第一节磁场 磁感线

（新教材）统编人教版高中物理必修三第十三章第1节《磁场磁感线》
优质说课稿
今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十三章第1节《磁场磁感线》。

第十三章讲述电磁感应与电磁波。

利用电磁波，天文学家不仅可以用眼睛“看”宇宙，也可以用耳朵“听”宇宙。

正是对电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。

发电机、电动机、电视、移动电话等的出现，使人类进入了电气化、信息化时代。

《磁场磁感线》一节主要讲解磁场及用磁感线描述磁场。

本课教学承担着实现本单元教学目标的任务，为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。

一、说课程标准
普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“3.3.1 能列举磁现象在生产生活中的应用。

了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。

关注与磁相关的现代技术发展。

3.3.2 通过实验，认识磁场。

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。

例 1 判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向，用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场。

”
二、说教材分析
本课教材主要内容有四个方面：电和磁的联系、磁场、磁感线、安培定则。

教材一开始以问题引入，让学生思考电和磁的联系问题；紧接着教材介绍了人类探索电和磁的联系的历史；在此基础上，教材从讲。

高中物理磁场,磁感线第一节磁场 , 磁感线一.磁场1.定义 :存在于磁体 ,电流和运动电荷周围空间的一种特殊形态的物质 .2.磁场的来源 : 磁体 ,电流和运动的电荷 .3.磁现象的电本质 : 磁体 ,电流和运动电荷的磁场都产生于电荷的运动 .最早揭示磁现象的电本质的假设是安培分子环流假说 .(现在已被证实 )4.磁场的基本特性 : 对放入其中的磁体有力的作用 ,对放入其中的电流和运动电荷 (可能 )有力的作用 .5.磁场的方向 : ①该处小磁针 N 极所受力的方向②静止时该处小磁针 N 极指向 .③该处磁感线的切线方向 .二.磁感线1.磁场是客观存在的 .但磁感线是为了形象描述磁场而假想的物理模型 ,是不存在的 .2.基本特征 : ①磁感线不相交 ,不相切 ,不中断 ,是闭合曲线 .②在磁体外部从 N 极指向 S 极;在磁体内部从 S 极指向 N 极3.磁感线的作用 : 磁感线的疏密程度表示磁场的强弱 , 磁感线上某点的切线方向表示该点磁场的方向 .4.几种典型磁场的磁感线的分布 :条形磁铁 : 所有磁感线都通过条形磁铁内部 ,内部可近似看成匀强磁场 .蹄形磁铁 : 不考虑边缘效应 ,两极之间可近似看成匀强磁场 .地磁场 : 地磁的 S 极在地理的北极附近 . 地磁的 N 极在地理的南极附近 .地磁场的水平分量总是从地理的南极指向北极 ;地磁场的竖直分量在南半球竖直向上 ;在北半球竖直向下 .通电直导线 : 磁感线是是一组组以导线为圆心的同心圆 .磁感应强度 B 的大小与电流强度 I 的大小成正比 .与到导线的距离 r 成反比 .环形电流通电螺线管 : 可等效为条形磁铁 .5.安培右手螺旋定则的使用 :①通电直导线 : 大拇指 (直)---- 电流方向 , 四根手指 (环 )----磁感线的方向②环形电流 : 四根手指 (环)---- 电流方向 , 大拇指 (直)---- 中心轴线上磁感线的方向③通电螺线管 : 四根手指 (环)---- 电流方向 , 大拇指 (直)---- 螺线管内部磁感线的方向※优先考虑整体法 .第二节安培力 , 磁感应强度 , 磁通量一. 安培力1.定义 : 通电导线在磁场中受到的力 .( 通电导线放在磁场中是否一定受到安培力 ? )2.定义式 : F=BIL 原则上要求 B 与 I 或 L 垂直 ,若不垂直 ,则取其垂直分量代入计算 .注意 :①L 的含义 :(在磁场内 ,垂直于磁场方向 ,有电流流过的 )导线 (起终点间的直线 )长度 .②F, B,I(L) 三者在方向上的关系 : F 垂直于 B 和 I(L) 构成的平面 , 所以 F 垂直于 B,也垂直于I(L). 但是 B 不一定垂直 I(L).3.安培力方向的判定 : 左手定则 .伸出左手 ,使大拇指与四根手指在同一个平面内且相互垂直 , 让磁感线 (即磁感应强度 B)垂直穿过手掌心 , (或者是磁感应强度的垂直分量垂直穿过手掌心 ), 四根手55指沿电流 I 方向 ,则大拇指指向即为安培力 F 的方向 .4.公式适用范围 : ①匀强磁场②若导线很短 ,可以不是匀强磁场 ,B 取所在处的磁感应强度 .5. 安培力做功的特点 :①安培力做功与路径有关 .②安培力做功的实质 : 起传递能量的作用 ,将电源的电能转化为导体棒的机械能 .(与静摩擦力做功相似 )二.磁感应强度 B1.物理意义 : 是从力的角度描述磁场性质的矢量 .2.大小 B=F/IL注意 : F为 I 与磁场方向 B 垂直时的磁场作用力 ---- 安培力 .此时为最大值 .若 I 与磁场方向平行 ,则安培力 F 为零 .但不代表 B 也为零 .3.单位 : 1T ( 特斯拉 )= 1 N / A?m4.方向 : ①该处小磁针 N 极所受力的方向②静止时该处小磁针 N 极指向 .③该处磁感线的切线方向 .5.注意 : B 是表示磁场自身性质的物理量 , 与 F, I, L 均无关 .只与产生磁场的磁体和电流有关 .三.磁通量Ф.1. 磁通量Ф:穿过某一面积 S 磁感线的条数 .2. 单位 :韦伯 (Wb)3. 公式: Ф =BS 式中的 S 必须为垂直磁场方向的面积 .※磁通密度 B 的另一计算公式: B = Ф/S 即为垂直穿过单位面积磁感线的条数 .(所以 B 也称为磁通密度 .)4. 适用范围 : 一般只适用于计算平面的匀强磁场中的磁通量Ф.5. 性质 : 磁通量Ф是双向标量 ,有正负 ;其正负表示与规定的正方向是同向还是反向 .所以计算穿过某一平面的磁通量Ф 时应计算穿过此平面磁感线的净条数。

