日期:2022-02-18
這是磁場(chǎng)單元教學(xué)設(shè)計(jì),是優(yōu)秀的物理教案文章,供老師家長(zhǎng)們參考學(xué)習(xí)。
(一)教學(xué)目的
第四節(jié)電流的磁場(chǎng)教案
1.知道電流周圍存在著磁場(chǎng)。
2.知道通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵相似。
3.會(huì)用安培定則判定相應(yīng)磁體的磁極和通電螺線管的電流方向。
(二)教具
一根硬直導(dǎo)線,干電池2~4節(jié),小磁針,鐵屑,螺線管,開(kāi)關(guān),導(dǎo)線若干。
(三)教學(xué)過(guò)程
1.復(fù)習(xí)提問(wèn),引入新課
重做第二節(jié)課本上的圖11-7的演示實(shí)驗(yàn),提問(wèn):
當(dāng)把小磁針?lè)旁跅l形磁體的周圍時(shí),觀察到什么現(xiàn)象?其原因是什么?
(觀察到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因?yàn)榇朋w周圍存在著磁場(chǎng),小磁針受到磁場(chǎng)的磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。)
進(jìn)一步提問(wèn)引入新課
小磁針只有放在磁體周圍才會(huì)受到磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?也就是說(shuō),只有磁體周圍存在著磁場(chǎng)嗎?其他物質(zhì)能不能產(chǎn)生磁場(chǎng)呢?這就是我們本節(jié)課要探索的內(nèi)容。
2.進(jìn)行新課
(1)演示奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電流周圍存在著磁場(chǎng)
演示實(shí)驗(yàn):將一根與電源、開(kāi)關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高,沿南北方向水平放置。將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方和下方,請(qǐng)同學(xué)們觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。
提問(wèn):觀察到什么現(xiàn)象?
(觀察到通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),斷電時(shí)小磁針又回到原來(lái)的位置。)
進(jìn)一步提問(wèn):通過(guò)這個(gè)現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢?
師生討論:通電后導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說(shuō)明通電后導(dǎo)體周圍的空間對(duì)小磁針產(chǎn)生磁力的作用,由此我們可以得出:通電導(dǎo)線和磁體一樣,周圍也存在著磁場(chǎng)。
教師指出:以上實(shí)驗(yàn)是丹麥的科學(xué)家?jiàn)W斯特首先發(fā)現(xiàn)的,此實(shí)驗(yàn)又叫做奧斯特實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明,除了磁體周圍存在著磁場(chǎng)外,電流的周圍也存在著磁場(chǎng),即電流的磁場(chǎng),本節(jié)課我們就主要研究電流的磁場(chǎng)。
板書:第四節(jié)電流的磁場(chǎng)
一、奧斯特實(shí)驗(yàn)
1.實(shí)驗(yàn)表明:通電導(dǎo)線和磁體一樣,周圍存在著磁場(chǎng)。
提問(wèn):我們知道,磁場(chǎng)是有方向的,那么電流周圍的磁場(chǎng)方向是怎樣的呢?它與電流的方向有沒(méi)有關(guān)系呢?
重做上面的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)同學(xué)們觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí),小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化。
提問(wèn):同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象?這說(shuō)明什么?
(觀察到當(dāng)電流的方向變化時(shí),小磁針N極偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化,說(shuō)明電流的磁場(chǎng)方向也發(fā)生變化。)
板書:
2.電流的磁場(chǎng)方向跟電流的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向變化時(shí),磁場(chǎng)的方向也發(fā)生變化。
提問(wèn):奧斯特實(shí)驗(yàn)在我們現(xiàn)在看來(lái)是非常簡(jiǎn)單的,但在當(dāng)時(shí)這一重大發(fā)現(xiàn)卻轟動(dòng)了科學(xué)界,這是為什么呢?
