1、物 理 选修3-1 人教版新课标导学第三章磁场 2 磁感应强度素养目标定位知道磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量理解磁感应强度的定义。并会用定义式进行有关计算通过实验、类比和分析，体会实验探究的思路方法素养思维脉络1 课前预习反馈 2 课内互动探究 3 核心素养提升 4 课内随堂达标 5 课后课时作业 课前预习反馈1概念用来描述磁场_和_的物理量叫做磁感应强度，用符号B表示。2方向物理学中规定，小磁针静止时，_所指的方向为该点的磁感应强度方向，简称磁场的方向。知识点 1磁感应强度强弱 方向 N极 1探究影响通电导线受力的因素(1)将一根直导线水平悬挂在磁铁的两极间，导线的方向与磁场的方向_
2、。(2)控制变量法保持磁场中直导线的长度不变，改变电流大小，通过观察直导线_大小来比较磁场力大小。保持电流不变，改变磁场中直导线长度，通过观察直导线_大小来比较磁场力大小。知识点 2磁感应强度的大小垂直 摆动角度 摆动角度(3)结论：通电直导线与磁场_时，它受力大小既与导线的_成正比，又与导线中的_成正比，即与_成正比。2磁感应强度的大小在导线与磁场垂直的最简单情况下，B_。式中 F 为电流元 IL 受到的磁场力。3磁感应强度的单位磁感应强度 B 的单位由_的单位决定。在国际单位制中，磁感应强度的单位是_，简称_，符号是_，1T1 NAm。垂直 长度L 电流I I和L的乘积IL F、I和L 特
3、斯拉 特 T FIL 思考辨析判一判(1)磁感应强度方向即小磁针静止时 S 极所指方向。()(2)虽然公式 B FIL是根据导线在匀强磁场中受力推导出来的，但却适用于任何磁场。()(3)从 B FIL可以看出，磁场的磁感应强度与导线在磁场中受的磁场力 F 成正比，与 IL 成反比。()(4)在物理学中，把很短一段通电导线叫做电流元。()(5)奥斯特实验中电流给小磁针作用力，同时也可以说明小磁针给导线作用力。()选一选(多选)将一小段通电直导线垂直磁场方向放入一匀强磁场中，下列图象能正确反映各量间关系的是()解析：磁感应强度B与F、I、L无关，是由磁场本身的性质决定的，故B对，D错；由FBIL可
4、知，在B一定时，F与IL成正比，故A错，C对。BC 想一想电场强度是利用电荷在电场中会受到电场力的作用这一特性定义的。小磁体放在磁场中，它的两极也会受到磁场的力的作用，为什么没有利用磁极受力这一特性来定义磁感应强度呢？解析：因为小磁体在磁场中N极和S极都受到磁场力的作用，最终小磁体所受合力为0而达到平衡，由于无法单独测量N极或S极的受力，所以不能从磁极受力这一特性来定义磁感应强度。课内互动探究探究一 对磁感应强度的理解 巨大的电磁铁能吸起成吨的钢铁，实验室中的小磁铁只能吸起几枚铁钉(如图所示)。磁体磁性的强弱，表现为它所产生的磁场对磁性物质和电流的作用力的强弱，也就是说磁场也有强弱之分。那么我
5、们怎样认识和描述磁场的强弱呢？提示：用磁感应强度来描述磁场的强弱。11定义式 B FIL的理解(1)适用条件：通电导线垂直磁场放置。(2)定义式 B FIL适用于任何磁场，在非匀强磁场中 IL 为电流元，相当于电场中的“试探电荷”。2磁感应强度的决定因素磁感应强度反映磁场本身的特性，其值决定于磁场。其值与放入的检验电流的电流强度、导线长度、摆放方向、检验电流是否受到磁场力及检验电流是否存在等均无关系。3磁感应强度的方向小磁针静止时N极指向磁感应强度方向。无论小磁针是否处于静止状态，其N极受力方向是确定的即磁感应强度方向。4磁场的叠加象电场一样，磁场也服从叠加原理。如果有几个磁场同时存在，则它们
6、的磁场互相叠加，这时某点的磁感应强度就等于各个磁场在该点磁感应强度的矢量和。典例 1(多选)关于磁感应强度的概念，以下说法中正确的是()A电流元 IL 在磁场中受力为 F，则磁感应强度大于或等于 FILB磁场中某点磁感应强度的方向，与电流元在此点的受力方向相同C磁感应强度 B 的大小，与电流元 IL 在磁场中所受力 F 的大小无关D在磁场中，小磁针 N 极的受力方向就是小磁针所处位置的磁感应强度方向ACD 解析：当磁场与直导线不垂直时有FBIL，垂直时有FBIL，选项A对；电流元受到的磁场力与磁场方向不相同，选项B错；磁感应强度B由磁场本身决定，选项C对；小磁针N极的受力方向与小磁针所处位置的
7、磁感应强度方向相同，选项D对。解题指导：解题时应把握以下几点：(1)磁感应强度 B 由磁场本身决定。(2)电流元垂直磁场放置时 B FIL。(3)小磁针 N 极受力方向即磁感应强度的方向。对点训练1 在匀强磁场中某处P放一个长度为L20 cm，通电电流I0.5 A的直导线，测得它受到的最大磁场力F1.0 N，其方向竖直向上，现将该通电导线从磁场撤走，则P处磁感应强度为()A零B10 T，方向竖直向上C0.1 T，方向竖直向下D10 T，方向肯定不沿竖直向上的方向D 解析：B FIL1.00.20.5 T10 T，方向不沿力的方向。探究二 磁感应强度B与电场强度E的比较 试探电荷放在电场中的某点
