资源简介

学校 课题 磁场 磁感线
年级 高二 学科 高中物理
教学分析 本节内容包括磁场和磁感线两部分。教科书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。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。 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。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。
教学目标 1、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、物理观念：了解磁现象以及电和磁的联系，了解电流磁效应的发现过程。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。
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3、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、了解安培分子电流假说。
教学重难点 磁感线、几种常见的磁场的磁感线分布
教学准备
教学过程
教 学 环 节 教学内容 教师活动 学生活动 智慧课堂应用及分析 1.功能选择 2.应用价值 3.评价体现 时 长
新 课 导 入 磁现象 （ 1） 磁 性和 磁 体 :具 有磁性的物体叫磁体 （2） 磁极 （ 3） 磁 体各个部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫磁极 （ 4） 磁 极间的相互作用规律， 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，磁极间不相互接触也能产生力的作用 【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。 a影 【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。 3分钟
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环 节 一 电 和 磁 的 联 系 奥斯特实验 实 验 现 象 ： 1820 年，丹麦物理学家奥斯特发现， 当给导线通电时，与导线平行放置的小磁极发生转动 实验结论： 电流 具 有 磁 效应， 即电流可以产生磁场 实验意义： 电流磁效应的发现，首次揭示了电与磁之间的联系，揭开了人类对电磁现象研究的新纪元，但没有说明磁场的方向及磁体间的相互作用 【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。由于受当时一些错误观点影响，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 对比电和磁 的相似之处，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。 智慧课堂选择随机答题，随机抽选班级成员答题 采用学生机答题作用，方便查看学生答案 6分钟
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动了。——首次发现了电和磁的联系。 【提问】奥斯特实验说明了什么？ 【播放视频】奥斯特实验。 →奥斯特是第一个发现了电和磁有联系的人。它的这个发现震动了整个科学界，推动了电磁学的研究。 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。 观看视频，了解 奥斯特实验的重 要意义。
环 节 二 磁 场 磁场的定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的 （ 1） 磁 体对通电导线的作用 （ 2） 电 流与电流间的作用： 两条平行直导线， 当通以相同方向的电流时， 它们相互吸引； 当 【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？ 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， 学生平板观看视频，更加清晰的看到磁体对于通电导线的作用，有利于形成正确的认识 9分钟
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通以相反方向的电流时， 它们 相 互 排 斥（同向电流相互吸引，异向电 流 相 互 排斥） （ 3） 磁 场的基本性质，对处于其中的磁体，通电导体或运动电荷有力的作用 （ 4） 磁 场的物质性：虽然 磁 场 看 不见，摸不着，不是由分子原子组成，但是磁场和电场是一样客观存在的，是物质存在的一种特殊形式 【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 所以会有相互作 用。 观看视频。 回顾初中学过的 知识并作答： 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。 回顾初中学过的 知识。 回顾初中学过的 是： 基本性质：对放 入其中的磁体或 电流会产生力的 作用。 回顾初中学过的 是：
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？
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规定小磁针静止 时 N 极的指向为 该点的磁场方 向。
环 节 三 磁 感 线 磁感线 【提问】我们如何形象的描述磁场呢？ 回顾用电场线描
（ 1） 磁 场的方向 ：n极 所指的方向规定为该点磁场 述电场的方法，并作答： 用类似电场线的
的方向 （ 2） 磁 感 【播放视频】模拟磁感应线。 方法描述磁场。
线及其实验模 观看视频。
拟：实验中常用铁屑来模拟 【讲述】正像在电场中我们用电场线形
磁 感 线 的 形 象地描述电场一样，在磁场中，我们用 了解磁感线的引 老师组织学生
状，在磁场中放 一 块 玻 璃 磁感线来描述磁场。在磁场中画出一些 入方法。 自主画出通电螺线管的磁场
板，玻璃板上 曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟 分布图，用平板