學(xué)生看書討論后回答:
因?yàn)樗沂玖穗姮F(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立的,而是緊密聯(lián)系的,從而說(shuō)明表面上互不相關(guān)的自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的,這一發(fā)現(xiàn),有力推動(dòng)了電磁學(xué)的`研究和發(fā)展。
(2)研究通電螺線管周圍的磁場(chǎng)
奧斯特實(shí)驗(yàn)用的是一根直導(dǎo)線,后來(lái)科學(xué)家們又把導(dǎo)線彎成各種形狀,通電后研究電流的磁場(chǎng),其中有一種在后來(lái)的生產(chǎn)實(shí)際中用途最大,那就是將導(dǎo)線彎成螺線管再通電。那么,通電螺線管的磁場(chǎng)是什么樣的呢?請(qǐng)同學(xué)們觀察下面的實(shí)驗(yàn):
演示實(shí)驗(yàn):按課本圖11-13那樣在紙板上均勻地撒些鐵屑,給螺線管通電,輕敲紙板,請(qǐng)同學(xué)們觀察鐵屑的分布情況,并與條形磁體周圍的鐵屑分布情況對(duì)比。
提問(wèn):同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象?
學(xué)生回答后,教師板書:
二、通電螺線管的磁場(chǎng)
1.通電螺線管外部的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)一樣。
提問(wèn):怎樣判斷通電螺線管兩端的極性呢?它的極性與電流的方向有沒(méi)有關(guān)系呢?
演示實(shí)驗(yàn):將小磁針?lè)旁诼菥€管的兩端,通電后,請(qǐng)同學(xué)們觀察小磁針的N極指向,從而引導(dǎo)學(xué)生判別出通電螺線管的N、S極。
再改變電流的方向,觀察小磁針的N極指向有沒(méi)有變化,從而說(shuō)明通電螺線管的極性與電流的方向有關(guān)。
引導(dǎo)學(xué)生討論后,教師板書:
2.通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向變化時(shí),通電螺線管的磁性也發(fā)生改變。
提問(wèn):采用什么辦法可以很簡(jiǎn)便地判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系呢?同學(xué)們看書、討論,弄清安培定則的作用和判定方法。板書:
三、安培定則
1.作用:可以判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系。
2.判定方法:用右手握住螺線管,讓四指彎向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
教師演示具體的判定方法。
練習(xí):如附圖所示的幾個(gè)通電螺線管,用安培定則判定它們的兩極。
可以引導(dǎo)學(xué)生分別按上圖將導(dǎo)線在鉛筆上繞成螺線管,先弄清螺線管中電流的指向,再用安培定則判定出兩端的極性。
通過(guò)以上練習(xí),強(qiáng)調(diào):螺線管的繞制方向不同,螺線管中電流的方向也不同。
3.小結(jié)(略)
4.作業(yè):①完成課本上的“想想議議”。
②課本上的練習(xí)1、2、3題。
【設(shè)計(jì)理念】
磁場(chǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)
構(gòu)建“人文·物理·社會(huì)”三維課堂,在引導(dǎo)學(xué)生探究物理知識(shí)的同時(shí),滲透以人為本的培養(yǎng)理念。讓“研究性學(xué)習(xí)”走進(jìn)課堂,走入學(xué)科教學(xué),切實(shí)增強(qiáng)課堂教學(xué)的開(kāi)放性、
民主性、生成性。釋放學(xué)生心靈,張揚(yáng)學(xué)生個(gè)性,最大限度地發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。井以“隨堂探究卷”為橋,架師生互動(dòng)平臺(tái),提供一種切實(shí)可行的質(zhì)性評(píng)價(jià)手段。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.通過(guò)了解我國(guó)古代的磁文明,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情;
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,了解磁體特性、感知磁場(chǎng);
3.知道磁感線,初建模型思想;
4.知道地球周圍有磁場(chǎng)以及地磁場(chǎng)的南北極。
【教學(xué)器材】
磁體、鐵屑、立體磁感線模型、透明薄玻璃板、多媒體、探究卷等。
【教學(xué)過(guò)程】
導(dǎo)語(yǔ):傳承文明,才能發(fā)揚(yáng)文明。
子課題一:“磁”文明(6分鐘)
課題內(nèi)容:追古撫今,以“羅盤的輝煌”映射我國(guó)近代“磁文明的衰落”。
(師語(yǔ))南宋文天祥在抗元失敗后,曾道“臣心一片磁針石,不指南方死不休!”赤子之心溢于言表,除此之外詩(shī)中還蘊(yùn)涵何意?
