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《 第十六章 二、电流的磁场》研学案
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【课题】 第十六章 二、电流的磁场
【教学目标】
知识与技能：
通过探究活动，知道通电导线周围存在着磁场，并初步认识通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。
通过实验探究，知道通电螺线管的外部磁场与条形磁铁的外部磁场相似。
通过实验，学会判断掌握通电螺线管的外部磁场方向的方法，学会安培定则。
了解电磁铁的特性。
了解电磁继电器的结构和工作原理。
过程与方法：
通过实验、合作科学探究的过程，来引导学生探究物理知识的规律，培养合作意识、分析和解决问题和科学探究的能力。
通过电磁现象的探究，掌握规律，逐步培养分析解决生活实际应用的能力。
情感态度价值观：
通过实验，激发和培养学生学习电磁转换知识的兴趣。
通过联系生活实际，体验从生活到物理、再从物理走向生活走向社会的理念。
培养学生科学严谨的科学探究精神和团结合作的团队精神，感受蕴含的物理现象和规律，体验物理的魅力。
【教学重难点】
重点：电流磁效应，安培定则，探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关，电磁继电器的工作原理。
难点：设计探究通电螺线管外部磁场的实验和引导学生实验。
【教学方法】讲授法、讨论法、实验探究法
【教学器材】电源、开关、导线、粗直导线、小灯泡、滑动变阻器、螺线管、小磁针、电磁铁、2枚铁钉、漆包线、电磁继电器演示器材、投影。
【教学过程】
新课导入
1.电流的磁效应
演示实验1：铁钉不能吸引大头针，但绕上线圈通电后，就能吸引大头针。
联系前面所学，作出猜想（电能生磁吗？）。
演示实验2：一根直导线平行放置于小磁针上方，研究通电时看到的现象。
小磁针偏转，（联系前面所学，受到磁场的作用），哪儿来的磁场？
分析讨论：通电的导线周围存在着磁场（电生磁）
演示实验3：改变直导线中电流的方向，小磁针的偏转方向发生改变。
结论：通电通电导线周围存在磁场，其方向与电流的方向有关。
电流的磁效应：电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，这是丹麦物理学家奥斯特在1820年发现的。上述实验称为奥斯特实验。
2.通电螺线管周围的磁场（安培定则）
演示实验4：将导线弯成螺旋状螺线管，通电后发现小磁针会 ？
说明通电螺线管周围也有磁场。
设计实验探究：通电螺线管周围的磁场的方向和分布。
分析讨论：通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。
通电螺线管周围的磁场方向与电流方向有关。用安培定则判定：用 右手握住螺线管，让四指弯曲所指的方向与螺线管中电流方向一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。（右手螺旋定则）
举例应用（1）利用安培定则判断a图通电螺线管的磁极
（2）利用安培定则判断b图电源的正负极
3.电磁铁及其应用
演示实验5：制作电磁铁。
电磁铁由线圈和铁芯组成。
演示实验6：探究电磁铁的磁场强弱和磁极性质的影响因素。如图所示，讨论分析实验设计目的和结论。
乙两次实验说明：电磁铁的磁性有无与有无电流有关；
丙两次实验说明：电磁铁的磁性强弱与电流大小有关；
丁两次实验说明：电磁铁的磁性强弱与线圈匝数多少有关；
总结特点：电磁铁的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关。匝数越多，电流越大时，电磁铁磁性越强．
演示实验7：改变电流方向，靠近小磁针，观察分析实验现象，说明：电磁铁的磁极性质与电流方向有关。
讨论：与永磁铁相比，电磁铁有以下优点：
(1)电磁铁的磁性有无可由通断电控制．
(2)电磁铁的磁性强弱可由电流大小控制．
(3)电磁铁的磁极性质可由电流方向控制．
4.介绍和研究电磁继电器
展示电磁继电器，了解其构造。
1．电磁继电器实质上就是一种利用电磁铁来控制受控电路的开关．
2．电磁继电器的构造：观察教材中图16－19，A是电磁铁，B是衔铁，C是弹簧，D是动触点，E是静触点．
3.电磁继电器工作电路可分为控制电路和受控电路两部分。
实物和动画展示其工作过程和原理。
举例演示电磁继电器的实际应用（水位控制、温度控制）。
回顾总结。
新知应用
1.电流周围存在 ，其方向与 有关，这就是电流的磁效应。这个现象最早是由丹麦物理学家 发现的。
2.如图1所示的实验现象表明：通电螺线管的外部磁场与 磁
体的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个 ，
通电螺线管周围的磁场方向与 有关，可用 定则
来判定．其方法是用_____手握住通电螺线管，让_________的方向
与电流的方向一致，那么大拇指所指的那端就是螺线管的__________。 图1
3.如图2所示，为电流及其磁场的磁感线分布图示，其中正确的是（ ）
图2
A、图(a)和图(b) B、图(b)和图(d) C、图(a)和图(d) D、只有图(c)
4.电磁铁就是　　　　　　　　　　　。它的优点在于：可用　　　　　　　控制磁性的有无；可用　　　　　　　控制磁性的强弱；可用　　　　　　　控制磁极的极性．
5.电磁继电器就是利用___________控制工作电路通断的开关，利用电磁继电器可以通过控制_______压电路的通断间接地控制高压电路的通断。
6.如图3所示，是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块A时， （红/绿）灯亮；当水位未达到金属块A时， （红/绿）灯亮。
