2020-2021學(xué)年1 磁場(chǎng) 磁感線獲獎(jiǎng)教案設(shè)計(jì)

這是一份2020-2021學(xué)年1 磁場(chǎng) 磁感線獲獎(jiǎng)教案設(shè)計(jì)，共7頁。教案主要包含了新課引入，新課教學(xué)，磁感線，安培定則等內(nèi)容，歡迎下載使用。
〖教材分析〗
本節(jié)內(nèi)容多為初中學(xué)過的知識(shí)，重點(diǎn)是電流的磁效應(yīng)和磁場(chǎng)概念的形成，以及判定電流磁感線方向的安培定則?？梢越Y(jié)合演示實(shí)驗(yàn)來更加形象的分析磁場(chǎng)的概念。由于磁場(chǎng)、磁感線不是平面而是空間的，教學(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力。
〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗
物理觀念：能建立磁場(chǎng)和磁感線的物理觀念，知道常見的集中磁感線的分布，以及判斷方法。
科學(xué)思維：建立空間想象思維，能用安培右手定則判定電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向。
科學(xué)探究：通過模擬實(shí)驗(yàn)知道電流磁場(chǎng)的分布情況，掌握磁場(chǎng)和磁感線思想和方法。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過磁場(chǎng)和磁感線的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生了解生活和物理的關(guān)系，同時(shí)學(xué)會(huì)用科學(xué)的思維看待事實(shí)，養(yǎng)成良好的思考表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀。
〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗
重點(diǎn)：1、理解磁場(chǎng)和磁感線的概念。
會(huì)用安培右手定則判定通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向。
難點(diǎn)：用安培右手定則判定通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向
〖教學(xué)準(zhǔn)備〗
條形磁鐵、U形磁鐵、螺線管、鐵屑、玻璃板、多媒體課件等。
〖教學(xué)過程〗
利用電磁波，天文學(xué)家不僅可以用眼睛"看"宇宙，也可以用耳朵"聽" 宇宙。這個(gè)"耳朵"就是射電望遠(yuǎn)鏡。從外觀上看，大多數(shù)射電望遠(yuǎn)鏡都有拋物面形狀的金屬天線，能把來自遙遠(yuǎn)天體的無線電波會(huì)聚到一點(diǎn)，從而捕捉來自太空的信息。
正是對(duì)電與磁的研究，發(fā)展成了電磁場(chǎng)與電磁波的理論。發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電視、移動(dòng)電話等的出現(xiàn)，使人類進(jìn)入了電氣化、信息化時(shí)代。
一、新課引入
我國(guó)春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的一些著作已有關(guān)于磁石的記載和描述。指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。12世紀(jì)初，我國(guó)已將指南針用于航海，宋俑持羅盤者就記錄了這個(gè)科技史實(shí)。
二、新課教學(xué)
（一）電和磁的聯(lián)系
①電磁相似
我們知道自然界中存在著多少種電荷？?jī)煞N電荷——分別是正電荷和負(fù)電荷。同樣的自然界中的磁體總存在著兩個(gè)磁極——南北兩極（NS）。
力的相互作用：都是同斥異吸。也就是說它們之間的相互作用具有相似的特征。
它們是否有某種聯(lián)系呢？
它們必然有聯(lián)系，但是，直到19世紀(jì)初，庫(kù)侖、英國(guó)物理學(xué)家楊和法國(guó)物理學(xué)家安培等都認(rèn)為電與磁是互不相關(guān)的兩回事。
自然界各種運(yùn)動(dòng)形式之間存在著相互聯(lián)系并相互轉(zhuǎn)化的思想，影響了丹麥物理學(xué)家奧斯特。
②奧斯特：通電直導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)
1820年4月，在一次講課中，他偶然地把導(dǎo)線放置在一個(gè)指南針的上方，通電時(shí)磁針轉(zhuǎn)動(dòng)了。它又改變電流方向，發(fā)現(xiàn)小磁針向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
此后他做了各種實(shí)驗(yàn)，在三個(gè)月后發(fā)表論文，宣布發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，這標(biāo)志著了電磁學(xué)時(shí)代的到來。
實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)：電能生磁，即電流的磁效應(yīng)。
（二）磁場(chǎng)
安培等人又做了很多實(shí)驗(yàn)研究。他們發(fā)現(xiàn)，不僅通電導(dǎo)線對(duì)磁體有作用力，磁體對(duì)通電導(dǎo)線也有作用力。播放實(shí)驗(yàn)動(dòng)圖。
①磁體對(duì)磁體之間
②通電導(dǎo)線對(duì)磁體
③磁體對(duì)通電導(dǎo)體
④任意兩條通電導(dǎo)線之間
這些作用力都是不需要相互接觸，就能產(chǎn)生。那么，這些相互作用是怎樣發(fā)生的?