(生)發(fā)表見(jiàn)解,并在教師指導(dǎo)下,閱讀第46頁(yè)第一自然段,了解我國(guó)的磁文明。
(播放)內(nèi)容一:戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的司南──世界上最早的指南工具;
內(nèi)容二:鑒真東渡(動(dòng)畫),畫面最終定格“鑒真”手中羅盤;
內(nèi)容三:“鴨片戰(zhàn)爭(zhēng)”電影片段。
(低沉的話外音)中國(guó)的磁文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng),但眾所周知,在近代,“磁”文明與華廈文明一起走向了衰落,西方人利用“羅盤”漂洋過(guò)海,用堅(jiān)船利炮打開(kāi)了我們的國(guó)門,華夏文明遭受了前所未有的浩劫,同學(xué)們,“文明的衰落”是殘酷的,今天的我們應(yīng)該……
(生)表決心。(師語(yǔ))心動(dòng)不如行動(dòng),讓我們開(kāi)始有關(guān)“磁”的研究。
(用發(fā)“民族情”引“探究激情”,提升學(xué)生的人文素養(yǎng),滲透“愛(ài)國(guó)主義教育”。)
子課題二:“磁”現(xiàn)象(7分鐘)
課題內(nèi)容:探究有關(guān)的磁現(xiàn)象,并思考產(chǎn)生這些磁現(xiàn)象的本質(zhì)原因。
所用器材:
(學(xué)生)條形磁體兩只、蹄形磁體一只、鐵屑、小磁針、細(xì)線、銅片。
(教師)環(huán)形磁體、圓柱形磁體、鎳幣、相同的小車兩輛。
(師語(yǔ))磁體的形狀有很多,如條形、蹄形、針形等,但不同形狀的磁體有著許許多多的共性。請(qǐng)利用你手邊的器材,結(jié)合課本第47頁(yè)的有關(guān)內(nèi)容探究磁體特性。當(dāng)然,你還可以就你感興趣的問(wèn)題做進(jìn)一步的探究。
(生)探究并歸納。(師)補(bǔ)充探究:磁體對(duì)鎳幣的吸引;將條形磁體置于小車上,再探磁體間相互作用。
(小結(jié))磁體可以吸引鐵、鎳;磁體兩極磁性最強(qiáng);同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引。
(引思)磁體間能發(fā)生相互作用的本質(zhì)原因是什么?
(生)猜想。
(生生、師生合作開(kāi)展科學(xué)探究。經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律的過(guò)程,培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力,激發(fā)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)及猜想意識(shí)。)
子課題三:“磁”本質(zhì)(12分鐘)
課題內(nèi)容:感知磁場(chǎng)及磁場(chǎng)特性。
(生)鑒于元認(rèn)知的缺陷,真正認(rèn)識(shí)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因顯有困難。
(師語(yǔ))既然問(wèn)題太難,那我們就將它暫時(shí)放一放,讓我們先做一組小游戲。
游戲一:讓小磁針動(dòng)起來(lái)。
(生)可能采用的方式:用手撥、用嘴吹、用磁體去靠近小磁針。
(引思)用手撥──是(看得見(jiàn)的)手使小磁針動(dòng),且手與小磁針接觸。
用嘴吹──是(可感知的)空氣使小磁針動(dòng),且空氣與小磁針接觸。
(小結(jié))1.要有物質(zhì)(物體)直接接觸小磁針并產(chǎn)生作用時(shí),小磁針才會(huì)動(dòng)起來(lái);
2.磁體靠近小磁針時(shí),能使小磁針動(dòng),說(shuō)明磁體與磁針間存在著某種物質(zhì)。
(師語(yǔ))這種物質(zhì)叫“磁場(chǎng)”,它是由磁體產(chǎn)生。雖然它看不見(jiàn)、摸不著,但我們可以利用實(shí)驗(yàn)去感知它,包括感知它的某些特性。
游戲二:讓小磁針排隊(duì)。
1.讓幾只小磁針在“條形磁體”周圍“排隊(duì)”。感知磁體周圍的磁場(chǎng)具有方向性(磁場(chǎng)方向的規(guī)定讓學(xué)生自己從書中尋找)。
2.讓很多的小磁針在條形磁體周圍排隊(duì)(投影)。讓學(xué)生用曲線畫出小磁針排隊(duì)路線。
(師語(yǔ))同學(xué)們,你們?cè)跓o(wú)意之中已經(jīng)找到了一種形象化地描述磁場(chǎng)的'方法,你所畫的曲線在物理學(xué)中叫做“磁感線”。不過(guò),老師要提醒你:磁感線只是假想的物理模型,實(shí)際并不存在。
3.利用立體磁感線模型板上的小磁針在磁體周圍空間排隊(duì),讓學(xué)生了解磁場(chǎng)空間性。
(師)補(bǔ)充探究:將透明薄玻璃板置于條形、蹄形磁體之上,在板上均勻撒上鐵屑,輕輕敲擊玻璃板,直至鐵屑形成條紋狀。讓學(xué)生再次整體感知磁場(chǎng)特性。
(用游戲打開(kāi)學(xué)生主動(dòng)探究心向,在探究中領(lǐng)悟磁的本質(zhì),并尋找到一種描述磁場(chǎng)的方式,此步很好地體現(xiàn)了本課的設(shè)計(jì)理念“釋放學(xué)生心靈,張揚(yáng)學(xué)生個(gè)性”。化難為易,突破本課重難點(diǎn)。)
