资源简介

§13.1 磁场 磁感线 学历案
【课题与课时】
人教版高中物理必修第三册（2019年版）P104--P108，第十三章 第1节 磁场 磁感线。（1课时）
【课标要求】
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。
例：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。
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。
编写说明：抄录自《普通高中物理课程标准》（2017年版2020年修订）。
【学习目标】
1. 通过了解我国古代在磁现象方面的研究成果，列举生活中的磁现象，来激发学生的爱国主义精神，鼓励他们学习科学的热情，关注生活与磁相关的现代技术。通过奥斯特实验，学生完成“纵向作用”到“横向作用”思维的转变，并直观地认识电流的磁效应。
2.通过在磁体对电流的作用和电流之间发生相互作用实验，学生能观察分析说出磁体对通电导线和电流间相互作用的特点。通过对比电场提出磁场概念，知道场的概念是法拉第提出的，并在教师引导下认识到磁场也是一种物质及其基本特性。
3. 通过模拟磁感线形状的实验，学生对磁场的认识从感性认识过度到理性认识。通过对比电场引发学生思考，从而引入磁感线的定义，讨论、总结磁感线的特点。通过模拟实验对学生进行变抽象为形象的方法论教育，也能让学生体会磁感线图像的对称美。
4. 结合磁感线分布的演示实验，再次分析总结，直线电流的方向跟它的磁感线的方向之间的关系用安培定则判断。通过初中学会判断通电螺线管的磁场方向，学生能联系环形电流磁场的判断方法。通过对比发现通电螺线管外部磁场与条形磁体外部磁场一致，从而联想到条形磁体内部的磁场情况，可以让学生加深磁感线是封闭曲线的认识。
【评价任务】
1.完成评价1和评价2。
2.能认真观察实验并说出实验现象，完成评价3。
3.在认真观察实验基础上，通过对比电场，引入磁感线的定义，并讨论、总结磁感线的特点，完成评价4。
4. 通过分析实验和逻辑对比，能用安培定则判断磁场方向，完成评价5。
学习提醒：通过评价任务，明确本节内容有几个任务需要完成，每个任务要怎样完成，完成以后的检测评价内容是什么，同时明确针对目标的评价标准，有效引导自己学习。
【资源与建议】
1. 本节内容包括磁场和磁感线两部分。在初中知识的基础上进一步揭示了电现象和磁现象之间的联系,通过事物之间的内在联系进行更深刻的思考,并进一步强化“场”的研究方法。
2. 本节有大量的物理学史内容,体现了重要的科学思想方法,是丰富的科学方法和人文教育结合的好素材。可以结合演示实验,对初中知识复习概括并从科学与人文两个角度提升认识,为后续学习打下基础。
3. 磁感线、几种常见的磁场的磁感线分布是基本的重要知识,可以帮助了解物理模型在人类探索自然规律中的作用。由于磁感线的分布不是平面的,而是空间的,通过演示实验和分组实验来加深认识。教学中应培养自己的空间想象力,形成经典物理的物质观、运动观和相互作用观等物理观念,并能用这些观念解释自然现象和解决实际问题。
学习提醒：在开始本节课学习之前，先认真阅读以上资源与建议，明确这节课内容的出处、知识的前后联系、学习的路径、学习的重难点及突破的途径，为顺利完成以下学习内容作好准备。
【学习过程】
学习任务一：电和磁的联系。
1. 说说我国古代在磁现象方面的研究成果，并举例说明磁现象在生活、生产中的应用。
2.磁体有两个磁极，同名磁极 ，异名磁极 。
自然界中存在着两种电荷，同种电荷 ，异种电荷 。
既然他们的性质相似，那他们之间存在着某种联系吗？
3.探究实验一：演示奥斯特实验
⑴ 把一条导线南北方向平行放置在磁针上方，给导线通电，观察磁针的变化，说明了什么？
⑵ 把导线南北方向平行放置磁针下方，再给导线通电，观察磁针的变化，说明了什么？
⑶ 改变电流方向再重复以上实验。
⑷ 分析实验现象，总结实验结论：
4.做一做：
⑴ 评价1：首次发现电流的磁效应，揭示电与磁存在联系的物理学家是（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．安培 D．洛伦兹
⑵ 评价2：在做奥斯特实验时，下列操作中现象最明显的是（　　）
A．沿导线方向放置磁针，使小磁针在导线的延长线上
B．垂直导线方向放置磁针，使小磁针在导线的正下方
C．导线沿南北方向放置在小磁针的正上方
D．导线沿东西方向放置在小磁针的正上方
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1．评价任务
（1）学生是否了解我国古代在磁现象方面的研究成果，能否举例说明磁现象在生活、生产中的应用。
（2）学生知道奥斯特发现电流磁效应的历史背景，并通过演示实验直观认识电流的磁效应，既能体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感，又能打破思维定势，从科学和人文两个角度提升认识。
（3）完成评价1和评价2。
2.评价标准（最高）
（1）通过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，来激发学生的爱国主义精神，鼓励他们学习科学的热情。引导学生关注实际生活，并能列举磁现象在生产生活中的应用。
（2）通过奥斯特实验，学生完成“纵向作用”到“横向作用”思维的转变，并直观地认识电流的磁效应。
