第二节 电流周围的磁场教学设计初中物理北师大版北京2024九年级全一册-北师大版北京2024

第二节电流周围的磁场教学设计初中物理北师大版北京2024九年级全一册-北师大版北京2024课题XXX课时1教材分析一、教材分析本节是北师大版九年级物理全一册电与磁章节核心内容，在电场与磁场知识基础上，探究电流的磁效应。教材以奥斯特实验为切入点，通过实验观察、分析归纳，引导学生理解电流周围存在磁场及其方向判定，为电磁铁、电动机等学习奠定基础，注重实验探究与科学思维培养，符合九年级学生认知规律和教学实际。核心素养目标二、核心素养目标通过本节学习，形成电流周围存在磁场的物理观念，理解磁场方向与电流方向的关联；经历奥斯特实验探究过程，提升基于现象分析归纳规律的科学思维能力；运用安培定则判断磁场方向，发展科学推理与应用能力；体会电与磁的内在联系，激发对电磁现象的探究兴趣，培养严谨求实的科学态度与责任。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生已学习磁体的基本性质（如两极、磁场方向）、简单电路的组成及电流概念，理解磁体间相互作用是通过磁场发生的，但对电流能否产生磁场缺乏认识。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：学生对实验探究兴趣浓厚，动手操作能力较强，习惯通过直观现象获取知识，但抽象思维和空间想象能力有待提升，部分学生归纳总结规律时存在困难。

3.学生可能遇到的困难和挑战：理解电流周围磁场的抽象性及磁感线分布规律存在困难；运用安培定则判断磁场方向时易混淆左右手规则；实验中控制电流方向、观察磁场现象的操作细节可能不熟练。教学资源准备四、教学资源准备1.教材：确保每位学生备有北师大版九年级物理全一册教材，重点标注本节“电流周围的磁场”相关内容。2.辅助材料：准备奥斯特实验示意图、电流周围磁场分布模拟动画、安培定则操作演示视频，直观呈现抽象概念。3.实验器材：每组配备电源、导线、小磁针、铁屑、螺线管，器材需完整且安全，小磁针灵敏度高，导线绝缘层完好。4.教室布置：设置分组实验操作台，每组配备实验器材，预留讨论区，便于合作探究与现象观察。教学过程**环节一：情境导入，激发兴趣（5分钟）**

师：同学们，请回忆一下，我们之前学习过磁体周围存在磁场，磁体能吸引铁钉，磁极间有相互作用。那么，你们想过没有，电流——这个看不见摸不着的东西，会不会也产生磁场呢？今天我们就通过一个著名的实验来揭开这个秘密。请大家看教材第XX页的奥斯特实验示意图，猜猜当导线中有电流通过时，旁边的小磁针会发生什么变化？

生：可能会偏转？因为磁体会对磁针有作用力。

师：你的猜想很有道理！现在我们就用实验来验证这个想法。

**环节二：实验探究，发现规律（20分钟）**

师：请各小组领取实验器材：电源、导线、小磁针、开关。按照教材步骤操作：先将导线沿南北方向水平放置在小磁针上方，闭合开关，观察小磁针是否偏转。注意安全，不要触摸裸露的导线接头。

生（操作后）：老师，小磁针偏转了！原来静止时指向南北，现在转动了！

师：非常好！这说明电流周围确实存在磁场。现在改变电流方向，观察小磁针偏转方向是否变化？

生：偏转方向相反了！原来向东转，现在向西转。

师：太棒了！这个现象告诉我们：电流的磁场方向与电流方向有关。那么，如何判断电流周围的磁场方向呢？教材中介绍了一种方法——安培定则。请大家仔细观察教材图示，尝试用自己的语言描述规则。

生：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向N极。

师：完全正确！现在请用铁屑和螺线管模拟实验，观察磁感线分布，并用安培定则验证。

生（操作后）：磁感线是环绕螺线管的曲线，大拇指指向的一端确实是N极！

**环节三：规律总结，深化理解（15分钟）**

师：通过实验，我们得出两个核心结论：第一，电流周围存在磁场；第二，磁场方向由电流方向决定。安培定则是判断磁场方向的工具，关键在于"右手四指弯曲方向与电流方向一致，大拇指指向磁场N极"。现在请判断：如果电流从螺线管左端流入，右端流出，哪端是N极？