子課題四:“磁”模型(9分鐘)
課題內(nèi)容:再認(rèn)“磁感線”這一重要的物理模型價(jià)值。
(閱讀探究)指導(dǎo)學(xué)生閱讀、分析第49頁(yè)圖8.1-7,找出磁感線的分布規(guī)律。領(lǐng)悟磁感線可形象具體地描述磁場(chǎng)分布特征。
(實(shí)驗(yàn)探究)指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)確定圖8.l-8中同名、異名磁極間磁感線的方向,了解磁感線應(yīng)從磁體N極出發(fā),回到S極。
(模型探究):地磁場(chǎng)模型(將第49頁(yè)圖8.1-9設(shè)計(jì)成立體動(dòng)畫)。
(生)利用磁感線分析地磁場(chǎng)的特征,再認(rèn)“磁感線”模型的價(jià)值。
(注重科學(xué)探究,提倡學(xué)生方式多樣化,滲透科學(xué)研究方法的指導(dǎo),讓學(xué)生體會(huì)物理模型在物理研究中的價(jià)值。)
子課題五:“磁”應(yīng)用(6分鐘)
1.探究如何磁化鋼針;2.思考磁體在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。
(從知識(shí)走向應(yīng)用,從物理走向社會(huì)。)
【小結(jié)與延展】(5分鐘)
(生)反思探究中的收獲和缺陷,提出自己的感悟并作評(píng)估、交流。
(師生)共同構(gòu)建多維度課堂小結(jié),并為下一步探究方向作出設(shè)想,如地磁產(chǎn)生原因;除磁體外,有無(wú)其他方式產(chǎn)生磁場(chǎng)等。
(反思是督查、檢測(cè)、調(diào)整的重要舉措,感悟是實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移、能力內(nèi)化必由之路,通過(guò)師生交流設(shè)置“課堂留味”,以收“課雖停而思未止之效”。)
結(jié)語(yǔ):沈括遺風(fēng)應(yīng)猶在,敢教華夏換新顏!
(導(dǎo)語(yǔ)、結(jié)語(yǔ)遙相呼應(yīng),樹立“為中華崛起而讀書”之愛(ài)國(guó)理念,再激探究激情。)
【板書設(shè)計(jì)】
(構(gòu)筑立體知識(shí)樹,融“認(rèn)知、探究、方法”于一體,便于學(xué)生進(jìn)行信息的再加工)
附:探究卷主要欄目及內(nèi)容簡(jiǎn)介
一、磁場(chǎng)
(一)從歷史到今天,內(nèi)容見(jiàn)子課題一。
(二)從現(xiàn)象到“本質(zhì)”。內(nèi)容見(jiàn)子課題二、三。
(三)從抽象到“具體”,內(nèi)容見(jiàn)子課題四。
(四)從 知識(shí)到應(yīng)用,內(nèi)容見(jiàn)子課題五。
在課后………
1.完善你的探究卷,繼續(xù)“動(dòng)手動(dòng)腦”學(xué)物理。2.寫一點(diǎn):“老師,我想對(duì)你說(shuō)……”
評(píng)價(jià)欄:含“自評(píng)”“他評(píng)”“師評(píng)”。
探究卷編制注意點(diǎn):注重過(guò)程,用語(yǔ)貼近學(xué)生,知識(shí)體系明朗,輔以適當(dāng)?shù)募?lì)語(yǔ)。
(探究卷的作用:課堂上架師生互動(dòng)平臺(tái),課后提供一種有效的信息再處理方式,并給教師提供一種切實(shí)可行的、有效的質(zhì)性評(píng)價(jià)手段。)
一、教材分析
磁場(chǎng)的概念比較抽象,應(yīng)對(duì)幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)使學(xué)生加以了解認(rèn)識(shí),學(xué)好本節(jié)內(nèi)容對(duì)后面的磁場(chǎng)力的分析至關(guān)重要。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道什么叫磁感線。
2.知道幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)(條形、蹄形,直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管)及磁感線分布的情況
3.會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向。
4.知道安培分子電流假說(shuō),并能解釋有關(guān)現(xiàn)象
5.理解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的概念,明確兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)
6.理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
(二)過(guò)程與方法
通過(guò)實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動(dòng)手(運(yùn)用安培定則)、類比的方法加深對(duì)本節(jié)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、分析的能力.
