资源简介

　磁场 磁感线
教学设计
课题 13.1磁场 磁感线
教学内容分析 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，引导学生对事物之间的内在联系有更深刻的思考，并进一步强化“场”的研究方法。 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。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。 磁感线、几种常见的磁场的磁感线分布是基本的重要知识，有助于学生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，应该通过演示实验来加深认识，有条件的情况下可以让学生分组实验。教学中应注意培养学生的空间想象力，使学生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。
学情分析 学生在初中物理的学习中已经对磁现象有了简单的定性了解，但缺少定量的研究。通过高中物理对引力场、静电场的学习，学生对场的概念也有了进一步的认识。特别是通过定量研究静电场，学生对研究相关问题已经有了一定的体会。由于磁场和电场有一定的共性，课堂教学中教师可以用类比的方法引导学生理解磁场的相关内容，但由于磁场和电磁感应部分的内容与电场存在一定的区别，学生还需要教师加以不断地引导。 具体到本节课，学生对磁现象已经有所了解，但对电流在磁场中的受力分析、利用安培定则分析直线电流、环形电流等周围的磁场分布特点、分子电流假说等内容还没有接触过。这就需要教师基于以往的知识基础，引导学生逐步进行分析。
素养目标 1物理观念、了解磁现象。了解电和磁的联系，了解电流磁效应的发现过程。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。体会奥斯特发现的重要意义，体会探索自然奥秘的艰难与克服困难带来的成就感 2科学探究、知道磁场的基本特性。知道磁感线，知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。体会如何使用形象化的手段描述物理现象 3科学态度、会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 4科学责任、了解安培分子电流假说
教学 重难点 教学重点：磁感线、几种常见的磁场的磁感线分布 教学难点：判断通电直导线和通电线圈周围的磁场方向，用磁感线描绘通电直导线和通电线圈周围的磁场
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 【讲述】我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,被公认为最早的磁性指南工具。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。2003年10月11日，上海磁悬浮列车示范运营线开始开放运行。 【提问】你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？ 了解我国古代对磁现象的认识和应用，了解磁磁现象在我国现代科技发展中的应用。 思考 激发学生的爱国主义精神，鼓励他们学习科学的热情 将磁现象与以往学过的电现象加以对比，引出主题。
环节一 电和磁 的联系 【提问】人们很早就发现电和磁有很多相似的特征：自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。这种相似性是否意味着电和磁之间有某种联系呢？ 【讲述】直到19世纪初很多著名的科学家——如库仑、安培、托马斯.杨都认为电与磁是互不相关的两回事。 【讲述】在18世纪和19世纪之交人们发现，自然界各种运动之间存在着相互联系和转化，这种思想在哲学界和科学界逐渐形成，也影响了奥斯特。 【讲述】丹麦科学家奥斯特坚信电和磁存在某种联系，并开始不懈的探索。由于之前人们见到的力都是“纵向力”，这种思维定势给实验研究带来了很大的障碍，奥斯特做了很多实验都以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然的把一根导线放在一个指南针的上方，通电时，磁针转动了。然没有引起听众的注意，但确实奥斯特盼望已久的，只有他连续进行了大量研究——首次揭示了电和磁的联系。 【提问】奥斯特实验说明了什么？ 【演示实验】奥斯特小磁针实验：做实验时分四种情形观察并记录现象：水平电流在小磁针的正上方时，让电流分别由南向北流和由北向南流；水平电流在小磁针的正下方时，让电流分别由南向北流和由北向南流。 类比电和磁，进行思考。 了解相关物理学史。 了解相关物理学史。 了解相关物理学史。 思考并回答： 说明电流对磁体会产生力的作用，电流具有磁效应。 观看实验，记录实验现象 将磁现象与学过的电现象加以对比，引出主题。 介绍相关物理学史，帮助学生了解人类认识和研究磁现象的历程。 介绍奥斯特实验，引出电流周围存在磁场的现象，为后续的研究打下基础。 学生在认识电流磁效应的同时，为“安培定则”的教学做好铺垫
环节二 磁场 【讲述】奥斯特实验之后，安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 【播放视频】探究磁体对通电导线的作用力。 【提问】既然电流有磁效应，那么电流和电流之间是否也存在着相互作用力呢？ 【播放视频】平行通电直导线之间的相互作用。 【提问】磁体与磁体、通电导线对磁体、磁体对通电导体、任意两条通电导线之间都有力的作用，这些作用力的产生都不需要直接接触。那么，这些相互作用是怎样发生的？ 【讲述】磁场是磁体或电流周围周围空间存在的一种特殊物质。 【提问】磁场的基本性质是什么？ 【提问】磁场的方向是怎样规定的？ 了解相关物理学史，并观看视频。 思考并回答： 两个通电导线周围都存在磁场，所以会有相互作用。 观看视频。 回顾学过的知识并回答： 正像电荷间相互作用通过电场发生，磁体和磁体之间，磁体和通电导体之间，以及通电导体和通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。 回顾学过的知识。 回顾学过的是： 基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。 回顾初中知识： 规定小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向。 在奥斯特实验现象的基础上，进一步引出磁场对通电导线的作用力，为不断深入研究电流在磁场中的受力，分析安培力做铺垫。 引出磁场的概念 回顾已知知识，为后边的学习做铺垫，使学生体会到初高中知识的衔接
