2019-2020学年九年级物理全册 20.2电生磁教学设计 （新版）新人教版

第2节 电生磁主备人学科物理时间课题第二十章 电与磁 第2节 电生磁教学目标知识与技能1.认识电流的磁效应；2.知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁相似；3.会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。过程与方法1.观察和体验通电导体与磁体之间的相互作用，初步了解电和磁之间有某种关系；2.探究通电螺线管外部磁场的方向。通过对实验的分析，提高学生比较、分析、归纳、结论的能力。情感态度与价值观1.通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然奥秘；2.通过奥斯特的事迹介绍，感悟奥斯特善于发现问题，勇于进行科学探索的精神； 3通过本节课的学习，培养学生尊重事实，实事求是的科学态度。教学重点1.奥斯特实验及电流的磁效应。2.通电螺线管周围的磁场分布及安培定则。 教学难点1.运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向2.由螺线管的磁极和电流方向画出螺线管绕法。教具准备小磁针，螺线管(有铁芯)、铁屑，电源、直导线、小磁针、开关、漆包线、多媒体课件等。教学方法实验探究法 、小组合作法、 讨论分析法、讲授法教学过程设计导入新课1.将小磁针放在桌面上，让条行磁铁靠近小磁针，观察小磁针的指向有何变化？生：小磁针发生偏转.因为磁铁周围存在磁场,对小磁针有力的作用.2.把小磁针放在导线的下方，给导线通电，观察小磁针的指向有何变化？生：小磁针发生偏转. 师：能对小磁针产生力的作用的是什么？生：磁场师：刚才触接电池的瞬间，小磁针受到了力的作用，是谁的磁场呢？教学过程教学过程教学过程教学过程新课学习一、电流的磁效应在历史上相当长的一段时间里，人们认为电现象和磁现象是互不相关的。1820年丹麦物理学家奥斯特，在一次偶然的机会发现电流的周围存在磁场，这一重大发现轰动了科学界，今天，我们一起来做这个实验。想想做做 奥斯特实验实验1：如图所示，将一枚转动灵活的小磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化。(观察实验，注意观察小磁针在开关断开前后的变化情况。)师：通电后看到了小磁针有什么变化？说明什么？生：通电后磁针转动，说明小磁针受到了磁场施加的力的作用。分析：（1）小磁针偏转受到了磁力的作用；（2）由磁场的基本的性质可判断出小磁针处于某个磁场中；（3）导线通有电流，小磁针就偏转，断开电流，又会恢复原来的状态；说明是通电导线产生了磁场，即通电直导线产生了磁场。实验2：改变电流的方向，观察磁针偏转方向师：小磁针的转向和刚才比，有什么变化？生：磁针转动方向相反。分析：改变电流方向，发现小磁针的偏转方向也发生了改变，说明磁场方向也改变了。结论：电流产生的磁场方向与电流方向有关系。奥斯特实验说明： （1）通电导线周围存在着磁场；（2）电流的磁场方向与电流方向有关。【注意】奥斯特实验中，直接用一根导线将电池“短路”，这是为了获得较大的电流，从而有较强的磁性，否则小磁针会因为受力太小而不偏转。为了保护电池，要采用试触，不要长时间让电池短路，否则易烧坏电源。电流的磁效应：通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。想想议议：既然电能生磁，为何手电筒在通电时连一根大头针都吸不上？师生总结：这是因为磁场太弱了。师:在实验中利用短路能获得较强的电流来增加磁性,但是在一般情况下是不允许的.那么在实际生活中，我们用什么办法来增强通电导体的磁场呢?师： 刚才是一根导线，如果把导线绕在圆筒上，就做成了螺线管（线圈），各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。在生产生活中的用途很大,下面让我们也来制作一个螺线管 二、通电螺线管的磁场怎样才能使电流的磁场变强呢？如果把导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈），各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。 我们已经知道借助铁粉可以研究磁体周围磁场的分布情况,也可以利用类似的方法来研究通电螺线管周围的磁场.在螺线管的两端各放一个小磁针,并在硬纸板上均匀地撒满铁屑.通电后观察小磁针的指向,轻敲纸板,观察铁屑的排列情况.改变电流方向,再观察一次.实验：探究通电螺线管外部的磁场分布问题: 通电螺线管的磁场是什么样的？