2.培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力.
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
1.會(huì)用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向.
2.正確理解磁通量的概念并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算
四、學(xué)情分析
磁場(chǎng)概念比較抽象,學(xué)生對(duì)此難以理解,但前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了電場(chǎng),可采用類比的方法引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。
五、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)演示法,講授法
六、課前準(zhǔn)備:
演示磁感線用的磁鐵及鐵屑,演示用幻燈片
七、課時(shí)安排:1課時(shí)
八、教學(xué)過(guò)程:
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
(二)情景引入、展示目標(biāo)
要點(diǎn):磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向。
[啟發(fā)學(xué)生思考]電場(chǎng)可以用電場(chǎng)線形象地描述,磁場(chǎng)可以用什么來(lái)描述呢?
[學(xué)生答]磁場(chǎng)可以用磁感線形象地描述.----- 引入新課
(老師)類比電場(chǎng)線可以很好地描述電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向,同樣,也可以用磁感線來(lái)描述磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向
(三)合作探究、精講點(diǎn)播
【板書】1.磁感線
(1)磁感線的定義
在磁場(chǎng)中畫出一些曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致,這樣的曲線叫做磁感線。
(2)特點(diǎn):
A、磁感線是閉合曲線,磁鐵外部的磁感線是從北極出來(lái),回到磁鐵的南極,內(nèi)部是從南極到北極.
B、每條磁感線都是閉合曲線,任意兩條磁感線不相交。
C、磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。
D、磁感線的疏密程度表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀,加深對(duì)磁感線的認(rèn)識(shí)。同時(shí)與電場(chǎng)線加以類比。
【注意】①磁場(chǎng)中并沒(méi)有磁感線客觀存在,而是人們?yōu)榱搜芯繂?wèn)題的方便而假想的。
②區(qū)別電場(chǎng)線和磁感線的不同之處:電場(chǎng)線是不閉合的,而磁感線則是閉合曲線。
2.幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線的演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、通電環(huán)形電流、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵)各自的磁感線的分布情況(磁感線的走向及疏密分布)。
②用投影片逐一展示:條形磁鐵(圖1)、蹄形磁鐵(圖2)、通電直導(dǎo)線(圖3)、通電環(huán)形電流(圖4)、通電螺線管以及地磁場(chǎng)(簡(jiǎn)化為一個(gè)大的條形磁鐵) (圖5)、
(1)條形、蹄形磁鐵,同名、異名磁極的磁場(chǎng)周圍磁感線的分布情況(圖1、圖2)
(2)電流的磁場(chǎng)與安培定則
①直線電流周圍的磁場(chǎng)
在引導(dǎo)學(xué)生分析歸納的基礎(chǔ)上得出
a直線電流周圍的磁感線:是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓,這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上.(圖3)
b直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來(lái)判定:用右手握住導(dǎo)線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向.
②環(huán)形電流的磁場(chǎng)
a環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線:是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線,在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上,磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直(圖4)。
[教師引導(dǎo)學(xué)生得]
b環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來(lái)判定:讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向.
③通電螺線管的磁場(chǎng).
a通電螺線管磁場(chǎng)的磁感線:和條形磁鐵外部的磁感線相似,一端相當(dāng)于南極,一端相當(dāng)于北極;內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行,方向由南極指向北極,并和外部的磁感線連接,形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線(圖5)
b通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系,也可用安培定則來(lái)判定:用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致,則大拇指所指的方向就是螺線管的北極(螺線管內(nèi)部磁感線的方向).
