资源简介

(共40张PPT)
探究：通电螺线管外部磁场的方向
第二节
第十八章 磁及其相互作用
（沪科版）九年级
全
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
想一想
05
新知探究
06
实验探究
07
分析讨论
11
课堂小结
10
练习与应用
09
知识拓展
08
归纳总结
课标解读
根据《义务教育物理课程标准》，探究通电螺线管外部磁场的方向的相关要求如下： 通过实验，了解电流周围存在磁场，探究并了解通电螺线管外部磁场的方向，了解磁场方向和电流方向有关，能用安培定则判断通电螺线管的磁场方向，以及能判断电流方向、磁场方向、小磁针方向三者关系等。
学习目标
1.能完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验，能按要求完成实验报告；
2.能认识电流周围存在磁场，知道通电螺线管外部磁场的方向，能认识电磁铁在生产生活中的应用。
激趣导入
视频：电磁起重机
想一想
思考：工厂里能吊起万吨钢材的电磁起重机，核心就是一个通电螺线管。大家想过吗？要让它精准吸起或放下钢材，必须控制好磁场——那这个螺线管外部的磁场方向，到底由什么决定呢？
一、从奥斯特实验说起
1.奥斯特实验
新知探究
奥斯特（H. C. Oersted，1777—1851，丹麦物理学家、化学家。
新知探究
这个实验揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门。
1820 年 4 月的一天，奥斯特在做物理实验时，无意中让通电导线靠近小磁针时，发现小磁针发生了偏转这就是奥斯特实验。
实验探究
实验一：将一根直导线平行地放在静止小磁针的上方，观察直导线通、断电时小磁针的偏转情况；你观察到什么现象？能说明什么问题？
导线
模拟奥斯特实验的示意图
分析讨论
现象：通电时，小磁针发生偏转，断电时，小磁针又回到原来的位置；
这个现象表明，通电导体（也可说通电导线）周围存在着磁场，这被称为电流的磁效应。
断电
通电
实验二：改变电流方向，重复实验一的操作，再观察小磁针。又观察到什么现象？能说明什么问题？
现象：改变电流方向时，小磁针的偏转方向也发生改变。
说明：电流的磁场方向与电流的方向有关。
实验探究
新知探究
视频：奥斯特实验
新知探究
注意事项：
1.通电前，导线必须与小磁针平行放置，小磁针放置在南北向。因为小磁针受地磁场作用，静止在南北方向，便于比较通电前后小磁针偏转情况。
2. 为了保护电路，实验时间不宜过长，应及时切断电路。
新知探究
二、实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
螺线管:将导线绕在圆筒上，可做成一个螺线管（也叫线圈）。
下面，我们探究一下通电螺线管的磁场是什么样的？
实验探究
实验：探究通电螺线管外部磁场的方向
1.实验目的
（1）探究通电螺线管外部磁场分布的特点。
（2）探究通电螺线管外部磁场的方向。
2.实验设计
方法1：为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，可采用在玻璃板上撒铁屑的办法来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点；
方法2：利用小磁针在磁场中的指向来推断通电螺线管周围的磁场方向。
3. 实验器材和电路图
螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑和小磁针。
实验探究
4.实验步骤
（1）在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。
（2）按照电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况。
实验探究
视频：用铁屑研究通电螺线管外部的磁场。
实验探究
归纳总结
结论：通电螺线管的外部磁场和条形磁体的磁场相似，通电螺线管也有N极和S极。
（3）换一个有更多匝数的螺线管，将小磁针放置在螺线管附近，未通电时观察小磁针 N 极指向。闭合开关，观察并记录小磁针 N 极指向的变化。改变电流方向，再观察并记录小磁针 N 极指向的变化。
N
S
N
S
a
b
实验探究
视频：通电螺线管的磁场方向
实验探究
归纳总结
结论：通电螺线管两端的磁极与电流方向有关，改变电流方向，小磁针 N 极指向也发生变化。
N
S
N
S
a
b
依据上面电流方向判断磁极方向，请同学们交流讨论，尝试用自己的手指来描述电流方向与磁极的关系。
分析讨论
安培定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
N
S
判断通电螺线管的磁极
分析讨论
5.反思交流
（1）通电螺线管周围的铁屑分布与哪种磁体的铁屑分布类似？为什么？
参考答案：通电螺线管周围的铁屑分布与条形磁体周围的铁屑分布类似。
因为通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，所以其周围的铁屑分布也呈现出与条形磁体类似的特征。
（2）通电螺线管内部的磁场方向是怎样的？设计实验验证你的猜想。
猜想：通电螺线管内部的磁场方向与外部指向相反。
视频：改进实验在实验步骤（3）中探究磁场分布时，在螺线管的内部也放置小磁针。
分析讨论
归纳总结
6.实验结论
大量实验表明：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；通电螺线管的磁极与电流的方向有关。
安培定则
右手
右手
I
I
I
I
新知探究
三、电磁铁在生产生活中的应用
1.在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。
新知探究
2.电磁铁的应用
（1）电磁铁在生产生活中有很多应用，电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机、磁浮列车中都用到了电磁铁。
我们日常生活中的电铃、电冰箱、吸尘器中也都有电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里的感应式冲水器阀门，也都由电磁铁控制。
磁浮列车
新知探究
（2）电磁起重机
电磁起重机的主要部件是电磁吸盘，内部由电磁铁构成。接通电源，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电源，磁性消失，钢铁物品就被放下来了。
新知探究
（3）电磁继电器
高压工作电路
低压控制电路
A
B
C
D
E
电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括低压控制电路和高压工作电路两个部。
新知探究
电磁继电器工作原理视频
知识拓展
视频：自制电磁铁
迷你实验室
练习与应用
1. 关于电磁学的知识，下列说法错误的是（　　）
A．奥斯特发现了电流的磁效应
B．通电导体周围存在真实的磁感线
C．磁极间的相互作用都是通过磁场发生的
D．司南能指南北是因为受到地磁场的作用
B
练习与应用
2.如图所示，开关闭合后，下列判断正确的是（　　）
A．可自由转动的小磁针不发生偏转
B．通电螺线管右端为N极
C．通电螺线管中可以将铜棒磁化
D．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场相似
B
练习与应用
3.由通电螺线管的磁感线方向可知 ， 螺线管的左端为______极 ， 电流表的上端为螺线管的左端为______接线柱， 静止的小磁针的右端为螺线管的左端为______极。
N
正
S
课堂小结
1.奥斯特的实验表明：通电导体和磁体一样，周围也存在着磁场。
2.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；通电螺线管的磁极与电流的方向有关。通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系可用右手螺旋定则(安培定则)来判定。
3、安培定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
4.电磁铁在生产生活中的应用
作业布置
1.如图利用电池、导线、开关、铁棒、大头针、木板、车轮等器材制作一个电磁起重机。
组装好电路后，将电池、开关以及缠绕在铁棒上的多匝线圈串联在一起，再用木板和车轮做成车架，将装好的电路固定在车架上，电磁铁安装在吊臂前端。感受一下你的电磁起重机有多大力量，看看它能吸引多少大头针？请写出制作报告。
作业布置
2. 请完成“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验报告，在报告中展示实验设计的电路图、记录的实验信息以及实验步骤对应的结论等。
3. 完成课后巩固练习。
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