环节三 磁感线 【提问】我们如何形象的描述磁场呢？ 【播放视频】模拟磁感应线。 【讲述】正像在电场中我们用电场线形象地描述电场一样，在磁场中，我们用磁感线来描述磁场。在磁场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁感应强度方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。 【播放视频】条形磁铁的磁感线；蹄形磁铁的磁感线。 【提问】磁感线有何特点？ （1）磁感线是假想的曲线； （2）磁场中的任何一条磁感线都是闭合曲线，磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极； （3）磁感线不相交、不相切； （4）磁感线的疏密表示磁场的强弱； （5）磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。 【提问】地球是一个巨大的磁体。地球周围空间存在的磁场叫地磁场。地磁场有何特点呢？ 回顾用电场线描述电场的方法，并回答： 用类似电场线的方法描述磁场。 观看视频。 了解磁感线的引入方法。 观看视频，了解条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布特点。 类比电场线，理解磁感线的特点。 回顾关于地磁场的知识，并分析回答：①地磁场的N极在地球南极附近，S极在地球北极附近。 ②地磁场的方向在南半球斜向上，在北半球斜向下，与地表面并不平行。 ③在赤道平面上，到地心等距离的各点，地磁场强度相等，且方向水平。 类比描述电场的方法，引出利用磁感线形象描述磁场的方法。 明确磁感线的概念，对条形磁铁、蹄形磁铁的磁感线分布进行回顾，进而引出对磁感线特点的分析。 回顾地磁场的特点，对地磁场中磁感线分布进行讲解
环节四 电流的磁场 【提问】电流周围的磁感线分布有何特点？怎样判断电流周围磁场的方向？ 直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。 【播放视频】直线电流的磁场。直线磁感线动画模拟 【提问】观察直线电流的磁感线方向和电流方向，思考它们之间有何关系？ 【提问】同学们能将看到的动态图，在纸上画出它的立体图、俯视图、正视图吗？大家可以小组合作讨论 【讲述】安培定则：用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。（也叫右手螺旋定则） 【练习】直线电流的磁感线 【练习】环形电流的磁感线。 【播放视频】环形电流的磁感线实验模拟；环形电流的磁感线动画模拟。 【提问】环形电流可以看成由许多小段的直线电流组成，每一小段应用直线电流的安培定则判断出环形电流中心轴线上磁感应强度的方向，叠加起来就得到环形电流中心轴线上磁感线的方向。同学们能将看到的动态图，在纸上画出它的立体图、俯视图、正视图吗？大家可以小组合作讨论 【讲述】安培定则二（也叫右手螺旋定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁场的方向。 【播放视频】通电螺线管的磁感线实验模拟；通电螺线管的磁感线动画模拟。 【提问】电流的磁场有什么用途？ 思考直线电流的磁场分布特点。 观看视频。 观察并思考关系。 学生小组合作讨论并画出立体图、俯视图、正视图。 领会安培定则的内容。 练习用安培定则判断直线电流的磁感线。 练习用安培定则判断环形电流的磁感线。 学生小组合作讨论并画出立体图、俯视图、正视图。 结合上述分析，领会安培定则的第二种使用方法。 观看视频，练习用安培定则判断通电螺线管的磁感线。 思考并回答： 电磁起重机、电动机…… 提出新的问题，对直线电流的磁场进行研究，并由此引出安培定则。 培养学生的合作精神，调动学生充分发挥空间想象力，使学生对空间分布的磁场有一个完整的认识，为后续学习磁通量奠定基础 让每个学生动手实践，督查学习效果 在直线电流的基础上进一步研究环形电流的磁感线，应用“微元”“累积”的思想方法，并得到安培定则的第二种使用方法。 培养学生科学的思想方法 在环形电流的基础上，再对通电螺线管的磁场分布进行研究
环节五 安培 分子电流 假说 【提问】磁现象是怎样产生的呢？ 【讲述】分子电流假说：任何物质的分子中都存在环形电流——分子电流，分子电流使每个分子都成为一个微小的磁体。 【讲述】安培分子电流假说对一些磁现象的解释： 【讲述】安培分子电流假说意义： ①成功的解释了磁化现象和磁体消磁现象； ②安培分子电流假说揭示了电和磁的本质联系； ③磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的。 说明：安培提出分子电流假说时，人们还不知道物质的微观结构、电子绕原子核高速旋转的说法，所以称为假说。如今，“假说”已成为真理。 【随堂练习】 思考。 结合安培定则，理解安培的分子环流假说。 领会用分子电流假说对磁现象的解释。 了解分子电流假说的意义。 练习巩固本节知识点。 对磁现象的本质提问，引发学生思考。 在对环形电流的磁场分布进行研究的基础上，介绍安培的分子电流假说，帮助学生从微观角度理解磁现象产生的本质原因。
课堂总结 一、磁场： 1、基本性质 2、方向 二、电和磁的联系： 1、奥斯特实验 2、磁场对电流的作用力 三、磁感线： 1、特性 2、地磁场的磁感线分布 3、直线电流、环形电流、通电螺线管的磁感线分布 4、安培定则 四、安培分子电流假说
板书设计 13.1磁场 磁感线 1、奥斯特实验：电流的磁效应 2、电流间的相互作用力：同向相吸，反向相斥 3、磁场： ①基本性质：对放入其中的磁体或电流会产生力的作用。 ②方向：规定小磁针静止时N极的指向为该点的磁场方向。 4、磁感线： ①特点：假想，闭合，不交不切，疏密反应磁场强弱，每一点的切线方向即为该点的磁场的方向。 ②安培定则 ③直线电流的磁感线分布： ④环形电流、通电螺线管的磁感线分布： 5、安培分子电流假说
作业设计 1、梳理本节知识点。 2、教材P108“练习与应用”。
教学反思与评价

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