③電流磁場(chǎng)(和天然磁鐵相比)的特點(diǎn):磁場(chǎng)的有無(wú)可由通斷電來(lái)控制;磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換;磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來(lái)控制。
【說(shuō)明】由于后面的安培力、洛倫茲力、電磁感應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度密切相關(guān),幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線的分布是一個(gè)非常基本的內(nèi)容,不掌握好,對(duì)后面的學(xué)習(xí)有很大影響。
3.安培分子電流假說(shuō)
(1)安培分子電流假說(shuō)
對(duì)分子電流,結(jié)合環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的知識(shí)及安培定則,以便學(xué)生更容易理解“它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極”,這句話;并應(yīng)強(qiáng)調(diào)“這兩個(gè)磁極跟分子電流不可分割的聯(lián)系在一起”,以便使他們了解磁極為什么不能以單獨(dú)的N極或S極存在的道理。
(2)安培假說(shuō)能夠解釋的一些問(wèn)題
可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機(jī)做好磁化和退磁的演示實(shí)驗(yàn),加深學(xué)生的印象。舉生活中的例子說(shuō)明,比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【說(shuō)明】“假說(shuō)”,是用來(lái)說(shuō)明某種現(xiàn)象但未經(jīng)實(shí)踐證實(shí)的命題。在物理定律和理論的建立過(guò)程中,“假說(shuō)”,常常起著很重要的作用,它是在一定的觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上概括和抽象出來(lái)的。安培分子電流的假說(shuō)就是在奧斯特的實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下,經(jīng)過(guò)思維發(fā)展而產(chǎn)生出來(lái)的。
(3)磁現(xiàn)象的電本質(zhì):磁鐵和電流的磁場(chǎng)本質(zhì)上都是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的.
4.勻強(qiáng)磁場(chǎng)
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng):如果磁場(chǎng)的某一區(qū)域里,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同,這個(gè)區(qū)域的磁場(chǎng)叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線是一些間隔相同的平行直線。
(2)兩種情形的勻強(qiáng)磁場(chǎng):即距離很近的兩個(gè)異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場(chǎng);相隔一定距離的兩個(gè)平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時(shí),其中間區(qū)域的磁場(chǎng)P87圖3.3-7,圖3.3-8。
5.磁通量
(1)定義: 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與線圈面積S的乘積,叫穿過(guò)這個(gè)面的磁通量(是重要的基本概念)。
(2)表達(dá)式:φ=BS
【注意】①對(duì)于磁通量的計(jì)算要注意條件,即B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)或可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,S是線圈面積在與磁場(chǎng)方向垂直的平面上的投影面積。
②磁通量是標(biāo)量,但有正、負(fù)之分,可舉特例說(shuō)明。
(3)單位:韋伯,簡(jiǎn)稱韋,符號(hào)Wb 1Wb = 1T•m2
(4)磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種定義(磁通密度):即B =φ/S
上式表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過(guò)單位面積的磁通量,并且用Wb/m2做單位(磁感應(yīng)強(qiáng)度的另一種單位)。所以:1T = 1 Wb/m2 = 1N/A•m
(三)小結(jié):對(duì)本節(jié)各知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)要的小結(jié)。
(四)反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)
1.如圖所示,放在通電螺線管內(nèi)部中間處的小磁針,靜止時(shí)N極指向右.試判定電源的正負(fù)極.
解析:小磁針N極的指向即為該處的磁場(chǎng)方向,所以在螺線管內(nèi)部磁感線方向由a→b,根據(jù)安培定則可判定電流由c端流出,由d端流入,故c端為電源的正極,d端為負(fù)極.
注意:不要錯(cuò)誤地認(rèn)為螺線管b端吸引小磁針的N極,從而判定b端相當(dāng)于條形磁鐵的南極,關(guān)鍵是要分清螺線管內(nèi)、外部磁感線的分布.
2.如圖所示,當(dāng)線圈中通以電流時(shí),小磁針的北極指向讀者.學(xué)生確定電流方向.
答案:電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?
