-2025学年高二教案物理（人教版2019）必修3第十三章131磁场磁感线教学设计

人教版必修第三册 第十三章 第1节《磁场磁感线》《磁场磁感线》教学设计一、教学指导思想2020年修订版《普通高中物理课程标准》要求：学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观、必备品格和关键能力。物理学科核心素养主要包括“物理观念”、“科学思维”、“科学探究”和“科学态度与责任”四个方面。因此，本节课主题设计思想将着力于以上四个方面，“以创设物理情境为切入点，以认识磁的历史发展为线索，以观察实验（事实）为基础，以培养学生思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点，以发现磁场本质为目标”形成磁场、磁感线等物质观念；探究形成研究磁场的方法、渗透运用转换法、类比法、理想模型等科学思维方法；对相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论的过程中锻炼交流的意愿与能力，并能体会磁场产生的本质；培养学生学习和研究物理的好奇心与求知欲和感悟科学探索的魅力。二、教学内容分析【课标要求】3.3.1能列举磁现象在生产生活中的应用。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。关注与磁相关的现代技术发展。3.3.2通过实验，认识磁场。会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。【单元视角】本章是必修课程的最后一章，在力学和电学的基础上，初步了解“电磁场与电磁波初步”，为后续选择性必修部分深入学习电磁学打下基础，虽然内容跨度大，但线索清晰。奥斯特、法拉第等科学家在“自然力统一”思想的影响下，发现了“电生磁”和“磁生电”，打开了电与磁联系的大门。经过麦克斯韦的进一步研究，建立了电磁场理论,从奥斯特、法拉第到麦克斯韦的电磁场理论构建了电磁运动的大图景,实现人类对自然现象解释的第二次大综合。【教材分析】2页共22页本节是电磁学的基础，揭示了电和磁的联系，打开了电磁学的大门，激发了科学们对电和磁的进一步研究；通过我国古代磁和现在磁的应用激发爱国主义精神，渗透STSE教育，体会科学、技术对社会的积极作用；进一步强化了场的研究方法，用磁感线将磁场可视化，变抽象为直观，以及类比、建模、推理等方法论教育；本节有大量的物理学史内容，有着极其丰富的人文教育价值，是科学方法和人文教育结合的好素材。【素养载体】通过磁现象逐步找到描述磁场的方法并生成磁感线的过程，物理观念的形成过程有利培养学生科学思维，动手探究磁体和电流周围磁场分布能很好的提升学生科学探究的能力，同时“安培分子电流假说”能充分的激发学生乐于思考、勇于探究的科学精神。【落地关键】如何引导学生利用“现象”寻找“方法”，通过“方法”分析“现象”，进而再对比“现象”猜想“本质”是课堂中落实素养关键点。三、学生情况分析【学习起点】知识储备：学生在中学阶段的科学课曾经学习过磁现象和磁场的相关知识，知道关于磁性、磁极、磁场、磁化等基本知识；了解了可以用磁感线描述磁场，知道磁铁和电流周围的磁场大概分布情况等知识。技能储备：之前学生经历了力学和电学多个实验的探究过程，已具备了较为熟练的实验操作技能。【进阶重点】但进入高中以后随着时间的推移，很多同学对这块知识已经模糊不清甚至淡忘了。尤其是对研究方法的形成和磁场空间分布想象能力相对薄弱，同时初中仅限于对“现象”的初步了解，并没有对“现象”进行深入的分析和研究，这就需要教师在教学中培养其研究物理问题的方法，渗透从“现象”中发现“本质”的思想和体味科学家探寻“真理”的执着与乐趣。也是本节学习进阶的重点。3页共22页四、教学目标【物理观念】（1）理解磁相互作用是通过磁场来实现的，知道用磁感线描述磁场。