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13.2磁感应强度 磁通量
一、【课程标准】：通过实验，认识磁场。了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。
二、【学习目标】：
1．通过研读教材，理解磁感应强度的概念及物理意义。理解匀强磁场的概念及特点。
2．通过研读教材，理解磁感应强度的方向、大小、定义式和单位，并会用定义式进行有关计算。通过研读教材，理解磁通量的表达式和单位，标量性。
3．通过磁感应强度大小的计算，进一步体会如何通过比值定义法定义物理量。通过磁通量大小的计算，进一步体会磁通量的变化。
三、【知识梳理】：
【问题1】说出地球磁场类似哪个磁铁磁场。地磁南北极和地理南北极的位置的关系。
【参考答案】：
地球磁场类似于条形磁铁磁场。
地磁南极在地理北极附近，位置不重合；地磁北极在地理南极附近，位置不重合。
【问题2】磁感应强度
巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，实验室中的小磁铁却只能吸起几枚铁钉。这说明了什么？
类比电场强度说出磁感应强度的物理意义。
说出磁感应强度的标失性。
【参考答案】：
磁铁磁性强弱不同。
磁感应强度的物理意义：磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量。
磁感应强度的方向是磁场的方向，磁感应强度既有大小又有方向，是矢量。
【问题3】磁感应强度的方向
研读教材P110“磁感应强度的方向”，回答下列问题：
（1）物理学中，磁感应强度的方向是如何规定的？
（2）“小磁针静止时N极所指的方向”还可以说成什么方向？
【参考答案】：
（1）物理学中，把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向。
（2）“小磁针静止时N极所指的方向”还可以说成“小磁针N极受力的方向”
【问题4】磁感应强度的大小
（1）类比电场强度大小的定义方法，想一想可以如何定义磁感应强度的大小？这种定义方法叫做什么法？
（2）写出通电导线与磁场方向垂直时，受力大小的计算公式。
（3）写出磁感应强度的定义式、决定因素和单位。
【参考答案】：
（1）用电流元IL受力除以电流元的方法。比值定义法。
（2）F=BIL
（3） ；
磁感应强度由磁场本身决定，与放入的磁铁或电流元大小或受力无关。
单位：特斯拉 简称特 符号T
【问题5】磁通量
研读教材P111“磁通量”，回答下列问题：
（1）物理学中，磁通量的正负是如何规定的？
（2）磁通量的表达式、单位？
【参考答案】：如果把穿出方向规定正的反之为负。磁通量的表达式：Φ=BS
【问题6】如图所示的磁场中与磁场垂直放置两个面积相同的闭合线圈S1(左)、S2(右)，如何判断穿过线圈S1、S2的磁通量大小呢？
【参考答案】：Φ1>Φ2
【合作探究】：
【活动一】通过教材P109“磁感应强度大小”的研讨，探究下列问题：
（1）在物理学中，研究磁场的强弱通常要用到“电流元”，你是如何理解这个物理量的？在实际研究问题中我们通常用什么方法替代利用电流元来研究磁场的？
（2）通过对“演示”问题的探究，归纳影响通电导线受力的因素有哪些？我们是如何进行探究的？
【参考答案】：
（1）电流元：在物理学中，把很短的一段通电导线中的电流I和导线长度L的乘积I叫做电流元。实际中孤立的电流元是不存在的。在实际研究问题中我们通常用比较长的通电导线在匀强磁场中情况来替代电流元在一般磁场的情况。
（2）在导线垂直放入匀强磁场中时，影响通电导线受力的因素有导线的长度、电流的大小和磁铁的磁性强弱有关。我们主要是通过控制变量法探究了通电导线受力与导线的长度、电流的大小的关系。
①认为蹄形磁场之间的磁场为匀强磁场，能过通过导线在磁场中偏转的角度比较导体受力的大小，偏转大说明受力大。
②在保持电流不变的条件下，改变通电导线的长度；
③在保持导线长度不变的条件下，改变通电电流的大小；
【活动二】对磁感应强度方向的理解
例1　(多选)观察甲、乙两图，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极所受磁场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所受的磁场力的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
【参考答案】：　BD
【活动三】对磁感应强度大小的理解
例2　(多选)把一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列选项中能正确反映各量间关系的是(　　)
【参考答案】：BC
【活动四】通过教材P111“磁通量”的研讨，探究下列问题：
如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( c )
A．ΔΦ1>ΔΦ2　　　　　 　
B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2　　 　
D．不能判断`
思路引导：(1)磁通量是标量，但有正负，其正、负不代表方向，仅代表磁感线的穿入或穿出。
(2)磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，在具体的计算中，一定要注意Φ1及Φ2的正负问题。
解析：通电导线MN周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN处的磁感线疏一些，当线框在Ⅰ位置时，穿过平面的磁通量为ΦⅠ，当线框平移到Ⅱ位置时，磁通量为ΦⅡ，则磁通量的变化量为ΔΦ1＝|ΔΦⅡ－ΔΦⅠ|＝ΦⅠ－ΦⅡ。当线框翻转到Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过平面，则磁通量为－ΦⅡ，则磁通量的变化量是ΔΦ2＝|－ΦⅡ－ΦⅠ|＝ΦⅠ＋ΦⅡ，所以ΔΦ1<ΔΦ2。
【活动五】 (原创题)在70周年国庆盛典上第一次亮相的“轰－6N”为国产新型远程战略轰炸机，可进行空中受油，能够实现远程奔袭、大区域远航，防区外打击，全面提升人民空军战略打击能力。该机两翼面积分别为16.5 m2，设北京上空地磁场的竖直分量为0.42×10－4 T，试回答下列问题：
(1)穿过该机两翼的磁通量为多少？
(2)若该机花样表演翻转180°飞行，此过程中两机翼磁通量变化量为多少？
答案：(1)1.386×10－3 Wb　(2)2.772×10－3 Wb
解析：(1)据磁通量公式Φ＝BS得
Φ＝0.42×10－4×2×16.5 Wb＝1.386×10－3 Wb。
(2)磁通量的变化量ΔΦ＝2Φ＝2.772×10－3 Wb。
课堂检测：课本P113页练习与应用1---4题
1、(多选)下列关于磁感应强度方向的说法中正确的是(　　)
A．磁场中某点的磁感应强度的方向规定为小磁针在此处静止时北极所指的方向
B．磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致
C．磁场中某点的磁感应强度的方向由试探电流元在此处的受力方向决定
D．磁感应强度的方向由磁场本身决定，与是否在磁场中放入通电导线无关
2、一根长20 cm的通电导线放在磁感应强度为0.4 T的匀强磁场中，导线与磁场方向垂直，若它受到的安培力为4×10－3 N，则导线中的电流是多大？若将导线中的电流减小为0，则该处的磁感应强度为多少？
答案：1、　AD 2、0.05 A　0.4 T

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