（3）评价1和评价2回答正确。
答案：评价1：B 评价2： C
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学习任务二：磁场。
5.探究实验二：演示磁体对电流的作用
⑴ 按照图示组装好装置。学生猜想导线是否会发生摆动以及向哪个方向摆动。然后在导线中通电流，观察导线的变化，说明了什么道理？
⑵ 结论：导线产生运动，说明磁体对通电导线会产生 的作用。
6.探究实验三：演示电流之间发生相互作用。
⑴ 如图所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流，观察到什么现象？说明什么道理？
⑵ 若通以相反方向电流时，观察到什么现象？说明什么？
⑶ 结论： 。
7.探究实验四：用阴极射线管演示磁体对电流（电子的定向移动）的作用
⑴ 思考：不接触的电荷之间的相互作用是通过电场发生的,磁体与磁体之间、磁体与通电导线之间、通电导线与通电导线之间也没有接触,它们是如何实现相互作用的呢
⑵ 展示磁悬浮地球仪
思考：如何判断磁悬浮地球仪的底座的周围是否存在磁场。
⑶归纳总结：磁场是客观存在的 ,最基本的特性是对放入其中的磁体、通电导线产生 的作用。
8做一做：
评价3：下列说法中正确的是（　　）
A. 磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无
B. 磁场是客观存在的一种物质
C. 磁场的基本性质是对处于其中的磁体或通电导体有力的作用
D. 磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场发生的，而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不是通过磁场发生的
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1．评价任务
（1）观察探究实验二和探究实验三的现象。
（2）在探究实验四中提出磁场的概念，并认识磁场。
（3）完成评价3。
2.评价标准（表现性评价）
（1）在磁体对电流的作用和电流之间发生相互作用实验中，学生能仔细观察物理现象，并能分析通过观察导线的变化，说出磁体对通电导线产生力的作用，以及电流间相互作用的特点评价等级为A;在小组成员或其他人的帮助下完成的，评价等级为B；无法完成或结论不正确的，评价等级为C。
（2）在探究实验四中能对比电场说出磁场，知道场的概念是法拉第提出的，并在教师引导下认识到磁场也是一种物质及其基本特性，评价等级为A;在小组成员或其他人的帮助下完成的，评价等级为B；无法完成或结论不正确的，评价等级为C。
（3）完成评价3。
答案：评价3：BC
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学习任务三：磁感线
9.回顾初中知识：
⑴ 磁体有两个 。
⑵ 可以描述磁场。
⑶ 磁场中小磁针N极的方向表示 。
10.实验探究五：条形磁体、蹄形磁体等的细铁屑分布
⑴ 在玻璃板下放一根条形磁体（蹄形磁体等）,再在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲玻璃板,学生观察实验现象,并在纸上画出图样。
⑵ 将小磁针放在磁体周围,记录小磁针N极指向。
⑶ 学生讨论、总结:在磁体的两极,细铁屑分布 ,磁感线 ,磁场 。
⑷ 学生讨论：磁感线是真实存在的吗 没有磁感线的地方表示那里没有磁场存在吗
结论： 。
11.实验探究六：演示通电直导线周围磁场中细铁屑的分布
⑴ 讨论：对比实验探究五和六，讨论磁感线是否闭合曲线。
⑵ 结论：磁感线是 曲线,在磁体的外部是从 极出来,进入 极,在磁体内部则由 极回到 极,形成闭合曲线。磁感线不 也不 。每一点的切线方向都与该点的 方向一致。
⑶ 讨论：对比电场线和磁感线的共同点和区别。
12.做一做：
评价4：下列关于磁感线的说法正确的是(　　)
A．磁感线可以形象地描述磁场的强弱与方向
B．磁感线总是从磁铁的N极发出，到S极终止
C．磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列的曲线，没有细铁屑的地方就没有磁感线
D．沿磁感线的方向磁场逐渐减弱
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1．评价任务
（1）观察探究实验五和探究实验六的现象，总结磁感线的特点。
（2）完成评价4。
2.评价标准（表现性评价）
（1）通过探究实验五和探究实验六，学生的认识从对小磁针在磁场中静止时的感性认识过度到理性认识。通过对比电场引发学生思考，从而引入磁感线的定义，通过模拟磁感线形状的实验，讨论、总结磁感线的特点，评价等级为A;在小组成员或其他人的帮助下完成的，评价等级为B；无法完成或结论不正确的，评价等级为C。
（2）完成评价4。
答案：评价4：A
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学习任务四：安培定则
13.观察通电直导线周围产生的磁场与电流方向有何关系？（B表示磁感线）
⑴ 实验现象：磁感线是在导线周围的 ，通电导线 磁感线所在平面。
⑵ 结论：判断磁感线与电流之间的方向关系的方法。
安培定则：用 握住导线，让 所指的方向与电流方向 ，
所指的方向就是磁感线 。