怎样将这种看不见、摸不着的东西变成一个展现在我们面前看的很清楚的东西呢？要想增强磁场，同学们能想出办法吗？1.探究通电螺线管外部的磁场分布为使磁场增强，可在螺线管内加一根铁棒。把小磁针放在螺线管四周不同的位置，观察小磁针n极的指向。把它与条形磁体的铁屑分布进行对比。由实验可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端相当于条形磁体的两极。2探究通电螺线管磁场方向提出问题:通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似,它的两端就相当于条形磁铁的两个磁极.那么通电螺线管的磁极与哪些因素有关呢?学生进行猜想:磁极可能与电流方向有关,可能还与螺线管的绕向有关等.（1）探究通电螺线管的磁极与电流方向的关系设计实验:取一个螺线管，在一端放小磁针，当电流的方向变化时，观察小磁针的n极指向，从而判断出通电螺线管磁场的方向。现象：当电流方向改变时，小磁针的方向也随着发生改变；改变电流方向，小磁针偏转的方向正好相反。结论:说明通电螺线管的极性与电流方向有关. 甲 乙磁场方向除了与电流方向有关外，与线圈的绕向是否也有关系呢？（2）探究通电螺线管的磁极与绕线方向的关系螺线管有两种绕法, ,如下图所示.设计实验:拿两个绕向不同的螺线管，给它们通有相同方向的电流，用小磁针判断螺线管的极性是否发生改变。 丙 丁现象：当螺线管的绕向不同，通过的电流方向相同时，小磁针偏转的指向正好相反。结论:在电流方向一定的情况下，通电螺线管的磁场方向还与线圈的绕向有关，绕向变了，则磁场方向也会改变。想想议议：你能借用自己的手指的关系来描述通电螺线管的电流方向与n极位置的关系吗？看看蚂蚁和猴子是怎么说的，也许你会受到一些启示。 蚂蚁说：如果我沿着电流方向绕螺 猴子说： 如果电流沿着我右臂所指的方向， 线管爬行，n极就在我的左边。 n极就在我的前方。三、安培定则师:通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关.当电流方向变化时,通电螺线管的磁性也发生改变.用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢?生:阅读课本关于安培定则的描述,结合刚才的实验用右手来判定通电螺线管的磁极.下面请同学说出判断通电螺线管磁极的方法.生:用右手握螺线管,让四指指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n极.如图所示.知识拓展以通电螺线管正面电流为例,电流方向与螺线管n,s极关系记忆口诀:电流向上,n极在左;电流向下,n极在右.可简化为“上左,下右”.想想议议：如果条形磁体的磁性减弱了，你能用电流使它增强吗？应该怎么办？可以。把磁铁放在螺线管中,保证磁场方向和螺线管内部磁场线方向相同，给线圈加上直流电，一段时间后，磁铁磁性就会变强。课堂小结课堂练习1.（2019 福建）最早发现通电导体周围存在磁场的物理学家是（）a焦耳 b欧姆 c安培d奥斯特【答案】d【解析】由物理学史可知，焦耳发现了焦耳定律，欧姆发现了欧姆定律，安培发现了安培定则等，奥斯特在1820年一次实验中发现了通电导体周围存在磁场，故d符合题意。2(2019 北京) （多选）某同学研究电流产生的磁场，闭合开关前，小磁针的指向如图甲所示；闭合开关，小磁针的偏转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验，小磁针的偏转情况如图丙中箭头所示。下列结论中合理的是（）甲 乙 丙a由甲、乙两图可得电流可以产生磁场b由甲、乙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关c由乙、丙两图可得电流产生的磁场的强弱与电流大小有关d由乙、丙两图可得电流产生的磁场的方向与电流方向有关【答案】ad【解析】要掌握电流的磁效应，知道电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关。a.当小磁针受到地磁场的作用时，一端指南一端指北如图甲，当导线中电流向左时，小磁针的n极向纸外偏转如图乙，所以，甲乙两图可说明电流周围存在磁场，故说法正确。b.甲乙只能说明通电导体周围存在磁场，没有改变导体中的电流方向，不能说明电流产生的磁场跟电流方向有关。故说法错误。c.乙、丙只是改变了电流方向，没有改变电流大小，不能说明磁场强弱跟电流大小有关。故说法错误。d、当导线中电流向左时，小磁针的n极向纸外偏转如图乙，当导线中电流向右时，小磁针的n极向纸里偏转如图丙，所以，说明电流周围的磁场跟电流方向有关。故说法正确。故选：ad。