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/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【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。
重点：1. 通过实验探究得出通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场的相似性。
2. 掌握右手螺旋定则的内容，并能用其判断通电螺线管的磁极。
难点：1. 理解通电螺线管磁场方向与电流方向之间的对应关系，克服空间想象障碍。
2. 在实验中准确观察铁屑分布形态和小磁针指向变化，排除干扰因素获得可靠结论。
【自主学习】
1.通电导体周围有 ，通电导体周围的磁场跟 有关。通电导体（也可说通电导线）周围存在着磁场，这被称为 。
2.通电螺线管外部的磁场与 磁体的磁场相似，两端是它的两个磁极。通电螺线管的极性与 有关
3. 安培定则：用 握住螺线管，让四肢弯曲的方向跟 一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 极。
4. 电磁铁在生产生活中的应用
（1）在通电螺线管内插入一块 ，就构成了一个电磁铁。因为 ，所以其磁性会增强。
（2）电磁起重机的主要部件是 ，内部由 构成。 电源，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。 电源，磁性消失，钢铁物品 就被放下来了。
（3）电磁继电器构造：电磁继电器一由 、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括__________控制电路和_________工作电路两个部分。
【合作探究】
1.奥斯特实验
奥斯特（H. C. Oersted，1777—1851，丹麦物理学家、化学家。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。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。
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？
通电 断电
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？
注意事项：
1.通电前，导线必须与小磁针_________放置，小磁针放置在______方向。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________。
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。
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。观察实验现象，说出实验结论。
(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。说出实验结论。
5.讨论交流
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。
安培定则：用_______握住螺线管，让__________的方向跟螺线管中的_________一致，则大拇指所指的那端就是螺线管的________极。
判断通电螺线管的磁极
6.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？
（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。
7.实验结论
大量实验表明：通电螺线管外部的磁场与_____________的磁场相似；通电螺线管的磁极与___________有关。
安培定则
1.在通电螺线管内插入一块_________，就构成了一个电磁铁。
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________。我们日常生活中的电铃、电冰箱、吸尘器中也都有_______。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________控制。
（2）电磁起重机
电磁起重机的主要部件是__________，内部由电磁铁构成。_____电源，电磁铁便把钢铁物品牢牢______，吊运到指定的地方。______电源，磁性消失，钢铁物品就被放下来了。
（3）电磁继电器
电磁继电器一般由_______、_______、_______、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.
【归纳整理】
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
【课堂练习】
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
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
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 接线柱， 静止的小磁针的右端为 极。
【课后巩固】
1. 选择下列说法中能使通电螺线管的N、S极位置互换的选项，并说明理由。（课本146第2题）
A. 把线圈的匝数增加1倍
B. 改变电流的方向
C. 把电流大小减小一半
D. 开关断开后重新闭合
2. 在图中根据小磁针指向标出通电螺线管中的电流方向（课本146第3题）
3. 某蓄电池上标的“+”“-”极看不清了。如果有漆包线、纸筒、开关、 小磁针等器材，你能判断蓄电池的正、负极吗？说说你的具体做法。（课本146第4题）
4. 观察图，和同学讨论电铃的工作原理。（课本147第5题）
1.如图所示，当闭合开关S后，通电螺线管Q端附近的小磁针N极转向Q端，则（ ）
A．通电螺线管的端为极，电源端为正极
B．通电螺线管的端为极，电源端为负极
C．通电螺线管的端为极，电源端为正极
D．通电螺线管的端为极，电源端为负极
2. 如图所示，A端为通电螺线管的 （选填“N”或“S”）极，B端为电源的 （选填“正”或“负”）极。
3. 如图所示，小磁针在纸面能自由转动。闭合开关后，小磁针将沿 方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”），当滑动变阻器的滑片向a端移动时，通电螺线管的磁性将 （选填“增强”或“不变”或“减弱”）。
4.条形磁铁的端与通电螺线管的左端相对，二者间的磁感线分布如图所示，小磁针处于静止状态。请在图中条形磁铁的端标上磁极的极性，在电源的c端标上电池的正负极。
5.如图是 曾经做过的实验，观察比较甲、乙两图，可得实验结论是 ，观察比较甲、丙两图，可得实验结论是 。
6. 如图1为某校物理小组设计的具有加热和保温功能的电热器内部简化电路。Rt为热敏电阻，阻值随温度升高而减小。R1、R2、R3均为电热丝，且R1=R2=400Ω，闭合开关S1、S2，电热器开始加热。（电磁铁线圈电阻忽略不计）
(1)控制电路中，电磁铁的工作原理是电流的 效应；电磁铁的上端是 极。
(2)加热时，动触点a与上方静触点b，c接通，工作电路的总功率？
(3)电磁铁对衔铁的吸引力F与控制电路中电流I的关系如图2所示。当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，动触点a与下方静触点d接通，进入保温状态，此时热敏电阻Rt的阻值是多少？