其實(shí)，正像電荷的相互作用是通過電場(chǎng)發(fā)生的，磁體和電流周圍空間也客觀存在的一種特殊物質(zhì)。
磁場(chǎng)：磁體和電流周圍空間客觀存在的一種特殊物質(zhì)。
基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用。
磁體與磁體之間、磁體與通電導(dǎo)體之間，以及通電導(dǎo)體與通電導(dǎo)體之間的相互作用，是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。
那么，我們?nèi)绾蝸硇蜗蟮孛枋龃艌?chǎng)呢?
（三）磁感線
先規(guī)定：小磁針靜止時(shí)N極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場(chǎng)的方向。
實(shí)驗(yàn)中我們常用鐵屑的分布來反映磁場(chǎng)的分布。
演示：觀察常見磁場(chǎng)的分布
學(xué)生先閱讀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
通過播放動(dòng)圖，展示演示實(shí)驗(yàn)過程。
通過實(shí)驗(yàn)看到它是一組銅同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。同樣的觀察條形磁體周圍細(xì)鐵屑的分布情況。也可以得到它的磁場(chǎng)分布。
磁感線：沿磁場(chǎng)中的細(xì)鐵屑畫出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)磁場(chǎng)的方向一致（小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向）。
正像在電場(chǎng)中可以用電場(chǎng)線來描述電場(chǎng)一樣，利用磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)。那它具有怎么的特點(diǎn)呢？
①磁感線都是閉合曲線:在外N→S極；在內(nèi)S→N。
在磁場(chǎng)外部磁感線從N極出來進(jìn)入磁體的S極，注意在磁體內(nèi)部，也有磁感線，從S極回到N極。與外部磁感線組成閉合曲線，既然是閉合曲線，那么外面有多少條，里面也有多少條，只不過我們沒有畫出來。
②磁感線疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱
繼續(xù)觀察這個(gè)圖，磁感線在外部是兩極密集，中間稀疏，磁感線越密的地方磁場(chǎng)就越強(qiáng)，越稀疏的地方磁場(chǎng)就越弱，這個(gè)特點(diǎn)和電場(chǎng)線是相同的。同樣的磁感線也是假象的，實(shí)際是不存在的。
安培定則
①直線電流磁場(chǎng)方向的判定
之前我們就說了，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。在通電直導(dǎo)線的下方放一個(gè)小磁針，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，改變電流的方向，各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向都變成相反的方向，即小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變。這說明磁場(chǎng)的方向和電流方向有關(guān)。
那么這個(gè)關(guān)系具體是什么樣的呢？
安培通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來了，直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關(guān)系，叫做安培定則（也叫右手螺旋定則）。具體是這樣的判斷通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)就用右手握住通電直導(dǎo)線。讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。
簡(jiǎn)單的記憶就是右手導(dǎo)線，拇指電流，四指感線。
記住馬云的經(jīng)典動(dòng)作就好了。展示如何使用右手定則的動(dòng)圖加深同學(xué)們的理解。
這是直線電流，那么要是環(huán)形電流怎么判斷呢？