（2）掌握直线电流、环形电流和通电螺线管磁场的空间分布规律。（3）掌握安培定则和理解磁现象的电本质。【科学思维】通过小组研讨、教师演示、学生实验等方式引导学生学习“微元”、“类比”、“推理”、“转换”、“控制变量”等科学研究方法运用提升科学思维水平。【科学探究】在学生动手探究磁场分布、建构磁感线、总结规律、发现本质的过程中，培养科学探究意识，并能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设和设计探究方案和获取证据的能力。【科学态度与责任】通过了解磁现象的研究历程和其对社会发展的巨大推动，和逐步生成“磁现象电本质”的过程中，激发和培养学生在学习过程中善于发现，勇于探索的科学精神；和激发其推动科技发展的责任感。五、教学重难点【教学重点】从磁现象中寻找研究磁场的方法，探索几种常见的磁场，安培定则的生成。【教学难点】关于磁感线的理解和空间分布，如何升华对“磁现象电本质”认知，是本节课的难点。我将通过“问题引领、教具创新”来突破这一难点。六、教学方法【教学方法】情境导入法实验探究法交流讲授法【学生学法】实验探究法合作交流法4页共22页七、课时安排：1课时八、教学资源【学生小组实验资源】分组实验一：天然磁石1个、退磁的磁体1只、小磁针1个、大头钉若干分组实验二：条形磁体1只、铁屑1瓶、透明玻璃板底座1个、25cm*12.5cm有机透明玻璃板2片，红色记号笔1支，黑色记号笔1支。【教师演示实验资源】铁屑收集器1个、甘油2瓶、铁屑1瓶、直流电源1个、展示台1个、直导线2段、充磁器1个，小磁针3个（大小不同），条形磁铁和直线电流磁感线空间分布模型各1组，导线若干，另备一组学生用实验器材。九、教学整体活动思路5页共22页十、教学过程设计教学情境问题引领教师活动学生活动设计目标流设置意图评估程活自制一【引入】：引起认1.回顾动段动画，师：很高兴和同学合知冲突，磁铁能一创设一作这节课！观看并思考从而激吸引铁创枚大头发学生类物设针掉到【展示视频】的探究质。情陷阱，问：谁才能首先请大家观看一兴趣。境“磁铁”“拯救”掉段播放视频生：相互交流并2.能逐和“石到“陷阱”表达自己的观点渐融入激头”争相里的大头介绍活动器材，并验探究问发要拯救针？证自己的猜想！【分组实验探究】亲身体题的情兴它的情验，验证境。趣境猜想巡视并观察学生实验引导探究一：寻找研问：“石头”究磁场的方法生：它的周围有1.知道凭什么吸引在磁石旁放置两个磁场磁场是大头针？小磁针实验验一种特问：如何来生：小磁针证，弄清殊物质研究周围的物理真的观磁场分布相。以此念。呢？回顾初6页共22页问：它们的观察小磁针静止现象有什么师：为了研究问题的时指向不同？方便，物理学上把小生：两个位置的师：为什磁针静止时北极的磁场方向不同么？指向规定为该点的活磁场方向。动二逐渐用越来越小的小磁针放在同一点利用小探究该点方向问磁针和问：如果想生：交流讨论可题铁屑探研究一个区【展示放大的铁屑】以用铁屑引究天然域的磁场分生：它放入磁场领磁石周布应该怎么就被磁化也就是围磁场办？为什一个微小的磁生的分布么?针！成的实验方情境问：铁屑现在天然磁石周围均生：没有，杂乱法在指向的分匀的撒上铁屑无章！布有规律吗？【轻轻敲击底板】观察发现，排列有序，并连成了线！问：哪里变生：“磁石”旁化更明显？边变化相对明为什么？显，因为磁场强，