第一节磁场磁感线磁场是物质固有的一种物理特性，可以通过磁感线来描述和表示。

磁感线是指在磁场中，磁力作用的方向和强度的线条，用来描绘磁场的空间分布。

磁场的概念磁场是由磁体或电流所产生的一种物理现象。

当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场。

磁体也可以产生磁场。

磁场的特性可以通过磁感线来描述。

磁感线的特点磁感线是用于描绘磁场的强度和方向的线条。

它们有以下几个特点：1.磁感线的方向表示磁场的方向，箭头指向磁场的强磁性物质的运动方向。

2.磁感线趋向于在磁场中形成闭合的路径，不会相交。

3.磁感线的密集程度表示了磁场的强弱，密集的磁感线表示磁场强度大，反之则弱。

磁感线的分布磁感线的分布取决于磁体或电流的几何形状和磁场的特性。

以下是一些常见的磁感线分布方式：磁单极子磁单极子是一种理论上存在但实际上难以实现的磁场分布形式。

它是指磁感线从一个点或一定区域起始，无限延伸到另一个点或区域。

然而，在实际情况下，磁体通常会有两极，即磁南极和磁北极。

磁偶极子磁偶极子是指磁体中存在磁南北极之间磁感线的闭合路径。

在磁偶极子中，磁感线从磁南极出发，形成一个弧形的路径，最后返回到磁北极。

磁偶极子是磁体最常见的磁感线分布方式。

磁体周围磁感线分布当磁体形状较为复杂或存在多个磁体时，磁感线的分布会受到相互影响。

在这种情况下，磁感线的形状和密度可能会发生变化，形成更为复杂的磁场分布。

如何观察和表示磁感线观察和表示磁感线是研究磁场和研究磁性材料的重要方法。

以下是一些常见的方法：1.铁粉法：将细小的铁粉放置在磁场中，铁粉会受到磁力的作用，排列成磁感线的形状，从而观察和表示磁感线的分布。

2.磁子法：使用磁子，可以在磁场中轻松观察和表示磁感线的分布。

磁子是一种带有箭头的磁性物体，箭头指向磁场的方向。

3.磁力线计：磁力线计是一种专门用于测量和表示磁场的仪器。

它可以直接测出磁感线的分布情况。

磁感线的应用磁感线的研究和应用广泛存在于日常生活和科技领域。

以下是一些常见的应用：1.磁力线在磁共振成像（MRI）中的应用，通过检测磁感线的分布可以获得人体内部的结构信息。

第1节磁场磁感线课程内容要求核心素养提炼1．认识电和磁的联系，知道磁场的概念．2．掌握用磁感线描述磁场的方法．3．掌握用安培定则判断三种电流磁场的方向．1．物理观念：磁场、磁感线、安培定则．2．科学思维：用安培定则判断磁场的方向．一、电和磁的联系1．磁体总存着两个磁极．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引．2.1820年4月，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应．二、磁场磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的．[判断](1)奥斯特实验说明了电流可以产生磁场．(√)(2)单独一个带电体可以只带正电荷，同样单独一个磁体可以只有N极．(×)(3)磁场的基本性质是对磁极或电流有力的作用．(√)三、磁感线1．小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向．2．沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线叫作磁感线．3．在磁体的两极，磁感线较密，表示磁场较强．四、安培定则甲1．通电直导线：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向．(如图甲)2．环形电流：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向．(如图乙)乙丙3．通电螺线管：右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是螺线管内部磁场的方向．(如图丙)[思考]通电的螺线管相当于一个条形磁铁，一端是N极，另一端是S极，把一个小磁针放入螺线管内部，小磁针的N极指向螺线管的哪端？提示小磁针N极的指向是N极受到磁场力的方向，N极受力的方向是该位置的磁感线的方向，在螺线管内部，磁感线方向由S极指向N极．所以小磁针的N极指向螺线管的N极．探究点一磁场和电与磁的联系奥斯特实验：南北方向的直导线放置在小磁针上方，给直导线通电．观察实验现象．(1)导线通电后观察到什么现象？(2)导线仍为南北方向，但让电流方向相反．你观察到磁针转动方向又如何？(3)实验现象说明了什么问题？提示(1)导线通电后发现小磁针转动了．(2)电流反向时，小磁针转动方向相反．(3)实验现象说明了通电导线周围存在磁场，磁场对小磁针有力的作用．奥斯特实验发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系．1．磁场存在：磁体的周围存在磁场，通电导体周围也存在磁场．2．物质性：磁场虽然不是由分子、原子组成的，但是它是客观存在的，具有物质的属性，因此它是一种比较特殊的物质．3．方向性：磁场是有方向的，磁场中某一点磁场的方向，为小磁针位于该点时小磁针N极的受力方向或小磁针静止时N极所指的方向．4．磁场的性质：磁场对放入其中的磁体或通电导体会产生磁力的作用．一位同学设计实验以验证奥斯特实验的结论，以下操作及判断正确的是()A．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向南方B．让电流由东向西流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向北方C．