②環(huán)形電流磁場(chǎng)方向的判定
我們可以這樣看把直導(dǎo)線彎曲，后得到環(huán)形電流。也可以這樣理解，環(huán)形電流可以看成許多段小直線電流。對(duì)每一小段軸線上的磁感線方向都是這樣的。全部疊加起來自然還是這個(gè)方向了！所以它的右手定則是這樣：
讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流方向一致，拇指方向就是軸線上磁感線的方向。
我們通過動(dòng)圖來看一下，就是這樣的。動(dòng)圖展示把直導(dǎo)線彎曲的過程，同時(shí)注意磁場(chǎng)方向。
③通電螺旋管磁場(chǎng)方向的判定
通電螺線管可以看成是許多環(huán)形電流組成的。方法也很類似：
用右手握住通電螺線管，讓四指指向電流的方向，大拇指所指的方向就是內(nèi)部磁場(chǎng)的方向。
通電螺線管可以看成一個(gè)條形磁鐵。大拇指所指的那一端是它的N極。所以可以看出直線電流的安培定則是基本的。其他兩種都可以由它導(dǎo)出。
④磁場(chǎng)的幾種表示圖
首先是立體圖，其次是俯視圖，看到磁感線是一組同心圓，且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)越稀疏，即圓環(huán)距離越遠(yuǎn)，那是因?yàn)殡x導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度越小。
如果是側(cè)視圖，那么根據(jù)安培定則，邊那應(yīng)該垂直于紙面向外。另一邊是垂直紙面向里。這個(gè)怎么畫呢？
這時(shí)候不管是電流還是磁感線，咱都可以把他們比作一只箭。（播放動(dòng)圖）如果垂直紙面向外，咱看到的就是箭尖。所以用一個(gè)點(diǎn)來表示。如果垂直紙面向里，咱看到的就是箭尾。所以用一個(gè)×來表示。那這幅圖中就應(yīng)該是這樣畫，左出右進(jìn)，就是左點(diǎn)右×。
總結(jié)：無論電流還是磁感線，·垂直紙面向外，×垂直紙面向里。
⑤電流磁場(chǎng)的應(yīng)用
與天然磁體的磁場(chǎng)相比，電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱容易控制，因而在實(shí)際中有很多重要的應(yīng)用。
動(dòng)圖展示：電磁起重機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，磁浮列車、電磁彈射裝置等。
科學(xué)漫步：安培分子電流假說
課堂練習(xí)
例1：通電直導(dǎo)線附近的小磁針如圖所示，標(biāo)出導(dǎo)線中的電流方向。
例2：如圖，當(dāng)導(dǎo)線環(huán)中沿遞時(shí)針方向通過電流時(shí)，說出小磁針最后靜止時(shí)N極的指向。
解題提示：利用安培右手定則，即可判斷。
〖板書設(shè)計(jì)〗
13.1磁場(chǎng) 磁感線
一、電和磁的聯(lián)系
奧斯特：通電直導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)表明電能生磁，即電流的磁效應(yīng)。
二、、磁場(chǎng)
①定義：磁體和電流周圍空間客觀存在的一種特殊物質(zhì)。
②基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或通電導(dǎo)體有磁力的作用。
三、磁感線
在磁場(chǎng)中小磁針靜止時(shí)N極所指的方向規(guī)定為該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向。
①磁感線都是閉合曲線:在外N→S極；在內(nèi)S→N。
②磁感線疏密表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。
四、安培定則
右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指方向就是磁感線的方向。
〖教學(xué)反思〗
1.本節(jié)課的內(nèi)容要幫助學(xué)生三種電流磁場(chǎng)之間的分布情況，及其內(nèi)在的聯(lián)系，注意引導(dǎo)學(xué)生利用安培定則判斷磁場(chǎng)的方向。
2.多討論生活中的電磁現(xiàn)象，教學(xué)中可以增加物理知識(shí)和生活相聯(lián)系來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。