中所学的知识，并为后面教学做好铺 2.培养垫 渗 透“ 微元 ”“ 极限”思维 方法。寻找研究磁场的方法，并体现微元思3.感悟和学会研究磁场的方法7页共22页【小磁针记录方向】问：方向怎生：用小磁针侦从现象么办？查中发现放置小磁结论1：疏密可规律，从4.能否针，标明方总结方法：以代表磁场强而总结理解磁向强弱分布铁屑弱。出研究感线的磁场方向小磁针结论2：切线方磁场的含义。描述方法磁感线向表示磁场方方法向。引导探究二：探究条巩固研1.能形磁铁周围的磁场究磁场利用之分布的方法，前形成问：条形磁【介绍器材】【学生实验探究】感知条方法探活铁周围的磁形磁铁究条形动利用小场又是什么周围的磁铁某三磁针、铁样子呢？磁场分一平面屑、玻璃师：巡视并指导学生生：观察实验结布，同时的磁场板等器实验果，并画出磁感为安培分布分材，创设线“分子2.能在组探究条电流”假实验过实形磁铁说做好程中很验周围的铺垫。好的合磁场分理分突布的实共同合工、交师：其实老师在准备【合作形成空间】破验情境问：那它周作，实现流合实验的时候，分成了空围磁场空间从“平作。四个不同的面，请每间的的分布又面”到3.能认组派个代表把画出是什么样子的磁感线拿上来，拼“空间”知条形8页共22页呢？在一起。的过渡。磁体从利用“铁引导学生总结实验由“模平面到活屑”放置结果，得出条形磁铁拟”到空间磁动在“甘磁场的分布：两极密“真实”场分三油”当中间疏，南进北出的连续。布，并中，铁屑学生课能分析会在条堂上看总结其分形磁铁问：同学们【实验演示】生：认真观察，这一眼，特点。组磁场的合作的结果用甘油铁屑展示其进一步的感受其可能一2.能实作用下只能大致看空间分布情况具有的空间对称辈子也学会由验重新分出条形磁场性忘不掉“点”布逼真、周围空间磁让学生及“线”突形象的场的分布情感受物从“面”破展示出况，想不想理之美，到“空空条形磁看更逼真的对自然间”研间铁磁场实验演示？的敬畏究问题“空间之心。的科学分布”的方法情况。探究三：探究直线电问：除了磁流周围的磁场分布1.知体，还有什【实验演示】迁移能道直么周围有磁用小磁针探究直导生：电流力培线电场？线周围几点的磁场养，研流周方向。究方法围的问：直线电【猜想】垂直于电的落磁场流某一截面流某一截面磁场实。分布，磁场分布又的分布并能9页共22页是什么样子问：又如何【实验演示】生：铁屑探究分探究直线电用铁屑和小磁针探布，小磁针探究流周围的磁明磁场分布方向场分布呢？用磁感线记录分活通过电布动源、单砸四直导线、总结磁感线的分布小磁针、特征并展示直线电探铁屑等流磁感线空间分布索实验器模型电材，创设流探究探探究四：探究直线电究直线问：环形电流周围的磁场分布【交流讨论】电流、环流周围的磁【实验演示】形电流场又是什么展示直线电流空间垂直平样子呢？磁场模型，并弯成环表面磁场形，引导学生猜想磁征分布的场分布磁实验情问：和模型场境。展示的相同吗？能不能【实验演示】说说你的猜环形电流周围磁场【观察讨论】想？分布，验证猜想记录磁场分布问：磁感线的分布是什么样子？总结磁感线的分布

用 磁感 线描述2.能用再 由 “ 微“直”元叠到“弯”加”的的逐步思想推进，猜想由浅到环形深的科电流学研究周围问题的的磁顺序。场分布，并通 过实 验验证10页共22页人教版必修第三册第十三章第1节特征【展示】【交流讨论】生：可以用右手活问：有没有大拇指表示电流动什么方法能方向、四指环绕能通五帮助我们记方向表示磁场方过探展示直住这两个方向。通过现究结概线电流、向间的关系象总结论观括环形电呢？规律，察总归流磁感培养学结安纳线及电问：环形电生：可以用右手生分培定流方向流也可以用四指环绕的方向析、归则，并统情景同样的方法表示电流方向，纳、总能熟一判断吗？大拇指指向轴线结、的练运规【师生小结】的磁场方向。能力。用。则安培定则的内容问：一个个【展示】【思考讨论】1.能环形电流叠会是这个样子吗？基于直线电进一步用“微加在一起周流到环形电流磁内化，元叠围的磁场分场的猜想与验学生对加”的布又是什么证，得出其磁场微元和思想样子呢？并非简单的拼叠加的猜想接。思想的通电理解螺线11页共22页 人教版必修第三册第十三章第1节活师：我们任【演示实验】螺线管电【观察总结】动然用实验来流周围磁场分布内部铁屑趋六验证我们的于一致，外部铁猜想屑分布跟前面条形磁体的分布相似。分析总结通电螺线管磁推感线的分布特征理单砸导线绕制问：为什么成螺线磁铁产生的管，通电磁场和电流【思考理解】“分后创设产生的磁场【历史回顾】子电流”假说：介绍安培分子电流猜环形电如此的相似(1)在物质内部，存假说的内容在着一种环形电流想流的实呢？——分子电流，分本验情境。师：螺线管子电流使每个物质微粒都成为微小的质的磁场是由磁体，它的两侧相一个个环形当于两个磁极。(2)当铁棒中分子电流产生电流的取向大致相的，难道条同时，铁棒对外显磁性；当铁棒中分形磁铁里也子电流的取向变得有电流吗？杂乱无章时，铁棒对外不显磁性。