3(2019 赤峰)如图所示，开关闭合后，小磁针n极（）na指示方向不变b向左旋转90c旋转180d向右旋转90【答案】b【解析】（1）根据通电螺线管电流方向，利用安培定则判断出其n、s极；（2）根据磁极间的作用规律判断出小磁针的运动方向。由图知，当开关闭合时，螺线管线圈中的电流从右前方流入、左后方流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向螺线管的左端为n极，右端为s极，根据磁极间的作用规律可知，小磁针n极向左旋转90，故b正确，acd错误。4. (2019 武汉)如图所示，在探究通电螺线管外部的磁场分布的实验中，开关闭合后，下列说法正确的是（）a. 小磁针甲静止时n极指向右端，小磁针乙静止时n极指向左端b. 小磁针甲静止时n极指向左端，小磁针乙静止时n极指向右端c. 小磁针甲和小磁针乙静止时n极均指向右端d. 小磁针甲和小磁针乙静止时n极均指向左端【答案】b【解析】由右手螺旋定则可得出螺线管的磁极，则由磁极间的相互作用可得出小磁针的n、s极指示方向。 由电源的正负极可知，电流从螺线管的左后方流入，右前方流出，由右手螺旋定则可知，螺线管右端应为n极，左端为s极；因同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引，所以小磁针甲静止时n极指向左端，s极指向右，小磁针乙静止时n极指向右端，s极指向左，故b正确，acd错误。 5(2019 泰安)如图所示，小磁针静止在螺线管附近，闭合开关后，下列判断正确的是（）a通电螺线管的左端为n极 b通电螺线管外a点磁场的方向向右c小磁针n极指向左 d小磁针s极指向左【答案】d【解析】a、闭合开关后，电流由螺线管的左侧流入、右侧流出，根据安培定则，用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，即通电螺线管的右端为n极、左端为s极，故a错误； b、在磁体的外部，磁感线从n极指向s极，所以通电螺线管外a点的磁场方向向左，故b错误； cd、通电螺线管的右端是n极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的s极应靠近螺线管的右端，即小磁针的s极指向左，故c错误，d正确。 6(2019 山西)小明把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关组成电路，固定在泡沫板上，让它漂浮在水面，制作指南针。如图所示，该指南针的南极（s）应标在泡沫板的（）aa处bb处cc处dd处【答案】d【解析】地球是个大磁场，地磁南极在地理北极的附近，地磁北极在地理南极附近，所以小磁针在地磁场的作用下静止时总是一端指南一端指北。由右手螺旋定则可判断通电螺线管的磁极，螺线管处在地球的磁场中，因磁极间的相互作用可知泡沫板静止时船头的指向。泡沫板漂浮在水面上时，头d指向东，尾b指向西，如图所示由右手螺旋定则可知螺线管b端为n极，d端为s极；因地磁场沿南北方向，地球南极处为地磁场的n极，地球北极处为地磁场的s极，而同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故头d指向北方。7（2019 阜新）如图所示电路中，导线通电之前，处于静止状态的小磁针s极所指的方向是_的北极（选填“地理”或“地磁”）；导线通电之后，小磁针静止时_极所指的方向为该点磁场的方向。【答案】地磁；n【解析】地球是个巨大的磁体，磁体磁体周围的磁感线是从n极出发回到5极，所以地球这个巨大磁体周围的小磁针n极指向地磁s极，指向地理北极附近，小磁针的s极指向地磁n极，指向地理南极附近；磁体周围的磁感线方向、磁场方向、小磁针静止是n极指向，三个方向是一致的。8(2019 日照)一台四冲程内燃机在一个循环中， 冲程具有很明显的将机械能转化为内能的过程。如图中通电螺线管的左端是 极。【答案】压缩 s【解析】（1）从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中，在压缩冲程中，将机械能转化为内能。 （2）由电源的正负极可以判断出电流的方向，如下图所示，根据安培定则，则右端为螺线管的n极，左端为s极。 板书设计第2节电 生 磁一、电流的磁效应（奥斯特实验结论）1通电导体周围存在磁场。2磁场的方向跟电流的方向有关。二、通电螺线管的磁场1通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。2通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。三、安培定则右手握住螺线管，四指顺着电流转，拇指指向 n 极端。