生：右端是N极，因为四指指向左端电流，大拇指指向右端。

师：完全正确！但请注意，直线电流和螺线管电流的磁场分布不同。教材中用对比图展示了它们的磁感线形状，请结合实验现象归纳差异。

生：直线电流的磁感线是同心圆，螺线管的是条形磁铁似的。

师：非常精准！这说明电流的磁场形状取决于电流的分布方式。

**环节四：应用拓展，联系实际（10分钟）**

师：现在请思考：电磁起重机为什么能吸起钢铁？它的核心部件是什么？

生：里面有电磁铁，通电时有磁性，断电后磁性消失。

师：没错！电磁铁就是利用电流的磁效应制成的。请看教材中的电磁铁结构图，它由铁芯和螺线管组成。为什么加入铁芯后磁性会大大增强？

生：铁芯被磁化，增强了磁场。

师：正确！这说明铁芯可以强化电流的磁效应。现在请设计一个简易电磁铁，要求能吸引20枚回形针，并说明如何控制磁性的有无和强弱。

生：用大电流、多匝线圈、U形铁芯；用开关控制电流通断，用滑动变阻器调节电流大小。

师：你的设计很专业！实际应用中，我们正是通过控制电流来灵活运用电磁铁。

**环节五：课堂小结，当堂检测（5分钟）**

师：今天我们通过实验发现电流能产生磁场，掌握了安培定则的应用，理解了电磁铁的工作原理。现在请完成教材课后习题第1、2题：判断电流方向与磁场方向的关系，解释电磁铁的优点。

生（完成练习后）：第1题用安培定则判断，第2题是电磁铁磁性可控制。

师：很好！下节课我们将学习电磁继电器，继续探索电与磁的奥秘。课后请观察家中的电器，哪些部件可能用到电磁铁？

**板书设计**

第二节电流周围的磁场

1.奥斯特实验：电流周围存在磁场

2.磁场方向：由电流方向决定（安培定则）

3.电磁铁：铁芯+螺线管，磁性可控制知识点梳理1.**电流的磁效应**

-奥斯特实验：通电导线周围存在磁场，这种现象称为电流的磁效应。

-实验现象：静止的小磁针在通电导线下方或上方会发生偏转，偏转方向与电流方向有关。

-结论：电流的磁场方向与电流方向遵循特定规律，电流方向改变时，磁场方向随之改变。

2.**电流磁场的方向判定**

-直线电流的磁场：

-磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，且在与导线垂直的平面内。

-方向判定：用安培定则（右手螺旋定则）：右手握住导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲方向即为磁场方向。