管 周围 的磁 场分布，基于之 并 能前实验 细 致探究的 观 察结果， 通 电结 合 螺 线“由内管内而外”外磁细致观场分察，自布特然生成征。了关于2.能“本理解”的分子猜想，电流培养模假说。型建构、科3.理学推解科理、质学家疑创新探索的能物理力。问题的科学思维12页共22页 人教版必修第三册第十三章第1节问：谁内部【展示】【观察总结】的的分子电磁石有序、条形解决了流排列有磁铁无序学生开1.能序？谁内部始的疑内化活的的分子电惑，同理解动展示通流杂乱无时这个“磁七电螺线章？实验也现象管内部使得整电本验铁屑分节课的质”，证布，结合问：有没有【现象启发】知识逻并感引导学生回顾通电假微元思什么方法能辑线索受利螺线管内部的磁场说想，创设让这个条形形成了用知分布情况验证“分磁铁内部的一个闭识解子电流分子电流由条形磁铁内部铁合的结决问亲假说”的杂乱无章变屑有序排列，结构。题的身情境。成有序排列【器材介绍】合假说受到启喜悦。介绍充磁机的结构体呢？发。验由一匝匝线圈组成从现象的观察2.通回归本过亲【验证猜想】13页共22页人教版必修第三册第十三章第1节质的理身体解验，感【师生小结】受科现代物理学研究表实验证明“假磁学的明，物体是由原子、体”变成了“真魅力。分子组成。证明了安磁体”培分子电流的假说是正确的。活【师生交流】动磁现象在生活能感八生产中的运用。积极思考，并有激发课受知合展现问：铜和我很强的求知欲后探究识“能理生活中们身边的一虽然此刻不的兴与不外磁场相些其他物品能有确定的答趣。能”的延关运用为什么不能【课后探究】案，但是让学生边界。与发展被磁化？1.上网查阅相关资知道物理的能与留的情境料。不能，这才是一有2.完成课后巩固习题个较为完整的关空于磁及其本质的间物理观念。验十一、板书设计探究一：研究方法铁屑+小磁针探究二：条形磁体周围的磁场探究三：电流周围的磁场探究四：磁现象电本质14页共22页 人教版必修第三册第十三章第1节十二、作业设计题目序号0101完成时长2min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编1.下列关于磁场的说法正确的是()A.磁场和电场一样，是客观存在的特殊物质B.磁场是为了解释磁极间相互作用而人为规定的题目C.磁极与磁极间是直接发生作用的D.磁场只有在磁极与磁极、磁极与电流之间发生作用时才产生答案【答案】A题目序号0102完成时长2min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编2．如图为条形磁铁周围的磁感线，磁场中有a、b两点。下列说法正确的是（）A．a点的磁场弱于b点的磁场题目B．磁铁的磁感线起始于磁铁的N极，终止于磁铁的S极C．图中的磁感线是真实存在的D．a、b两点的磁场方向相同答案【答案】A题目序号0103完成时长2min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编15页共22页 人教版必修第三册第十三章第1节3．举世瞩目的上海磁悬浮列车线是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮列车线，其全程共30km，列车最高速度可达552km/h，单向运行约8min磁。悬浮列车底部装有电磁铁，轨道地面上则安装有线圈。通过地面线圈与列车上的电磁铁之间的排斥力使列车悬浮起来。地题目 面线圈的上端磁极极性与列车上的电磁铁下端极性总保持( )A．相同 B．