《1磁现象和磁场》教学设计(浙江省县级优课)-物理教案

《磁现象和磁场》教学设计义乌中学金航涛教材任务分析磁现象和磁场是教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场，故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。学生情况分析磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场，满足学生渴望获取新知识的需求。教学目标知识与技能（1）了解磁性、磁极的概念。（2）了解电流的磁效应，领会发现电流磁效应的意义。（3）知道磁体和通电导体周围都有磁场，磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用都是通过磁场发生的。2.过程与方法（1）通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。（2）通过直观的多媒体手段让学生熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象3.情感态度价值观（1）对奥斯特的电流磁效应现象的教育中，要让学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系，打开了科学中一个黑暗领域的大门。也让学生懂得看似简单的物理现象在它发现的最初过程中是如何的艰难。（2）通过实验的演示激发学生的求知欲与创新欲。（3）让学生在实际生活的应用中体会科学知识的价值。教学重点与难点教学重点：通过实验让学生进一步体会电流的磁效应及磁场概念教学难点：磁场的概念（磁场概念比较抽象）五、教学方法实验法、启发式讲授法六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图【新课导入】结合磁在生活的应用，设计魔术，引入新课。【新课教学】磁现象：通过学习古人对磁的认识的过程回顾磁的概念：磁现象、磁性、磁极、作用规律。电流磁效应:以物理学史为主线，探究“奥斯特实验”为核心学习“电流磁效应”的相关内容。磁场：根据磁体、电流之间相互作用的特点，分析归纳得出磁场的概念，通过演示实验理解磁体、电流之间相互作用的产生原理，并给磁场下定义。地磁场：通过学习地磁场的应用——指南针总结地磁场的特点，让学生认识磁偏角。总结：通过回顾磁的认知过程，总结我国古人与外国科学家物理探索方法的特点。【引语】相信大家都看到了我手上的手套，主要想给大家表演一个魔术，首先介绍魔术道具，大家知道木架上的是什么吗？【提问】下面来试试扬声器的效果。扬声器的灯亮了，说明已经开始工作，接入手机音乐，怎么没有声音呢？【演示】将手慢慢靠近扬声器，又慢慢远离扬声器。

【提问】为何我的手可以在不接触扬声器的情况下控制音量的大小？【引导提问】事实上，磁铁是扬声器的重要构件之一，磁在生活中还有别的应用吗？【过渡】磁在生活中的应用非常广泛，所以我们很有必要学习磁的知识，先从学习《磁现象和磁场》开始。【讲授】说起对磁的认识，最早可以追溯到公元前4世纪，在《管子》一书中曾写道：“上有慈石者，其下有铜金”说明当时的古人已经观察到磁的现象，并对这一现象进行了长达200多年的研究；到了公元前2世纪，在《吕氏春秋》一书中曾有记载：“慈石召铁，或引之也”，说明那时的古人通过磁现象的观察认识到了磁的特性，什么特性？【过渡】磁性的发现，加深了当时的古人对磁的认识，到了宋朝，人们对磁的研究到了顶峰时期，其中宋朝有位著名的科学家——沈括，在他的著作《梦溪笔谈》中写道：“以磁石磨针锋，则锐处常指南，亦有指北者，恐石性不同”。【提问】从这一记载中，大家能否看出当时的古人对磁的认识到了什么程度呢？【提问】沈括对于磁针指向不同的问题提出了怎样的猜想？【引导】在猜想过后，按照科学探究法，下一步应该做什么？【实物演示】遗憾的是，沈括并没有对这一问题深究下去，如若放在现在，我们可以将条形磁铁放入铁粉之中，可以观察发现，磁铁的两端吸满了铁粉，而中间几乎没有铁粉，说明了什么问题？又可以得出什么结论？【提问】一块磁石有两个磁极，分别为南极和北极，我们是如何规定这南北两级的呢？【提问】再问，如若是一块磁铁，如何确定它的磁极？应用了什么原理？【过渡】重复这句作用规律，我们似乎在哪里也学过类似的规律，谁与谁之间的也有类似的作用规律？【引导】不同的是，电荷分的是正负，磁极分的是南北。既然两者这么相似，会不会存在某种联系呢？【讲授】对于这个问题，早在18世纪，就有科学家进行了研究，但是始终没有得到问题的答案。