(五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)
九、板書設(shè)計(jì)
磁感線:人為畫出,可形象描述磁場(chǎng)
幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng):安培定則:讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。
勻強(qiáng)磁場(chǎng):磁場(chǎng)中各處電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等方向相同。其磁感線是一些間隔均勻的平行直線。
磁通量:B與S的乘積,單位是韋伯,也叫磁通密度。
教學(xué)目的:
1、復(fù)習(xí)初中所學(xué)有關(guān)磁場(chǎng)知識(shí)(磁場(chǎng)的作用、磁感線)
2、知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的
3、知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感線分布情況
4、理解安培定則(左手螺旋定則)
能力目標(biāo):通過(guò)小組合作研究,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力,觀察、分析和綜合能力,使學(xué)生嘗試、了解科學(xué)研究的基本方法
重點(diǎn):通過(guò)學(xué)生探究,老師講解,弄清條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管磁感線分布情況
難點(diǎn):理解安培定則
教學(xué)方法:通過(guò)學(xué)生探究,教師演示實(shí)驗(yàn),多媒體展示,使學(xué)生了解各種磁場(chǎng)的磁感線分布情況,理解安培定則
課時(shí)數(shù):一課時(shí)
教學(xué)過(guò)程:
一、復(fù)習(xí)鞏固初中已學(xué)過(guò)磁場(chǎng)的有關(guān)知識(shí):
磁鐵有N、S兩極,同名磁鐵相互排斥,異名磁鐵相互吸引
磁鐵間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的
磁鐵在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng),磁場(chǎng)是一種物質(zhì)
磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,磁場(chǎng)在各點(diǎn)的方向形象地用磁感線來(lái)表示
[回顧練習(xí)]
用磁感線形象地描述條形磁鐵、蹄形磁鐵所激發(fā)的磁場(chǎng)
[引導(dǎo)回憶](méi)
磁感線有以下特點(diǎn):
1、磁感線的疏密表示各點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱,磁感線在某點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)的方向,也是小磁針在該點(diǎn)的N極指向
2、磁感線在空中不相交
3、磁鐵外部磁感線方向是:N→S
※磁鐵內(nèi)部也有磁場(chǎng),其磁感線方向:S→N
磁鐵內(nèi)部、外部磁感線條數(shù)一樣多,磁感線是閉合曲線
二、講解新課
1、引入新課:磁鐵能夠激發(fā)磁場(chǎng),使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電和磁有許多相似之處,電流是否能在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng),使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢?
[探究課題] 研究電流周圍是否存在磁場(chǎng)
器材:小磁針一個(gè)、電池一節(jié)、導(dǎo)線一根、橡皮擦一個(gè)(自備)
探究方式:分組研究、觀察、討論
現(xiàn)象:通電時(shí),小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)
[多媒體展示] 奧斯特實(shí)驗(yàn)
結(jié)論:電流能在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng),并對(duì)磁極產(chǎn)生作用
2、講解磁極對(duì)電流的作用
[演示實(shí)驗(yàn)] 演示磁極對(duì)電流的作用
實(shí)驗(yàn)器材:電池兩個(gè)、線圈、蹄形磁鐵、電鍵、導(dǎo)線、鐵架臺(tái)(帶鐵夾)
現(xiàn)象:通電后,靜止的線圈在磁極中發(fā)生了擺動(dòng)
結(jié)論:磁極對(duì)電流可以產(chǎn)生力的作用(通過(guò)磁場(chǎng))
3、講解電流和電流的相互作用
[多媒體展示] 兩條平行直導(dǎo)線,當(dāng)通以同向或反向電流時(shí),兩導(dǎo)線間相互作用
※為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更直觀,便于觀察,兩平行直導(dǎo)線用錫箔紙圓筒代替
現(xiàn)象:通以同向電流時(shí),它們相互吸引
通以反向電流時(shí),它們相互排斥
結(jié)論:電流和的電流之間可以通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用
[小結(jié)] 磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都可以通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用;磁極和電流都可以在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng)。
4、講解各種磁場(chǎng)的方向、磁感線