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向东方D．让电流由北向南流过水平放置的直导线，直导线下方的小磁针N极指向西方C[受地磁场的影响，小磁针静止不动时指南北方向，当电流由东向西流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场与地磁场方向相反，则小磁针静止不动或轻拨一下后转动180°而静止，故选项A、B错误；当电流由北向南流过水平放置的直导线时，直导线下方的磁场方向由西向东，故小磁针的N极指向东方，选项C正确，选项D错误．] [题后总结]在导线不通电时，小磁针开始的指向是奥斯特实验成功的关键．[训练1]在做“奥斯特实验”时，下列操作中现象最明显的是()A．导线沿南北方向放置，使磁针在导线的延长线上B．导线沿东南方向放置，使磁针在导线的延长线上C．导线沿南北方向放置在磁针的正上方D．导线沿东西方向放置在磁针的正上方C[把导线沿南北方向放置在地磁场中处于静止状态的小磁针的正上方，通电时小磁针发生明显的偏转，是由于南北方向放置的电流的正下方的磁场恰好是东西方向．故选项C 正确，选项A、B、D错误．]探究点二磁感线和电流周围的磁场如图所示的通电螺线管内部有一小磁针，关于其内部小磁针静止时N极的指向，甲认为“螺线管的右端相当于N极，故小磁针静止时右端为S极”，乙认为“由于螺线管内部磁感线方向由左向右，小磁针静止时N极指向与磁场方向相同，故右端是N极”，你认为谁的看法正确？提示乙的看法正确．因“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”只适用于磁体外部的作用情况，而小磁针静止时N极的指向与磁场方向相同在任何情况下都适用．1．磁感线的特点(1)磁感线是为了形象地描述磁场而假想出来的有方向的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线．(2)磁感线的疏密反映磁场的强弱，磁感线越密的地方表示磁场越强，磁感线越疏的地方表示磁场越弱．(3)磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向．(4)磁感线是闭合曲线，不相交，不相切，也不中断．(5)磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极．2．三种常见的电流的磁感线安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流以导线上任意点为圆心的多组同心圆，越向外越稀疏，磁场越弱环形电流内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管内部为匀强磁场且比外部强，方向由S极指向N极；外部类似条形磁铁，方向由N极指向S极下列关于电场线和磁感线的说法正确的是()A．电场线越密的地方，同一电荷的电势能越大B．电场线方向一定与电荷受力方向相同C．磁感线起始于N极，终止于S极；电场线起始于正电荷，终止于负电荷D．磁感线是闭合曲线，而静电场中电场线不是闭合曲线D[选项A错误：电场线密的地方电场强度E大，电场强度E大的地方电势不一定高，同一电荷的电势能不一定大．选项B错误：电场线上每点的切线方向表示该点电场强度方向，正电荷的受力方向与电场线方向相同，负电荷的受力方向与电场线方向相反．选项C 错误，选项D正确：磁感线是闭合曲线，磁感线在磁体的外部从N极出发回到S极，内部从S极到N极；而静电场中电场线是从正电荷到负电荷，不是闭合曲线．]如图所示，a、b是直线电流的磁场，c是环形电流的磁场，d、e是螺线管电流的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向．解析利用右手螺旋定则，已知电流的方向可判定磁场的方向，也可以通过磁场的方向来确定电流的方向．图a，已知磁场的方向为顺时针方向，则电流垂直纸面向里；图b，电流右侧的磁场方向向外，左侧的磁场方向向里，则电流的方向向下；图c，环形电流从左侧流入，从右侧流出，所以磁场的方向向下；图d，利用右手螺旋定则可以确定螺线管内的磁场的方向向右；图e，螺线管中上边的电流方向向外，下边的电流方向向里，利用右手螺旋定则可以确定螺线管内的磁场的方向向右．答案见解析图[题后总结]利用右手螺旋定则既可由电流的方向判定磁场方向，也能由磁场方向判断电流的方向和线圈的绕法．对于一个通电螺线管，只要知道电流的方向、线圈的绕法、螺线管的N、S极这三个因素中的任意两个，我们就可以根据安培定则判断出另一个．[训练2]关于磁场和磁感线，下列说法正确的是()A．磁场看不见、摸不到，但在磁体周围确实存在着磁场；而磁感线是一种假想曲线，是不存在的B．磁场对放入其中的磁体产生力的作用，当其中没放入磁体时，则无力的作用，也就不存在磁场C．在磁场中画出的磁感线处存在磁场，在磁感线间的空白处不存在磁场D．磁体周围的磁感线是从磁体北极出来，回到南极，所以磁体内部不存在磁场，也画不出来A[磁场是客观存在的物质，磁感线是假想曲线，故选项A正确；磁体周围的磁场中，无论是否放有其他磁体，这个磁场都是客观存在的，故选项B错误；磁感线描述的是磁场的分布情况，它的疏密程度反映着磁场的强弱，密集处磁场强，稀疏处磁场弱，并不是说有磁感线通过的地方就有磁场，没有磁感线通过的地方就没有磁场，故选项C错误；磁感线是闭合曲线，磁体外部有磁场，能画出磁感线，磁体内部也有磁场，也能画出相应的磁感线，故选项D错误．][训练3]如图所示，竖直放置的长直导线通有恒定电流，侧旁小磁针N极的最终指向为()A．平行纸面向右B．平行纸面向左C．垂直纸面向里D．垂直纸面向外D[根据安培定则可知通电直导线右边的磁场垂直纸面向外，小磁针N极受到的磁场力向外，S极向里，则最终N极垂直纸面向外，选项D正确．]。

