高中物理新课程教学设计案例及分析

《磁感应强度》

一、三维目标

（一）知识与技能

1、知道磁感应强度B的物理意义。

2、了解磁感应强度的方向是如何规定的。

3、理解磁感应强度B的定义。

4、会用磁感应强度的定义式进行有关计算。

（二）过程与方法

1、通过对电场的研究方法类比探究描述磁场的物理量。

2、利用控制变量法探究磁场力与电流及长度的关系。

3、通过演示实验，分析总结，获取知识。

4、体会比值法定义物理量。

（三）情感、态度与价值观

使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的科学方法。 

二、分析教学内容、确定重点难点

磁感应强度是电磁学的重要概念之一，是本节的重点。同时磁场对磁极和电流的作用力远比电场对电荷的作用力复杂，怎样建立磁感应强度的概念是本课教学的难点。

三、分析学生状况、创设问题情境

在引入磁感应强度的概念时，基于学生接受能力不是太强，让学生首先回忆在学习电场强度时的探究方法。即通过从电场的基本性质入手寻找描述电场的物理量，让他们类比从磁场的基本性质着手寻找描述磁场的物理量，这样可以降低教学难度。

这样设计增加了学生参与的活动以增进学生对类比方法的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生设计探究方案的能力和归纳能力。

四、设计和指导学生探究的教学策略

探究式学习是新一轮课程改革中物理课程标准里提出的重要课程理念，其宗旨是改变学生的学习方式，突出学生的主体地位。对学生而言，学习是一种经历，其中少不了学生自己的亲身体验，老师不能包办代替。物理教学要重视科学探究的过程，要从重视和设计学生体验学习入手，让学生置身于一定的情景，去经历、感受。

通过上面的复习我们可以得到磁场的探究方法，即从磁场的基本性质出发，通过磁场对磁极和电流的作用来寻找描述磁场的物理量。可以通过小磁针的北极受力来规定磁感应强度的方向，但是因为小磁针有南极和北极，而不是磁单极子，两极受力会平衡，所以无法通过小磁针受力来定义磁感应强度的大小。教师指导学生通过磁场对电流元的作用力来定义磁感应强度的大小。在探究的过程中指导学生运用控制变量法来探究力与电流元的关系，然后类比电场比值法定义磁感应强度。

五、教学手段

  蹄形磁铁、电源、滑动变阻器、电流表、金属杆、导线、铁架台、投影仪、投影片等

六、教学过程

（一）复习提问

如下表所示，填充电场中内容，并猜测磁场中填充内容：

（二）引入新课

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？

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。

（三）进行新课

1、磁感应强度的方向（板书）

电场和磁场都是客观存在的。我们想想，电场强度的方向是如何规定的？对磁场我们可以采用同样的方法来研究。

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。（板书）

问题：磁感应强度的大小能否从小磁针受力的情况来研究？

同学分析讨论后结果：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。

提问：那么通过什么来研究磁感应强度的大小呢？磁场除了对放入其中的小磁针有力的作用，还对电流有力的作用，所以我们通过电流在磁场中受力的角度去研究。

2、磁感应强度的大小（板书）

研究电场时我们通过试探电荷受到的力与电量的比值定义电场强度。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？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。

下面我们通过控制变量法探究磁场力与长度、电流之间的关系。

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“1、2”、“1、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。

学生分析得出结论：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。

学生分析得出结论：电流一定时，通电导线越长，磁场力越大。

精确的实验表明，通电导线在磁场中受到的磁场力的大小，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。

问题：比例系数B有何物理意义呢？

演示：在不同的蹄形磁铁的磁场中做上面的实验。

实验结果发现：

（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，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，所以我们就用这个比值来表示磁场的强弱，即将这个比值定义为磁感应强度。

磁感应强度（板书）

A、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。

即               B=F/IL

说明：如果导线很短很短，B就是导线所在处的磁感应强度。

B、物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。

C、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 N/Am

D、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。

一些磁场的磁感应强度大小（见教材P84表3.2-1）

（四）小结

1、磁感应强度的方向

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。（板书）

2、磁感应强度的大小

A、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。

即               B=F/IL

B、物理意义：磁感应强度B是表示磁场强弱的物理量。

C、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 N/Am

D、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。

（五）板书（内容与小结相同）

（六）课堂训练

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

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

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。

（七）作业：

1、课下阅读课本第85页科学漫步《地球磁场与古地质学》

2、完成P₈₅“问题与练习”第1、2、3题。

七、对教学设计的反思与评价

 本节课的设计思路，即：学生通过类比主观感受──猜想与假设──实验测量──分析数据──建立磁感应强度的概念──对磁感应强度的理解。这一探究过程很好地落实了本节课的重点：磁感应强度概念的建立。让学生用探究的方法，体验磁感应强度概念的建立过程，应当是学生掌握磁感应强度概念的最有效途径。

通过课前复习，创设本节课学习思路，在教师的引导下，学生主动尝试、主动探索、主动理解和主动发现，学生动的多了，说的多了，不仅有利于学生理解，而且大大的调动了学生主动参与学习的积极性和主动性，使学生在科学探究的过程中体验了学习的快乐，也充分体现了新课标的宗旨，让学生自主去探究知识，理解知识，在轻松的教学过程中达到对新知识的理解和探究的欲望。

因此，作为物理教师，也只有不断地转变教学观念，让学生不断地探究学习，才能让学生掌握探究学习的方法与步骤，从而满足学生学习的需要。