初中主要講解了條形磁鐵、蹄形磁鐵周圍磁場(chǎng),本節(jié)課繼續(xù)討論電流激發(fā)的磁場(chǎng),研究電流激發(fā)的.磁場(chǎng)的磁感線方向和電流方向間關(guān)系。
a:直線電流的磁場(chǎng):
[多媒體展示] 進(jìn)一步分析奧斯特實(shí)驗(yàn)
直線電流的磁場(chǎng)的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓,這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。
安培定則:用右手握住導(dǎo)線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向即為磁感線的環(huán)繞方向。
b:環(huán)形電流的磁場(chǎng):
[探究課題] 研究環(huán)形電流內(nèi)部、外部磁感線方向和環(huán)形電流方向關(guān)系。
器材:小磁針一枚、電池一節(jié)、導(dǎo)線一根、橡皮擦一個(gè)(自備)
探究方式:分組研究、教師引導(dǎo)分析
現(xiàn)象:通電后,小磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),環(huán)形導(dǎo)線內(nèi)部和外部小磁針偏轉(zhuǎn)方向相反。
安培定則:讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。
c:通電螺線管的磁場(chǎng):
[多媒體展示] 螺線管通電后,螺線管上、中、下部的小磁針偏轉(zhuǎn)情況。
通電螺線管的磁感線和條形磁鐵的磁感線類似
外部是從北極出來(lái),進(jìn)入南極;內(nèi)部磁感線跟螺線管的軸線平行,方向由南極指向北極
內(nèi)部、外部磁感線相連,形成環(huán)繞電流的閉合曲線
安培定則:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致,大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。
[小結(jié)] 不僅磁鐵可在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng),電流也可在周圍空間激發(fā)磁場(chǎng),電流的方向和磁感線的方向關(guān)系用安培定則判斷。
三、練習(xí)
[討論] 通電螺線管通電后,螺線管長(zhǎng)度和通電前相比,有無(wú)變化?如何變化?
磁場(chǎng)高中物理教學(xué)反思
本節(jié)講解了兩個(gè)重要概念一個(gè)是磁場(chǎng),另一個(gè)是磁感線.本節(jié)的特點(diǎn)是比較抽象,磁場(chǎng)是客觀存在的卻看不到,磁感線本身是不存在的,為了分析看不到的磁場(chǎng)用磁感線這一概念描述,而畫出的. 本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是建立磁感線的概念.強(qiáng)調(diào)磁感線是人們?yōu)樾蜗蟊硎敬艌?chǎng)而假定的一組曲線,其實(shí)并不存在。
本節(jié)的磁場(chǎng)、磁感線教學(xué)相對(duì)比較抽象,磁場(chǎng)雖然存在但是看不到,也摸不著引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)空間想象就顯得很重要,所以必須做好演示實(shí)驗(yàn),同時(shí)利用投影,巧設(shè)提問(wèn),使學(xué)生的觀察方向化.通過(guò)改變小磁針位置觀察其指向的變化,通過(guò)鐵屑磁化后在磁場(chǎng)的分布感受磁場(chǎng)的存在和磁場(chǎng)的分布.讓學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)磁場(chǎng).通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)學(xué)到探找科學(xué)規(guī)律的途徑.通過(guò)小磁針的不同轉(zhuǎn)向,說(shuō)明磁場(chǎng)的存在;通過(guò)鐵屑磁化后在磁場(chǎng)的分布形象看到磁體空間磁場(chǎng)的分布.人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)想到用一組曲線——磁感線.利用多媒體將現(xiàn)象重復(fù),組合;學(xué)生類比理解很快明確各種情況下磁體周圍磁場(chǎng)的分布,并用磁感應(yīng)線來(lái)描述。
明確強(qiáng)調(diào)磁場(chǎng)的客觀存在和磁感線并不存在只是人們?yōu)榱诵蜗竺枋龃艌?chǎng)想到一組假想的曲線,讓學(xué)生會(huì)觀察并學(xué)會(huì)分析和歸納。這比記住什么是磁場(chǎng)、什么是磁感線更重要。磁場(chǎng)看不見(jiàn),摸不著,很抽象,因此,選用實(shí)驗(yàn)的方法,盡可能使內(nèi)容形象化。講授的關(guān)鍵是:第一、緊扣磁場(chǎng)的基本性質(zhì)——磁場(chǎng)對(duì)放入其中的磁體產(chǎn)生力的作用,且具有方向性;第二、做好演示實(shí)驗(yàn),有層次地培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和抽象思維能力;第三、類比空氣流動(dòng)成風(fēng)、磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用,說(shuō)明看不見(jiàn)、摸不著的東西也是可以認(rèn)識(shí)的,使學(xué)生認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)的存在,滲透科學(xué)的思維方法。
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