13.1磁场磁感应线一、教材分析《磁场磁感应线》是普通高中教科书物理必修第三册第十三章第1节的内容。

全文以“指南针”导入，按“电和磁的联系”、“磁场”、“磁感线”、“安培定则”等4个部分的顺序编写，对本节的深入分析为下面几节的学习打下良好的基础。

这样编写的目的是让学生从比较简单的磁体的磁场出发，通过和电进行对比，引入“如何从定性的角度用磁感线对磁场进行描述”。

通过用铁粉的分布认识磁体周围的磁场分布之后，能依次类推，顺畅地认识电流产生的磁场。

二、学情分析学习本节之前，学生在初中时已经对磁场概念有了初步的了解，又由于前面学习了电学的有关知识，因此在学习磁场知识时会比较容易的接受。

但是在学习用磁感线来描述磁场以及相关的几个特殊磁场的磁感线分布时会感到一定的困难，教材给了有关的插图，在“媒体资料”中，提供了相关的磁感线分布的三维动画，教师可以参考使用，有助于学生对磁感线空间形象的准确把握。

三、教学目标（一）物理观念1.了解磁场的产生和磁现象。

2.理解磁场的方向性，知道用磁感线反映磁场的方向。

3.掌握直线电流、环形电流和通电螺线管产生磁场的磁感线空间分布情况。

4.掌握安培定则，并能用安培定则熟练地判定电流、以及电流产生的磁场方向。

（二）科学思维体会物理模型在探索自然规律中的作用，（三）科学探究1.通过实验，认识磁场。

2.通过实验，知道条形磁铁、蹄形磁铁的磁场分布情况，并会用磁感线近似描绘它们的磁场。

3.通过实验，知道通电直导线、螺线管周围的磁感线分布情况。

（四）科学态度与责任体验科学知识在生活和科技中的应用，体会科学·技术·社会·环境的关系。

四、教学重点1.理解磁场的基本性质──力的作用和方向性。

2.掌握安培定则及常见几种磁场的磁感线分布。

五、教学难点磁场的空间分布与磁感线的对应联系。

六、教学流程七、教学过程（一）提出问题，引入新课向同学们展示图片，其中指南针、电磁炉、磁悬浮列车和银行卡都和磁现象有关系。