资源简介

20.2电生磁
【学习目标】
1.认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系。
2.知道通电导体周围存在磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场相似。
3.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。
4.经历探究通电螺线管外部磁场方向的过程。
【教学重难点】
重点：认识电流的磁效应，通电螺线管外部磁场分布，通电螺线管极性与电流方向的关系；
难点：探究通电螺线管的磁场极性与电流方向的关系并总结得出简单的判断方法。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
老师先给大家表演一个魔术──纸盒吸铁，然后提问学生：此盒中可能是什么？你猜想的依据是什么？教师断开开关，再去接触铁屑，由不能吸引铁屑引起学生思维冲突，此时教师将纸盒打开，让学生明白，刚才产生的磁可能跟电有关。到底磁是否能生电？这节课我们就来揭开这个谜！
新课讲授：
探究点一、电流的磁效应
活动1：老师进行演示实验，学生认真观察并思考，观看演示实验1：磁针会转动吗？将一枚磁针放置在直导线下，连通电路，观察小磁针的变化。
现象：磁针发生转动。
说明了什么？
说明电流周围有磁场。
活动2：老师进行演示实验，学生认真观察并思考，观看演示实验2:
断电后还会转吗？
不会。
活动3：老师进行演示实验，学生认真观察并思考，观看演示实验3:
改变电流的方向，观察磁针的变化。
磁针转动方向相反。
说明什么？
电流的磁场方向跟电流方向有关。
归纳总结：
1．电流的周围存在磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。
2．通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。
探究点二、通电螺旋管的磁场
活动1：[思考与讨论]既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？
总结：磁性太弱——磁场太弱。
[思考与讨论]怎样才能使电流的磁场变强呢？并进行实验验证。
如果把导线绕在圆筒上，做成螺线管，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。
活动2：小组之间根据自己的实验，试着讨论、交流一下，螺旋管的磁场特点。
总结：螺旋管的磁场与条形磁铁的磁场相似。
活动3：探究通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流的方向之间有什么关系？
【提出问题】
通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端就相当于条形磁体的两个磁极。那么通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流的方向之间有什么关系？
【做出猜想】
改变电流方向，磁场方向也会变化。
【设计进行实验】
将静止的小磁针靠近放在通电螺线管的一端，根据磁针的偏转判定螺线管的极性（每个小组根据实验单探究下面四个图中的一种情况，并把答案写在黑板上）。
【汇报展示】
每个小组展示自己实验的结果，并标出螺线管的N、S极和通过螺线管电流的方向。
【分析归纳】
根据四幅图中通过螺线管的电流方向和标出螺线管的N、S极，你可以得出什么结论？
【得出结论】
通电螺线管的极性与电流方向有关。
【拓展延伸】
通电螺线管的极性与电流方向有关，你能否想出一些办法把这个关系表述出来？
活动4：（出示投影），下面请大家看画面中蚂蚁和猴子是怎么说的，我们能否受到某种启示呢？学生之间交流、讨论螺线管的磁场方向如何规定？如果我们自己沿着电流方向走，北极在哪一边？你能用右手来概括通电螺线管的北极与电流方向的规律吗？
探究点三、安培定则
实验结果表明，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极，它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定。改变电流方向，通电螺线管的N、S 极正好对调，这说明，通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。在发现一个物理规律后，如果能够采用一个巧妙的办法把它表述出来，则既方便记忆，又便于我们发现其中各量之间的联系。对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（Ampere law）来表述。
活动1：学生根据自己的理解，畅所欲言的发表自己的观点，在思维与思维的碰撞中，得出安培定则。
总结：伟大的物理学家安培通过实践发现在我们的右手上找到了规律，人们为了纪念他，把他总结的规律规定为安培定则。
归纳总结：右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那一端就是通电螺线管的N极。
活动2：老师介绍安培定则的由来：
1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，轰动了整个欧洲。9月11日安培得知这一消息后，第二天就重新做了奥斯特的实验。实验中他惊奇的发现，磁针转动的方向和电流的方向有一定的规律。