直到两个奇怪的现象发生：（1）1731年，一名英国商人发现雷电过后他的一箱刀叉竟带上了磁性；（2）1751年，富兰克林发现用来储存电荷的莱顿瓶对缝衣针放电能将其磁化。这两个现象引起了科学家的广泛关注，其中就包括大名鼎鼎的库仑、安培、托马斯杨。他们先后发表了自己的见解：首先由库仑在1780年表示：电与磁是两个完全不同的实体！安培或许是受到库仑的影响，在1802年自告奋勇地表示：“我乐意去证明电与磁是两种不同的实体。最后的托马斯就更加厉害了，1807年在书中写道：没有任何理由去设想电与磁之间存在着任何直接的联系。【引导】也正是在这样的背景下，当时的科学家都放弃了对电磁问题的研究，但是一位年轻人坚持了下来，谁呢？【讲授】奥斯特深受康德哲学的影响，认为自然现象之间都是可以相互联系、相互转化的，所以他坚信电和磁之间必然存在着联系。或许是奥斯特的执着感动了上天，在一个风雨交加的夜晚，一道闪电照亮了实验室，奥斯特突然观察到实验室里的小磁针发生了偏转，这一偏转，给奥斯特带来了灵感。他想：会不会是由于闪电导致磁针发生了偏转呢？【引导提问】但是，我们都知道物理规律的得出不能以偶然的现象作为科学依据，若要探究出，需要经历什么过程？【提问】如果你是奥斯特，又应该如何做这个实验呢？单靠一枚小磁针行吗？【提问】电怎么获得？【强调】现在大家手头上都有相应的实验仪器，可以试着探究下电流能否引起小磁针的偏转。不过，在实验之前，提醒一下：不能长时间闭合开关，因为毕竟是电路是短路的。【演示】请一位学生上台演示：如果实验成功，给予表扬；如果实验失败，给予鼓励，总结失败的原因。【教师实验演示】环视了大家的实验，其中有一部分同学实验成功了，说明电流确实能够引起小磁针的偏转，但是，大部分同学实验都没有成功。分析其中的原因，大部分同学都将导线沿着东西的方向放置。事实上，奥斯特在一开始也是这么做的，但是闭合开关，小磁针并没有偏转。但是奥斯特还是坚持将小磁针沿着东西方向放置，为什么奥斯特要坚持将导线沿着东西方向放置？【分析】奥斯特认为：电流对小磁针力的作用效果，就像水流对沿途物体的冲击效果一样，将磁针与导线垂直放置，这样的冲击效果是最好的。【讲授】当然，实验证明，奥斯特的理论错了，这一错就错了10年，但是奥斯特并没有放弃，在1820年一次讲课中，身为教师的奥斯特又一次尝试了这个实验，这一次他很偶然地将导线沿着导线放置，发现小磁针发现了偏转，台下的听众都没有看到这个现象，但是奥斯特观察到了，为此激动的摔了一跤，撞开了真理的大门。同年7月，奥斯特发表论文宣布发现“电流的磁效应”。【讲授】所以说，我们所谓的科学创新实际上就是打破传统旧观念的束缚，奥斯特打破了，所以他成功了，但也有人说奥斯特是一个幸运儿，无非是很偶然地一次尝试成功可而已，你同意这种观点吗？在这里，有句话说的好：“在观察者的领域，机会都是留给有准备的人。”【讲授提问】奥斯特的发现震惊了科学界，当然库仑是感受不到惊讶了，因为库仑在1806年就去世了。至于托马斯杨，在当时还在“闭关”，为光学理论做最后的冲刺，只剩下个安培，如果你是安培，面对这样的局面，你会做些呢？【讲授】安培也确实是这么做的：1820年9月11号，安培在法国科学院观看了奥斯特的实验；第二天就回家重复了奥斯特实验；但是他发现奥斯特的结论是对的，于是安培就投入到比奥斯特更加详细的研究之中，一个星期以后，他就立马向法国科学家提交了第一篇论文——安培定则。【感叹】其实科学家也会犯错误，但是犯错误不要紧，重要的是知错能改，所以安培又被称为“善于知错就改的科学家”。【过渡】奥斯特发现了电流对小磁针有力的作用，根据大家想一想，根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，你能得出什么新的结论呢？

【实验演示】由于导线被固定住了，我们观察不到力的作用效果。但若我们将导线悬挂，下面放一块U型磁铁，给导线通上电流，观察导线会受到力的作用吗？【归纳分析】从刚才的一系列实验中，我们发现磁体之间有力的作用，电流与磁铁之间也有力的作用，在接下去应该是谁与谁之间有力的作用？【提问】那这些相互作用之间，有什么共同点？【引导提问】但根据力的物质性，力是不能脱离物体单独存在的，这说明了什么？【提问】既然这物质客观存在，很有必要给这个物质取个名字，起个什么名字好呢？【提问】小磁针由于受到了磁场的里发生偏转，那这个磁场是由谁激发的呢？【演示】当条形磁场撤去，可以发现磁场给小磁针的力逐渐减小了，这说明磁场是由谁激发的呢？【类比分析】针对电流使小磁针的发生偏转这一情形，电流与磁针并没有互相接触，说明它们之间也存在看不见摸不着的物质，当电流撤去时，磁针受到力减小，说明该物质是由电流激发的，这说明了什么？