图3
答案：1.磁场、电流方向、奥斯特 2.条形磁体、磁极、右、四指弯曲、N 3.D 4.带有铁芯的螺线管、通断电、电流大小、电流方向 5.电磁铁、低 6.红、绿
【课后作业】
二、电流的磁场
1．丹麦物理学家奥特斯发现 ( )
A．电流具有热效应 B．电流周围存在磁场
C．电磁感应现象 D．通电导体在磁场中受力的作用
2．比较图1甲和图1乙可知，导体中有电流时，小磁针_________(填“偏转”或“不偏转”)，这说明_____________________．比较图乙和图丙可以看到，导体中电流方向改变时，小磁针的偏转方向_________(填“改变”或“不改变”)，这说明：____________________．
图1
3．标出图2中通电螺线管的N极和S极，并回答下列问题．
图2 图3
(1)通电螺线管外部的磁场和__________的磁场一样；
(2)通电螺线管两端的极性跟__________方向有关，可以用__________来判定．其方法是：用___________(左／右)手握住通电螺线管，让__________的方向与电流方向一致，那么大拇指所指的那端就是螺线管的_________极．
4．标出图3中通电螺线管的电流方向．
5．通电螺线管通电时，小磁针的指向如图所示，请在图4中标出通电螺线管的N极、电源的正极．
6．请在下右图中标明通电螺线管的N、S极以及磁感线的方向．
图4 图5 图6
7．通电螺线管T旁边的小磁针静止时的指向如图6所示，试在图中画出螺线管的绕线方向．
8．在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”的实验中，小明用相同的漆包线和铁钉绕制成电磁铁A和B，设计了如图7所示的电路．
(1)电磁铁A、B串联的目的是___________________________．
(2)闭合开关S后．分析图中的现象，得出的结论是：
_________________________________________________________。
(3)B铁钉的钉尖是 极．若让B铁钉再多吸一些大头针，
滑动变阻器的滑片P应向_________ (左/右)端移动． 图7
9.电磁铁优点：①磁性有无可由 控制。
②磁性强弱可由 和 控制。
③磁极性质可由 控制。
10．如图8所示，当开关S断开时，螺线管_______(填
“有”或“无”)磁性，闭合开关后螺线管_______(填
“有”或“无”)磁性；滑动变阻器的滑片P向右滑动
时磁性将_______(填“变强”“不变”或“变弱”)；若
保持滑片P位置不动，将软铁棒A插入螺线管中，磁
性将_______(填“变强”或“变弱”)．此外，磁性强
弱还和螺线管的________有关，磁场方向和_________有关． 图8
11．如图9所示，当闭合开关，且将滑动变阻器的滑片向上移动时，电磁铁将( )
A．b端是N极，磁性减弱
B．a端是S极，磁性增强
C．a端是N极，磁性增强
D．b端是S极，磁性减弱
12．要增强通电螺线管的磁性，下列方法中可以采用的是 ( )
A．改变电流方向 B．减少螺线管的匝数
C．在螺线管内插入铁芯 D．减小电流
13．弹簧测力计挂住一条形磁铁置于螺线管的正上方，如图10所示。闭合开关K，弹簧测力计示数将（　　）
A. 变小 B. 不变 C. 变大 D. 无法确定
图9 图10 图11
14．如图11所示，是一种水位自动报警器的原理示意图，当水位达到金属块B时，出现的情况是 ( )
A．红灯亮 B．绿灯亮 C．红、绿灯同时亮 D．红、绿灯都不亮
15．巨磁电阻（GMR）效应是指某些材料的电阻在磁场中随磁场的增强而急剧减小的现象。如图12是说明巨磁电阻特性原理的示意图，图中的GMR是巨磁电阻。在电源电压U不超过指示灯额定电压的条件下，闭合开关S1、S2，则（ ）。
A．电磁铁A端是S极；
B．电磁铁产生的磁感线不管外部还是内部都是从N极出发回到S极；
C．向右滑动滑片P，GMR两端的电压减小；
D．向左滑动滑片P，指示灯会变亮
图12 图13
16．给你一个带铁芯的螺线管、蓄电池、开关、滑动变阻器．如图13所示．
(1)用笔画线代替导线，把它们连接起来(连线不要交叉)，要求满足以下两点要求：
①组成一个可以改变电磁铁磁性强弱的电路；
②当滑动变阻器的滑片向左滑动时，电磁铁的磁性增强．
(2)标出通电螺线管的N、S极．
17．车辆超载是造成高速公路路面结构损坏的一个重要因素，小明为某大桥设计一个车辆超重的报警装置，当路面压力达到设定值时，压力传感器就接通电路．要求车辆超重时，信号灯就发光，请你在图14中为他连接好电路．
图14 图15
18．如图15电铃电路，闭合开关，电磁铁产生磁性，吸引 ，鼓槌下移敲击铃碗发声，但同时A和B分离，电路断开，电磁铁失去磁性，弹簧片B与 接触，又将电路接通，如此反复，电铃持续发声．
19. 如图16所示，箭头表示通电螺线管周围磁感线的方向，请在图中标出通电螺线管中的电流方向和小磁针静止时的N极。
20.如17图电流表正确接入电路，请标出通电螺线管的磁极。
图16 图17
参考答案
1.B 2.偏转 通电导线周围存在着磁场 改变 通电导线周围磁场的方向与电流方向有关
3.略 条形磁体 安培定则 右 四指弯曲 N
4.5.6.7.图略
8.保持电流大小相等 电流大小相等时，线圈匝数越多，磁性越强。S 左
9.通断电、电流大小 线圈匝数 、电流方向
10.无 有 变弱 线圈匝数 电流方向
11.C 12.C
13.A
14.A
15.D
16.17.图略
18.铁片C、螺钉A
19.20.图略
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