-通电螺线管的磁场：

-磁感线分布与条形磁铁相似，两端分别为N极和S极。

-方向判定：用安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指指向螺线管N极。

3.**影响电流磁场强弱的因素**

-电流大小：电流越大，磁场越强。

-线圈匝数：螺线管匝数越多，磁场越强。

-是否插入铁芯：插入铁芯后，磁场显著增强（铁芯被磁化，形成电磁铁）。

4.**电磁铁的构造与工作原理**

-构造：螺线管+铁芯。

-工作原理：电流通过螺线管时，铁芯被磁化，产生比螺线管强得多的磁场。

-特点：

-磁性的有无由电流通断控制；

-磁性的强弱由电流大小和线圈匝数控制；

-磁极方向由电流方向控制。

5.**电磁铁的应用**

-电磁起重机：利用电磁铁的强磁性吸起钢铁。

-电磁继电器：用低电压、弱电流控制高电压、强电流电路。

-电铃：利用电磁铁的通断电产生振动发声。

-电动机：利用通电线圈在磁场中受力转动。

6.**磁感线的特性**

-为描述磁场而引入的假想曲线，客观上不存在。

-磁感线是闭合曲线，在磁体外部从N极指向S极，内部从S极指向N极。

-磁感线上任意一点的切线方向表示该点的磁场方向。

-磁感线疏密程度表示磁场强弱，越密磁场越强。

7.**安培定则的拓展应用**

-直线电流与螺线管磁场的对比：

-直线电流的磁场呈同心圆状，非均匀分布；

-螺线管的磁场分布均匀，两端磁极明显。

-实际操作中需注意：

-判断螺线管极性时，四指弯曲方向必须与电流方向一致；

-直线电流的磁场方向判定时，大拇指指向电流方向。

8.**电与磁的内在联系**

-电流的磁效应揭示了电与磁的统一性：

-电生磁：电流周围存在磁场；

-磁生电：电磁感应（后续学习内容）。

-电磁现象的应用基础：电动机（电→磁→运动）、发电机（运动→磁→电）。

9.**实验操作要点**

-奥斯特实验：

-导线需沿南北方向放置，避免地磁场干扰；

-瞬间通电观察小磁针偏转，避免长时间通电导致线圈发热。

-螺线管磁场实验：

-铁屑需轻撒，避免磁化后粘连；

-通电时间不宜过长，防止过热。

10.**易错点辨析**

-电流方向与磁场方向的关系：

-直线电流：电流方向→磁场方向（右手螺旋）；

-螺线管：电流方向→N极方向（右手握法）。

-电磁铁与永磁铁的区别：

-电磁铁磁性可控制（通断电、电流大小）；

-永磁铁磁性恒定，不可控制。

-磁感线与电场线的区别：

-磁感线闭合，电场线不闭合（从正电荷出发到负电荷终止）。

11.**知识迁移应用**

-解释现象：

-为什么电磁起重机断电后钢铁会落下？（电流消失，磁性消失）

-为什么电动机转动方向与电流方向有关？（电流方向改变→磁场方向改变→受力方向改变）

-设计实验：

-验证电流大小影响电磁铁磁性（用不同电压控制电流，吸引回形针数量）。

12.**教材核心概念关联**

-与磁体磁场对比：电流磁场与磁体磁场本质相同，均由磁体或电流产生，均可通过磁感线描述。

-为后续学习铺垫：

-电磁感应（发电机原理）；

-磁场对电流的作用（电动机原理）。

13.**科学史与科学家**

-奥斯特（1820年）：首次发现电流的磁效应，揭示电与磁的联系。

-安培：提出安培定则，系统研究电流磁场规律。

14.**实际生活案例**

-磁卡：利用磁条记录信息（磁性物质被磁化）。

-磁悬浮列车：利用同名磁极相斥原理实现悬浮。

15.**学科交叉拓展**

-生物学：动物导航（鸟类利用地磁场）。

-地理学：地磁场形成与地球内部电流的关系。反思改进措施七、反思改进措施（一）教学特色创新1.实验探究与生活实例深度融合，如用电磁起重机工作视频引入，实验后引导学生分析电铃发声原理，强化“电生磁”知识的应用价值。2.动态演示磁场分布，通过三维动画展示直线电流与螺线管磁感线形状，帮助学生突破空间想象难点。（二）存在主要问题1.部分学生实验操作时对导线摆放方向、电流通断时机把握不准，导致小磁针偏转现象不明显，影响结论归纳。2.安培定则应用中，直线电流与螺线管的右手判定规则易混淆，尤其电流方向与磁场方向对应关系易出错。3.课堂评价侧重知识掌握，对学生探究过程中的猜想、分析等科学思维表现关注不足。（三）改进措施1.实验前发放操作流程图示，标注关键步骤（如导线南北放置、瞬时通电），并安排小组互查，确保操作规范。2.制作可拆分螺线管模型，让学生亲手缠绕导线并改变电流方向，通过实物演示强化安培定则的直观理解。3.增加“探究过程评价表”，记录学生提出猜想、设计实验、分析现象等环节表现，全面评估核心素养发展。典型例题讲解1.**例题**：奥斯特实验中，若通电导线沿东西方向放置，小磁针静止时指向南北，闭合开关后小磁针是否偏转？为什么？

**答案**：不偏转。因为导线沿东西方向时，电流产生的磁场方向与地磁场方向平行，小磁针受力平衡。

2.**例题**：判断图中螺线管电流方向从左端流入时，A、B两端的磁极。

**答案**：A端为N极，B端为S极。应用安培定则：右手四指指向电流方向（左→右），大拇指指向A端为N极。

3.**例题**：电磁铁吸引铁钉时，若增大电流或增加线圈匝数，磁性如何变化？

**答案**：磁性增强。电流越大、线圈匝数越多，电磁铁磁性越强。

4.**例题**：描述直线电流周围磁感线的分布特点。

**答案**：磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，在与导线垂直的平面内，越靠近导线磁感线越密。

5.**例题**：电铃的工作原理中，电磁铁的作用是什么？

**答案**：电磁铁通断电产生磁性，吸引衔铁带动铃锤敲击铃盖发声；断电后弹簧复位，实现周期性振动。教学评价1.课堂评价：通过提问检测学生对电流磁效应的理解（如“改变电流方向时小磁针偏转方向如何变