相反C．不能确定 D．以上均不对答案【答案】A题目序号0104完成时长3min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编4．下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是（ ）A．B．题目C． D．答案 【答案】C题目序号0105完成时长3min题目类型 选择题填空题作图题作图题综合题 实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编题目16页共22页人教版必修第三册第十三章第1节5.下列各图中，已标出电流及电流的磁场方向，其中正确的是( )答案【答案】D题目序号0106完成时长3min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编6.司南是我国著名科技史学家王振铎根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原勺形的指南器具。书中的“柢”指的是司南的长柄，如图所示。司南是用天然磁铁矿石琢成一题目个勺形的东西，放在一个刻着方位的光滑盘上，当它静止时，其长柄（）A．将指向北方B．将指向东方C．顶端相当于磁体的S极D．顶端相当于磁体的N极答案【答案】C题目序号0107完成时长5min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合题目来源引用改编自编题目7．（多选）奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁间存在17页共22页人教版必修第三册第十三章第1节着密切的联系。安培受到启发，提出了著名的“分子电流假说”，他认为在原子、分子等物质微粒的内部存在着一环形电流——分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小磁体，它的两侧相当于两个磁极。现以最简单的氢原子为例，氢原子由一个质子构成原子核和一个绕其做圆周运动的电子组成，且知质子与电子的电量均为e，电子的轨道半径为r、质量为m，静电力常量为k，则（）e2A．氢原子分子电流的大小为kB．氢原子分子电流的大2πmre2小为k2πrmrC．图示氢原子的“北极”垂直纸面向外D．图示氢原子的“北极”垂直纸面向里【答案】BC【解析】AB．电子绕质子做圆周运动，库仑力提供向心力，即ke2=m4π2rr2T2q又因电流的定义式为I=t，而t=T，可得氢原子分子电流的大小答案I=e2k2prmr故A错误，B正确；CD．由“右手螺旋定则”可知，图示氢原子的“北极”垂直纸面向外，注意四指应沿逆时针方向，因为是“电子”，故C正确，D错误。故选BC。题目序号0108完成时长10min题目类型选择题填空题作图题作图题综合题实践题学习水平知道理解应用综合18页共22页人教版必修第三册第十三章第1节题目来源引用改编自编课后实践拓展：题目上网查阅关于“地磁场”及磁现象在生产生活中的应用等知识！十三、教学反思及评价（一）选准入口本节课用天然磁石引入既有现实的意义也有象征的意义。人类关于磁的认识就是从自然界中的天然磁石开始的，让学生面对并解决最原始的物理问题，这对于学生加深对基本物理思想、观念的理解和感受有着非常重要的意义。另外这个引入和后面的学生分组探究条形磁铁的磁场基本上实现了无缝对接，同时也为磁现象电本质的学习做好很好的铺垫。（二）理顺线索本节课知识的逻辑线索是：磁场→常见磁场的分布（磁感线）→总结规律（安培定则）→规律背后的规律（电本质）本节课学生的认知线索是：具体磁石或磁体→抽象的磁场→抽象分布具体化→抽象的物质内部本质原因。依据这两个线索，本节课的主线确定为研究磁场的方法。（三）深究过程在探究条形磁铁磁场分布过程中，在学生的相互合作中