⑶ 复习：初中如何判断通电螺线管的磁场方向？
⑷ 讨论：如何判断环形电流的磁场方向？
⑸ 结论：环形电流的磁场和通电螺线管的磁场都可以用另一种形式的安培定则判定：让 与环形（或螺线管） 的方向一致，
所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。
⑹ 思考：通电螺线管外部磁场与什么磁体的外部磁场一致？
14.科学漫步：安培分子电流的假说
⑴ 分子电流假说：安培认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，即 电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的 ，它的两侧相当于两个 。
⑵ 分子电流假说意义：能够解释 以及 现象，解释磁现象的电本质。
15.做一做：
评价5：如图所示，当圆环通有顺时针方向的电流I时，环中点A处的磁场方向是（　　）
A．沿着纸面向上 B．沿着纸面向下
C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外
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1．评价任务
（1）结合磁感线分布的演示实验，分析总结安培定则。
（2）通过初中学习的通电螺线管的磁场方向判定，推理出环形电流的磁场方向判定。
（3）完成评价5。
2.评价标准（表现性评价）
（1）结合磁感线分布的演示实验，再次分析总结，直线电流的方向跟它的磁感线的方向之间的关系用安培定则判断，学生在教师的引导下能画出通电直导线周围的磁感线的立体图、俯视图和正视图，调动学生充分发挥空间想象力，对空间分布的磁感线有一个完整的认识，学生能独立完成评价等级为A;在小组成员或其他人的帮助下完成的，评价等级为B；无法完成或结论不正确的，评价等级为C。
（2）通过初中学会判断通电螺线管的磁场方向，学生能联系到多个环形电流串联就组成了通电螺线管，可以用另一种形式的安培定则判定。通过对比发现通电螺线管外部磁场与条形磁体外部磁场一致，从而联想到条形磁体内部的磁场情况，可以让学生加深磁感线是封闭曲线的认识。学生能独立完成评价等级为A;在小组成员或其他人的帮助下完成的，评价等级为B；无法完成或结论不正确的，评价等级为C。
（3）完成评价5。
答案：评价5：C
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课后作业
【练习与应用】（教材第108页）中第4、5、7题。
【检测与作业】---分层检测
温馨提示：必做题--A组和B组 选做题--C组
A组：夯实基础题
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)（学习目标1－3）
(1) 安培首次发现电流的磁效应，揭示电与磁存在联系。 ( )
(2) 磁场看不见、摸不着，因此磁场是人们假想的，实际并不存在。 ( )
(3) 在磁场中，小磁针S极的受力方向就是该点磁场方向。 ( )
(4) 用磁感线描述磁场时，没有磁感线的地方就没有磁场。 ( )
(5) 磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。 ( )
(6) 磁感线不同于电场线，磁感线可以相交。 ( )
(7) 磁场的方向就是小磁针北极受力方向。 ( )
(8) 磁感线是为描述磁场而虚拟的，实际不存在。 ( )
2. （2021.6·广东）关于磁感线，下列说法正确的是（　　）（学习目标3）
A 磁感线可以相交
B. 磁感线是客观存在的
C. 磁感线较密的地方，表示该处磁场较弱
D. 磁感线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致
B组：巩固技能题
3.如图所示，a、b是直线电流的磁场，c、d是环形电流的磁场，e、f是通电螺线管的磁场，试在各图中补画出电流方向或磁感线方向。（学习目标4）
C组：拓展创新题
4. （多选）如图，能自由转动的小磁针水平放置在桌面上.当有一束带电粒子沿与磁针指向平行的方向从小磁针上方水平飞过时，所能观察到的现象是（　　）（学习目标1、4）
A. 小磁针不动 B. 若是正电荷飞过，小磁针会发生偏转
C. 若是负电荷飞过，小磁针会发生偏转D. 若是一根通电导线，小磁针会发生偏转
【检测与作业】---分层检测答案
1.思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)（学习目标1－3）
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√
2.D
3.
4. BCD
【评价标准】：能正确完成必做题，能独立对各题进行解释。
分层评价：能正确完成所有必答题，并能流利的解释，评价等级为A;结果正确达到3个以上，评价等级为B;结果正确2个及以上评价等级为C。
总体评价 本节课过程性评价等级中共获得 个A级， 个B级； 本节课结果评价为 级。 根据表现选择一下，给自己：
【学后反思】
1.完善思维导图，梳理本节课学习的知识内容：
2.梳理本节课的物理思想和方法:
3.小结在学习中需要求助的困惑与分享自己如何学会的经验：

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