第2节 电生磁-人教版九年级《物理》全一册表格式教学设计

PAGE1第2节电生磁（教学设计）年级九年级学科物理教师课题第2节电生磁教学目标物理观念通过实验，了解电流周围存在磁场。探究并了解通电螺线管外部磁场的方向。能利用安培定则判断通电螺线管中电流的方向或两端的极性。科学思维经历分析通电螺线管外部磁场方向的过程，发展归纳推理能力。科学探究通过探究通电螺线管外部磁场方向的实验，培养根据证据进行解释的科学探究能力。科学态度与责任通过电生磁的学习，感悟自然现象之间的普遍联系，激发学习热情。教材分析本节主要包括电流的磁效应、通电螺线管的磁场、安培定则三部分内容，本节是电磁学的重要内容，在学习了磁体、磁场后，通过奥斯特实验，使学生认识电流周围存在磁场。电流的磁效应揭示了电和磁之间的联系，为后续学习奠定了基础。本节教学的重点是通电螺线管的磁场，教学中应让学生通过实验探究总结其特点。先引导学生总结出通电螺线管外部磁场分布与条形磁体的磁场相似，再让学生用自己的语言描述通电螺线管外部的磁场分布情况，通电螺线管两端的极性与电流方向之间的关系，最后通过师生交流，得出安培定则。难点是运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。教师可举例说明安培定则的使用方法，以此突破难点。学情分析1.知识储备分析：学生在之前的学习中已经接触过磁场、磁感线、磁极等基本概念，对磁现象有了一定的了解。同时，学生也学习了电流、电路等电基础知识，为学习电生磁打下了基础。九年级学生已经具备了一定的抽象思维能力和逻辑推理能力，能够理解和分析较为复杂的物理现象和规律。然而，对于电生磁这种相对抽象且需实验验证的概念，部分学生可能仍会感到有一定的难度。2.学习难点分析：对于电流的磁效应，虽然学生已经了解了电流和磁场的基本概念，但将两者联系起来，理解电流能够产生磁场这一效应，对学生来可能是一个难点。安培定则是判断通电螺线管磁场方向的重要工具，但学生往往不容易记住安培定则的使用，或者在应用时出错。教学重点通电螺线管的磁场。教学难点运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管中电流的方向。教学器材小磁针，螺线管、铁屑，电源、直导线、小磁针、开关、漆包线等。多媒体ppt，包含视频《奥斯特实验》、《探究螺线管周围的磁场》。教学过程教师活动学生活动导入新课【回忆电磁现象并提问】电现象与磁现象有许多相似之处，例如，电荷有两种，磁极有两个；同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引；同名磁极相排斥，异名磁极相吸引等。电现象和磁现象有很多相似之处，它们间有没有一定的联系？1820年丹麦物理学家奥斯特用实验证实通电导体的周围存在着磁场。第一次揭示了电和磁之间的联系，这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。电与磁之间有着怎样的联系？学习新课一、电流的磁效应1.奥斯特实验（1）探究电与磁是否存在联系【演示实验】如图所示，将一枚小磁针置于桌面上，在小磁针上方放一条直导线，使导线与电池触接，然后断开，看看电路连通时和断开后小磁针有什么变化。对调电池的正、负极，再做一次实验，继续观察小磁针的变化。小磁针受到了磁场力的作用，这个磁场与电流有什么关系？【实验现象】如果导线在小磁针上方并且两者平行，当导线通电时，小磁针发生偏转；切断电流时，小磁针又回到原位。【实验分析】小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。电流方向改变时，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变。进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有关。【实验结论】①电流周围存在着磁场；②电流的磁场方向跟电流的方向有关。2.电流的磁效应通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫作电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。【播放视频】——《奥斯特实验》【例题1】如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（B）A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变【解析】A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针处的磁场沿南北方向，而小磁针静止时指南北方向，这样操作小磁针不易发生偏转，故A错误；B．磁场看不见，不方便观察其是否存在，实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场，采用了转换法，故B正确；C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针仍会发生偏转，且偏转的方向与原来不同，故C错误；D．实验中改变电源的正、负极，电流方向改变，小磁针的偏转方向会发生改变，故D错误。故选B。进行实验或观察实验，分析实验现象，归纳结论，知道电流周围存在着磁场，磁场方向跟电流的方向有关。观看视频。做例题1，加深理解奥斯特实验。学习新课二、通电螺线管的磁场【提问】既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？怎样才能使电流的磁场变强呢？1.螺线管这是因为它的磁场太弱了。如果将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。螺线管演示器螺线管2.探究通电螺线管外部磁场的方向【实验思路】我们已经通过磁感线的分布了解了条形磁体、蹄形磁体周围的磁场，也可以用同样的方法来研究通电螺线管外部的磁场是怎样分布的。首先观察通电螺线管外部的磁场与哪种磁体相似，然后找出通电螺线管的极性与环绕电流方向之间的关系。提问：要研究通电螺线管外部磁场的方向，需要哪些器材？需要的器材：螺线管、电源、小磁针等。【实验过程】（1）按照图布置器材。为使磁场增强，可以在螺线管中插入一根铁棒。把小磁针放到螺线管四周不同的位置，观察并记录各个点小磁针N极的指向，这个方向就是该点的磁场方向。实验现象与分析：从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端，如图所示。