8、，若受静电力为零，则可判断该点的电场强度为零。若电流元放在磁场中的某处，所受磁场力为零，能判断该处的磁感应强度为零吗？提示：一个电流元在磁场中某处受磁场力的大小与电流元和磁场方向有关，若电流元平行磁场放置，电流元不受磁场力，不能判断该处磁感应强度为零。21电场和磁场中物体的受力情况：(1)在电场中某一确定的位置放置一个检验电荷，该电荷受到的电场力是唯一确定的。(2)在磁场中某一确定的位置放入一段导线，该导线受到的磁场力还与导线放置的方向及电流方向有关。2电场强度和磁感应强度的区别和联系：概念比较内容磁感应强度 B电场强度 E物理意义描述磁场的性质描述电场的性质共同点都是用比值的形式下定义定义式
9、特点BF/IL，通电导线与 B垂直，B 与 F、I、L 无关EF/qE 与 F、q 无关共同点矢量，都遵从矢量合成法则方向不同点小磁针 N 极的受力方向，表示磁场方向放入该点正电荷的受力方向，表示电场方向特别提醒：(1)将点电荷放入电场中，FqE不需要任何条件。(2)磁感应强度的强弱由电流受力定义，且必须垂直放置，不垂直时受力将减小，且力的大小与夹角的大小有关。(多选)下列说法中正确的是()A电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零B一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度一定为零C把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强
10、弱D把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱解题指导：正确理解电场强度与磁感应强度的物理意义是解题关键。AC 典例 2解析：电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零，选项A正确；但一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度不一定为零，因为如果通电导线与磁场平行放置，则作用力为零，选项B错误；把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱，选项C正确；把一小段通电导线垂直放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱，选项D错
11、误。对点训练 2(2019福州市八县(市)协作校高二上学期期末)下列关于电场强度 E、磁感应强度 B 的叙述正确的是()A电场中某点的场强在数值上等于单位电荷受到的电场力B电场中某点的场强方向就是检验电荷在该点所受电场力的方向C磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向D根据定义式 B FIL，磁场中某点的磁感应强度 B 与 F 成正比，与 IL 成反比A 解析：根据场强的定义式 EFq可知场强在数值上等于单位电荷受到的电场力，故 A 正确；电场中某点的场强方向就是正检验电荷在该点所受电场力的方向，与负检验电荷在该点所受电场力的方向相反，B 错误；磁场中小磁针 N 极的受力方向表示磁
12、场的方向，C 错误。磁感应强度是描述磁场的强弱的物理量，是由磁场本身决定的，与试探电流的大小、长度以及试探电流受到的安培力的大小都无关，D 错误。核心素养提升对磁场的叠加问题，应先确定有几个磁场，搞清楚每个磁场在该处的磁感应强度的方向，然后用平行四边形定则求矢量和，磁场的方向性比重力场、静电场的方向性复杂得多，要注意培养空间想象力。磁场的叠加 在实验精度要求不高的情况下，可利用罗盘来测量电流产生磁场的磁感应强度。具体做法是：在一根南北方向放置的直导线的正下方10 cm处放一个罗盘。导线没有通电时罗盘的指针(小磁针的N极)指向北方；当给导线通入电流时，发现罗盘的指针偏转一定角度，根据偏转角度即可测定电流磁场的磁感应强度。现已测出此地的地磁场水平分量Be5.0105 T，通电后罗盘指针停在北偏东60的位置(如图所示)。由此测出该通电直导线在其正下方10cm处产生磁场的磁感应强度大小为()A5.0105 T B1.0104 TC8.66105 TD7.07105 TC 案 例解析：各个分磁场与合磁场的关系如图所示，根据三角函数关系得 tan 30BeB1，即有 B1Betan 308.66105 T，故 A、B、D 错误，C 正确。