均匀撒上一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针 ”轻敲玻璃板，细铁屑就会有规则的排列起来，就模拟出磁感线的形状，在磁体的两极，磁感线较密，表示磁感较强 （ 3） 磁 感 这点的磁感应强度方向一致，这样的曲 观看视频，了解条形磁铁和蹄形 磁铁的磁感线分 投屏展示学生的画图成果 投屏展示视频通过展示学生作品的情况下，增强与学生互动的效果，同时这种方式更加吸引学生学习不同导体的磁感线的分布，加强学生印象 1 2分钟
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。
线，沿磁场中 【提问】磁感线有何特点？ 布特点。
的铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的 l 磁感线是假想的曲线； l 磁场中的任何一条磁感线都是闭合 对比电场线，思
切线方向都跟这点磁场的方向一致，这样的曲线叫磁感线（并非真实存在的） 曲线，磁体外部由 N 极到 S 极，内部由 S 极到 N 极； l 磁感线不相交、不相切； l 磁感线的疏密表示磁场的强弱； 考、领会磁感线的特点。
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（ 4） 磁 感线的特点：磁感线上任意一点的切线方向表示该位置的磁场方向，磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线为闭合曲线，磁感线不相交不相切也不中断，磁感线是假想的，不存在 l 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？ 回顾关于地磁场 的知识，并分析 作答： 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。
环 节 四 安 培 定 则 安培定则以及 几种常见的磁 场 条形磁体和蹄 形磁体的磁场 直流电流的磁 场，直流电流在 同一平面内的 磁场分布，在空 间内分布的立 体图，横截图和 纵截面图 结论：直线电流的磁场在空间内与直导线距离相等的点点磁场强弱一样 【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。 【讲述】直线电流的方向跟它的磁感线 思考、领会直线 电流的磁场分布 特点。 观看视频。 领会安培定则的 内容。 老师组织学生自主画出通电螺线管的磁场分布图，用平板投屏展示学生的画图成果 投屏展示视频通过展示学生作品的情况下，增强与学生互动的效果，同时这种方式更加吸引学生学习不同导体的磁感线的分布，加强学生印象 1 0分钟
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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 曲的四肢所指 的方向就是磁 感线环绕的方 向 环形电流的磁 场：环形电流磁 场的磁感线是 一些围绕环形 导线的闭合曲 线，在环形导线 的中心轴线上， 磁感线和环形 导线的平面垂 直 安培：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 通电螺线管的磁场：（1）通电螺线管外部的磁感线和条形磁体外部的磁感线相似，螺线管一端相当于南极，另一端相当于北极，通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些 方向之间的关系可以用安培定则判断，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。 展示学生的优秀作业，同时展示直线电流的磁感线特点 【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。 【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。 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。 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
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环绕电流的闭 合曲线，其内部 磁场比两极处 的磁场更强 【提问】电流的磁场有什么用途？ 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……
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”。
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教 学 反 思 本节课的设计理念是以考定教、以情定教，重视知识的逻辑性和层次感，努力打造思维对话型课堂。在新高考中，有关磁场的题层出不穷，因此要引导学生学懂学透磁场的概念以及学会用安培定则去判断磁场的方向。本节课首先通过实验引入电与磁的联系，然后学习磁场的概念、磁感线和安培定则这三个方面进行展开，由浅入深，由易到难，思维层层深入。由于认识不同导体的磁感线的方向要在三维空间中进行，我决定通过动画演示，形象的展示不同的导体的磁感线分布。通过右手尝试，右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向和电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向——安培定则。学生第一次接触使用右手定则去判断磁感线的分布特点，开始使用起来会比较生疏，因此我分层次设计练习题，习题设计由易到难，层层递进，不断练习对磁感线分布特点进行分析，有一个技能点是将立体图转化为平面图。虽然学生在数学课上学习了主视图的画法，但是具体应用到实际还是很有难度的。因此我设计了多角度立体图转化为平面图的画法。对学生的空间想象能力要求很高。 三、课堂存在的不足 1.如果把实验视频改成分组实验，效果更好，锻炼学生的动手能力。 2.教材中还设计到安培分子电流假说，解释一些磁现象，如果把这部分内容加上，这节课就显得非常完整。 3 通过作业反馈发现，学生对于立体图转化为平面图掌握不扎实，左手定则使用不够熟练，还需要加强。
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