9月18日，在法国科学院学术报告会上，安培高兴地报告了他的重要发现，使科学家们赞叹不已。后来，这个定则就被命名为安培定则。
课堂练习：
1．下列物理学家中，在世界上第一个发现电流的周围存在着磁场的是（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．汤姆孙 D．卢瑟福
【答案】B
【解析】首先通过实验发现了电流周围空间存在磁场是奥斯特。
故选：B。
2．下面所做的验证性实验中，说法正确的是（　　）
A．在温度计的玻璃泡上擦上酒精，温度计的示数下降，说明蒸发放热
B．在探究影响动能大小因素实验中，使同一小球从斜面不同高度自由滑下，来研究动能与高度的关系
C．将小磁针放在通电导体旁，小磁针会发生偏转，说明通电导体周围存在磁场
D．探究焦耳定律实验中，在电流和通电时间相同时，电阻越小，电阻产生的热量越多
【答案】C
【解析】A.在温度计的玻璃泡上抹上酒精，温度计的示数下降，是因为温度计表面的酒精在蒸发时吸热起到致冷作用，故A错误；
B.探究影响动能大小因素时，使同一小球从斜面不同高度自由滑下，小球到达水平面时的速度不同，来研究动能与速度的关系，故B错误；
C.将小磁针放在通电导体旁，小磁针会发生偏转，说明通电导体周围有磁场，故C正确；
D.在探究焦耳定律实验中，在电流和通电时间相同时，电阻越大，电阻产生的热量越多，故D错误。
故选：C。
3．下面所做探究实验与得出结论相匹配的是（　　）
A．托里拆利实验可以得出液体内部存在压强
B．奥斯特实验可以得出通电导体周围存在磁场
C．用小磁针探究磁体周围磁场的实验可以得出磁感线是真实存在的
D．探究带电体间的相互作用的实验可以得出同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥
【答案】B
【解析】
A.托里拆利最早精确地测出了大气压的值，不是液体的压强，故A错误；
B.奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场，故B正确；
C.磁感线是理想化的物理模型，磁感线实际上并不存在，故C错误；
D.根据带电体间的相互作用的实验可以得出同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故D错误。
故选：B。
4．通电螺线管周围的磁感线如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．A端为电源的正极
B．通电螺线管左端为N极
C．小磁针左端为S极
D．改变电流的大小可以改变通电螺线管的磁场方向
【答案】B
【解析】
ABC.由图可知，磁感线是从螺线管的左侧出来的，则左侧为N极，右侧为S极，根据安培定则可知，螺线管中电流的方向是向上的，即电源的B端为正极；异名磁极相互吸引，所以小磁针的左端为N极，右端为S极；故AC错误，B正确；
D.磁场的方向与电流的大小无关，改变电流的大小不会改变通电螺线管的磁场方向，故D错误。
故选：B。
5．如图甲所示，通电螺线管的极性跟电流的方向有关系，可以用右手螺旋定则来判断。环形电流可以看作是单匝通电螺线管，如图乙所示；在丙图中，把两个线圈A和B挂在水平光滑的固定绝缘细杆MN上，平行靠近放置且保持静止状态。当两线圈通入如图丙所示方向相反的电流时，则两个线圈A和B之间的距离将（　　）
A．变大 B．变小 C．保持不变 D．无法判断
【答案】A
【解析】由图知，两个线圈A和B中的电流方向不同，用右手握住线圈A、B，让四指指向线圈中电流的方向，则大拇指所指的那端就是线圈的N极，所以线圈A的左端为N极、右端为S极，线圈B的左端为S极、右端为N极，根据磁极间的相互作用规律可知，线圈A和B会相互排斥，则它们将互相远离，距离变大。
故选：A。
课堂小结：
一、基本知识
1．奥斯特实验：发现电流周围存在磁场。
2．电流的磁效应。
3．通电螺线管的磁场。
二、基本技能
会用安培定则判断通电螺线管的磁极。
三、基本方法：观察法、对比法
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
20.2 电生磁
一、奥斯特实验
1．实验器材：电源、导线、小磁针
2．实验现象和结论
(1)直导线通电后，小磁针发生偏转；
说明：通电导体周围存在磁场。
(2)改变电流方向，小磁针偏转方向相反；
说明：电流周围磁场的方向与电流方向有关。
3．电流的磁效应
通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。
二、通电螺线管的磁场
1．通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。两端是它的两个磁极。
2．通电螺线管的极性与电流方向有关。
三、安培定则
用右手握住螺线管，让四指指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N极。
【课后反思】
通电螺线管的磁场是本节的重点之一，因此，要让学生自己去探究，用自己的语言表述出通电螺线管的极性与电流方向之间的关系，以培养学生的观察能力、空间想象能力和语言表达能力。探究结束后，让学生自己归纳、判断通电螺线管的极性和电流方向的方法，再在师生相互交流的气氛中引导学生得出安培定则

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