(4)保温状态下，R1的功率为64W，则工作电路30s消耗的电能是多少？
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案： 1. 磁场 电流方向 电流的磁效应 2.条形 电流方向 3.右手 螺线管中的电流方向 N 4.（1）铁芯 铁芯被磁化 （2）电磁吸盘 电磁铁 接通 切断（3）电磁铁 低压 高压
【合作探究】
探究点一：
答案：实验一现象：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。
实验二现象：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。
注意事项1. 平行 南北 2. 切断电路
探究点二：
答案:4.（2）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）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。5.右手 四指弯曲 电流方向 N 6. （1）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）猜想：通电螺线管内部的磁场方向与外部指向相反。
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。7. 条形磁体 电流的方向
探究点三：
答案:1. 铁芯2.（1）电磁铁 电磁铁 电磁铁（2）电磁吸盘 接通 吸住 切断 （3）电磁铁 衔铁 弹簧片
【课堂练习】
1.【答案】B
【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，第一个发现了电与磁之间的联系，故A正确，不符合题意；
B．通电导体周围存在磁场，磁感线是为了形象描述磁场而画出的线，磁感线是不存在的，故B错误，符合题意；
C．同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引；磁极间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确，不符合题意；
D．司南是磁体，司南能指南北是因为受到地磁场的作用，故D正确，不符合题意。
故选B。
2.【答案】B
【详解】AB．从图可知，电流从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管右端是N极，左端是S极；由于同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可得，小磁针S极向左转动，故A错误，B正确；
C．磁化是指原来没有磁性的物体，获得磁性的过程，铜不是磁性材料，不能被磁化，故C错误；
D．螺线管通电后，通电螺线管周围产生磁场，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁周围的磁场一样，而不是和蹄形磁体的磁场相似，故D错误。
故选B。
3.【答案】N 正 S
【详解】[1][2][3]由图磁感线可知，螺线管左端为N极，右端S极，因为异名磁极相互吸引，小磁针左端N极，右端为S极；根据安培定则，电流左进右出，所以电流表的上端为正接线柱。
【课后巩固】
基础练习
1.答案：B
解析：A. 线圈的匝数增加，可以使螺线管的磁性增强，但不能改变螺线管的磁场方向，故 A 错误；B. 改变螺线管中的电流方向，根据安培定则可知，这样可以改变螺线管的磁场方向，故 B 正确；C. 减小电流，可以使螺线管的磁性减弱，但不能改变螺线管的磁场方向，故 C 错误；D. 开关重新断开，不能改变螺线管的磁场方向，故 D 错误。故选 B 。
2.【答案】
3.答案：能
将漆包线在纸筒上密绕若干圈，制成一个螺线管，通过开关将螺线管接到蓄电池的正、负极上，把小磁针放在螺线管的合适位置，闭合开关，通电螺线管的周围产生磁场，对附近的小磁针产生磁力的作用，利用小磁针的偏转方向，根据安培定则判断出通电螺线管的磁极和电流方向，进一步判断出蓄电池的正、负极。
4.答案：开关闭合后，电磁铁中有电流通过，电磁铁就有了磁性，把弹簧片上的衔铁吸过来，弹簧片上的小锤在铃上打一下，此时衔铁和螺钉分离，电路断开，电磁铁中没有电流通过，电磁铁失去磁性，在弹簧片的作用下，衔铁恢复原位，小锤和铃分开，此时衔铁和螺钉接触，电路重新接通,电磁铁重新恢复磁性，吸引衔铁，重复前面的打铃过程。
能力提升
1.【答案】C
【详解】如图所示，因为小磁针N极转向Q端，所以可知Q端为S极，P端为N极，则根据安培定则可知，电流是从a端出发流入通电螺线管的，所以a端为电源正极。
故选C。
2.【答案】 N 正
【详解】[1]根据安培定则可知，用右手握螺线管，四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线管的N极，则A端为通电螺线管的N极。
[2]由图可知，电流从右后方流入，左前方流出，故电源左端为负极，右端为正极，即B端为电源的正极。
3.【答案】顺时针 减弱
【详解】[1]由图可知电流由螺线管下方流入，则用右手握住螺线管，四指沿电流方向，则大拇指向上，故螺线管上方为N极；因同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，则小磁针S极将向螺线管靠近，N极远离螺线管，故小磁针将顺时针转动。
[2]当滑动变阻器的滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻变大，则由欧姆定律可得，电压一定时，电路中电流变小，则通电螺线管的磁性减弱。
4.【答案】
【详解】由于在磁体外部磁感线从磁体的极出来，回到极，所以条形磁铁的端为极，端为极；
由同名磁极相互排斥可知为通电螺线管的左端极，右端为极，由安培定则可知，大拇指指向通电螺线管的左端极，四指环绕方向为电流方向，电流从通电螺线管的右边流入、左边流出，则电源的端为正极、端为负极，如下图所示：
5.【答案】奥斯特 电流的周围存在磁场 电流的磁场方向与电流方向有关
【详解】[1]如图实验说明了电能生磁，奥斯特通过实验发现了这一现象。
[2]比较甲、乙两图可发现当导线中有电流通过时，小磁针才发生转动，而小磁针的转动是受到磁场作用的结果，可得结论：电流的周围存在磁场。
[3]比较甲、丙两图可发现当导体中电流方向改变后，小磁针的转动方向改变，而小磁针转动方向的改变是因磁场方向改变而改变的，可得结论：电流的磁场方向与电流方向有关。
6.【答案】(1)磁 N (2)242W (3)30Ω (4)2640J
【详解】（1）[1][2]电磁铁的工作原理是电流的磁效应；根据安培定则，右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指方向是螺线管的N极，因此电磁铁的上端是N极。
（2）由电路图知，加热时，动触点a与上方静触点b，c接通，此时R1、R2并联，根据并联电路电阻的特点可知，总电阻为
则加热时，工作电路的总功率是
（3）由图2知，当电磁铁对衔铁的吸引力为1N时，此时控制电路通过的电流为0.2A，根据得，此时热敏电阻Rt的电阻为
（4）由图可知，保温时，R1和R3串联，根据P=UI和得，电路中的电流为
则工作电路消耗的电能W=UI串联t=220V×0.4A×30s=2640J
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