类比分析磁铁对电流作用的产生原理，通过习题让学生掌握电流与电流产生相互作用的原理机制。【过渡】既然清楚了力产生的原理，那如果给磁场下个定义：磁场是什么呢？【提问】看不见摸不着的物质不止磁场一种，说明看不见摸不着不是磁场最显著的特征，磁场最显著的特征是什么？【引导】如果将小磁针放入电场中，小磁针会受到力的作用吗？说明了什么？【总结定义】磁场：对放入其中的磁铁、电流有力的作用的物质。【过渡】刚才我们讲到：磁体、电流能够激发磁场，那若是将讲台上的这些通电导线、磁铁全都销毁，空间内还有磁场吗？【提问】地磁场在生活中有什么应用吗？【讲授】指南针就是应用了地磁场的存在，使其具备了指向功能。我国古人就是应用指南针发展了航海事业，也正是因为指南针具有强大的功能，现在的手机中还有指南针的应用软件。但是，这只手机的指南功能真的准确吗？我们不妨拿两只手机对比一下。【演示】当两只手机的中轴线与指南针的北重合时，两只手机存在了一个夹角？是什么原因导致的呢？【演示】打开手机中指南针的设置，有一个选项“使用正北方向”，发现一只手机选中了该选项，另一只并没有。这个选项有什么意义呢？【提问】两手机的夹角形成的夹角，又说明了什么？【总结】我们将手机上的这一夹角称之为“磁偏角”。【演示提问】我们再次观察小磁针的朝向，刚才讲到：朝南的一端为南极，但根据磁极的作用规律：同名磁极相互排斥，这不是矛盾了吗？【提问】“据新闻报道：地球正在发生磁极转换，将重蹈火星覆辙。”从这则新闻中，大家又能获得哪些信息呢？【讲授】其实，磁的认知过程贯穿了历史长河，如果以时间抽排列磁的认知过程，最早从我国发现磁现象提出了磁性，发明了指南针，但我们对磁的研究就此中断了，直到16世纪英国科学家吉尔伯特通过实验研究将磁的知识写于自己的著作《论磁》一书中，将磁发展为一门系统的学科，再到18世纪奥斯特发现了电流磁效应，19世纪法拉第通过实验发现了磁场。观察磁认知的过程，大家发现物理的探索之路有何规律？【总结语】定性描述和定量分析两者缺一不可，只有两者结合才能发展我们的科学之路！【回答】扬声器【回答】可能是扬声器坏了【观察】发现当手靠近扬声器时，扬声器发出音乐，远离扬声器，没有音乐。【回答】手里藏了一块磁铁！【回答】指南针、磁悬浮列车、电磁打点计时器....【回答】磁可以吸引铁质物体的特性，称之为“磁性”。【回答】知道可以通过磁石制作指南针不同的磁石指向是不同。【回答】可能是因为不同的磁石具有不同的磁性。【回答】通过实验验证。【观察回答】说明了即使是同一块磁铁，不同的区域，磁性也是不同的；磁性最强的区域称之为“磁极”。【回答】小磁针静止时，其两端总是指向南北方向，指向南端的磁极称之为南极，指向北端的磁极称之为北极。【回答】悬挂法；用条形磁铁靠近指南针，若指南针的南极被吸引，则对应条形磁铁的北极。应用了磁极之间“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的作用规律。【回答】电荷。【回答】丹麦科学家奥斯特！【回答】需要通过大量的实验进行验证。【回答】不行，还需要电。【回答】可以通过电源和导线形成闭合回路产生电流。【实验探究】3人小组合作探究，从导线放置方向，磁针放置位置上不断尝试探究闭合开关能否引起小磁针的偏转。【观察】分析成功或者失败的原因。【回答】另做实验反驳奥斯特的观点。【回答】磁针对电流也有力的作用。【观察】导线在开关闭合一瞬间，摆动起来，改变磁铁的方向，导线还是摆动起来了。说明：磁铁也对电流有力的作用。【回答】电流与电流之间也有力的作用。【回答】物体与物体之间没有直接接触。【回答】说明磁针与磁铁之间存在着物质，但这种物质看不见摸不着。【回答】磁场。【回答】由条形磁铁激发的磁场。【回答】电流能够激发磁场。【回答】磁场是看不见摸不着的物质。【回答】不会受到力的作用；说明了磁针只有放入磁场中才会受到力的作用。这才是磁场最显著的特征。【回答】还存在地磁场【回答】最常见的一个应用就是指南针。【回答】可能是由于两只手机的指南针有误差导致的。【回答】选中了该选项，指南针的南北方向指的是地理南北，没有选中该选项，指南针指的是地磁南北方向。【回答】说明地理南北极与地磁南北极并不重合。【回答】并不矛盾，指南针所指的南，是地理南极，也是地磁北极，说明地理南北极与地磁南北极位置是相反的。【回答】火星等其他天体也与地球相似，存在磁场；磁偏角正在变化。【回答】物理规律的探索都是先易后难，最早都是从现象开始，通过现象描述了磁的特性，对此进行了定性描述；但外国科学家擅长实验分析，对磁进行了定量分析。通过扬声器的原理设计魔术表演，既可以激发学生的学习兴趣，又可以让学生感受到磁在生活的中的应用非常广泛，体会到学习磁的重要性。通过古人对磁的认识回顾磁的相关概念