，亦即磁感应强度的方向。
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教师：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？
学生讨论：不能。因为小磁针不会单独存在一个磁极，小磁针静止时，两个磁极所受合力为零，因此无法从小磁针受力的角度确定磁场的强弱。既无法定义磁感应强度的大小。
教师：那我么如何研究磁感应强度的大小呢？
学生：从电流在磁场中受力的角度去研究。（学生讲）
2、磁感应强度的大小
教师指出：在物理学中，把很短一段通电导线中的电流I与导线长度L的乘积IL叫做电流元。但要使导线中有电流，就要把它连接到电源上，所以孤立的电流元是不存在的。那我们怎样研究磁场中某点的磁感应强度呢？
学生讨论：可以在磁场的强弱和方向都相同的匀强磁场中，研究较长的一段通电导线的受力情况，从而推知一小段电流元的受力情况。
[演示实验] 如图所示，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度我们可以比较磁场力的大小，分别接通“2、3”和“1、4”可以改变导线通电部分的长度，电流强度由外部电路控制。
（1）先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小。
［现象］通电导线长度一定时，电流越大，导线所受磁场力就越大。
（2）然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度（例如分别接通“1，4”和“2和3”。
［现象］电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。
教师讲解：精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力F的大小，既与导线的长度L成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比，用公式表示为F=BIL，式中B为比例系数。
教师问：B有何物理意义呢？(类比电场强度E)
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板书
（1）在同一磁场中，不管I、L如何改变，比值B总是不变的。
（2）I、L不变，但在不同的磁场中或同一磁场的不同位置，比值B是不同的。
可见，B是由磁场本身决定的，在电流I、导线长度L相同的情况下，电流所受的磁场力越大，比值B越大，表示磁场越强。
师生总结，得出磁感应强度的定义：
磁感应强度
①定义
在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度。
②大小:
说明：ⅰ、虽然该式在匀强磁场中推导出来的，但它可延伸到任何磁场中磁感应强度的计算。ⅱ、如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。
ⅲ、适用条件，实验时，导线放置方向与磁场方向垂直，实验表明导线放置方向也会影响导线受到的磁场力。这一知识我们将在第四节研究
③物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。
④单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，国际符号是T。
1 T=1
⑤方向：磁感应强度是矢量。在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是该点的磁场方向，亦即磁感应强度的方向。B的合成与分解遵循平行四边形定则
⑥体会比值定义的物理量的大小、方向都不是由定义式中的物理量决定
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
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学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
对磁感应强度的理解
【例1】下列关于磁感应强度大小的说法中正确的是（ ）
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
解析：正确答案是D。因为磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身决定，与通电导线的受力及方向都无关。所以A选项错，D选项正确。
因为通电导线在磁场中受力的大小不仅与磁感应强度有关，而且与通电导线的取向有关，故B选项错，对C选项虽然匀强磁场中磁感应强度处处相等，但当导线在各个位置的方向不同时，磁场力是不相同的（导线与磁场垂直时受磁场力最大，与磁场平行时受磁场力为零），而Ｃ选项中没有说明导线在各个位置的取向是否相同，所以Ｃ选项错。
答案：D
说明：（1）磁场中某点磁感应强度的大小与通电导线的受力无关，由磁场本身决定。（2）通电导线在磁场中的受力不仅与磁感应强度有关，还跟导线的位置取向有关。
【例2】下列说法中错误的是（ ）
A．磁场中某处的磁感应强度大小，就是通以电流I、长为L的一小段导线放在该处时所受磁场力F与I、L的乘积的比值
B．一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处一定没有磁场
C．一小段通电导线放在磁场中A处时受磁场力比放在B处大，则A处磁感应强度比B处的磁感应强度大
D．因为B =F／IL，所以某处磁感应强度的大小与放在该处的通电小段导线IL乘积成反比
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答案：ABCD
【例3】一根导线长0.2m，通过3A的电流，垂直放入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N，则该处的磁感应强度B的大小是_____T；如果该导线的长度和电流都减小一半，则该处的磁感应强度的大小是_____T。
解析：由磁感应强度的定义式
得
T=0.1T
当导线的长度和电流都减小一半，磁感应强度的大小不变，仍为0.1T。
答案：0.1T；0.1T
★课后作业
1、课下阅读课本第89页科学漫步《地球磁场与古地质学》
2、完成P90“问题与练习”第2、3题。
★教学反思
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