实验结论：通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。（2）如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管（或用螺线管演示器），在纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。实验现象与分析：如图所示，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。（3）仔细观察螺线管的结构，把螺线管用导线跟电源连接，弄清螺线管导线中电流的环绕方向。用小磁针判断通电螺线管的N极和S极。改变螺线管导线中电流的环绕方向，再次判断螺线管的N极和S极。不同的小组可以用不同绕线方式的螺线管进行实验。根据你的实验，判断电流方向和图中的哪个相吻合。在图上分别标出通电螺线管的N极和S极。通电螺线管有两种可能的电流方向实验现象与分析：改变螺线管导线中电流的环绕方向，发现小磁针的N极指向也随之改变，通电螺线管的N、S极正好对调，这说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。探究归纳：（1）通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。3.探究通电螺线管的极性跟环绕电流方向的关系（1）设计并进行实验取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。（2）实验现象分析①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同；②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同。（3）探究结论：通电螺线管的极性与电流方向有关，与绕线方向无关。通电螺线管的绕法可能不同，电流流入的端点可能不同，但只要环绕螺线管的电流方向相同，通电螺线管两端的极性就相同。【播放视频】——《探究通电螺线管的磁场》【例题2】探究通电螺线管周围的磁场，做了如下实验。（1）把小磁针放在螺线管四周不同的位置，通电后发现小磁针的指向如图所示，说明通电螺线管周围的磁场跟______磁体的磁场相似，图中_____（选填“左”成“右”）端是螺线管的N极；（2）对调电源的正负极重复上述实验，小磁针的指向与之前相反。说明通电螺线管的极性跟__________有关，断开开关后，小磁针静止时______极指向南方。【答案】条形；右；电流方向；S。【解析】（1）由小磁针的分布情况可知，通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似，磁极在通电螺线管的两端。根据安培定则可判断出，图中右端是通电螺线管的N极。（2）对调电源的正负极，则螺线管中电流的方向发生变化，此时小磁针的指向与之前相反，则通电螺线管磁场发生了变化，由此可说明通电螺线管的极性跟电流方向有关。断开开关后，小磁针不再受螺线管磁力的作用，根据磁体南北极的定义可知，小磁针的S极指向南方，N极指向北方。知道螺线管及其构造。与老师一起设计实验方案。分别用小磁针和铁屑进行实验，观察现象，通过分析实验现象，得出通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。进行实验，观察现象，通过分析实验现象，逐步得出通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。观看视频，进一步理解探究的完整过程。做例题2，归纳出通电螺线管外部的磁场特点。学习新课三、安培定则【提问】通过前面的学习，知道通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。你能想出一些办法描述通电螺线管的极性与电流方向间的关系吗？1.安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。（2）猴子的方法：如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。我们应该怎样判断呢？（3）安培定则对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来表述。用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。2.安培定则的应用（1）根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性.（2）由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向.（3）根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线.（4）提示：①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。②N极和S极一定在通电螺线管的两端。③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。【例题3】如图所示，请标出通电螺线管的N、S极并用箭头画出图中磁感线的方向。【答案】见右图。【详解】根据电源的正负极可以确定电流从螺线管的右端流入，左端流出，结合安培定则即可确定螺线管的左端为S极，右端为N极，在磁体的周围，磁感线从磁体的N极出发回到S极，如图所示。通过比较蚂蚁与猴子的判断方法，得出人们判断通电螺线管两端极性的方法常用的方法——安培定则。知道安培定则的应用。做例题3，会应用安培定则解决有关问题。课堂练习课堂练习1．如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（）

A．该实验说明电流周围存在磁场B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第C．利用该实验原理可以制成发电机D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变【答案】A【详解】将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转，这是奥斯特最早发现的实验，该实验说明电流周围存在磁场，而且这种磁场的方向跟电流方向有关，第一个发现了电与磁的联系，利用该实验原理可以制成电磁铁、电磁继电器，故A正确，BCD错误。故选A。2．如图所示，通电螺线管旁的小磁针分别静止在图示位置。请科学推断，最终决定通电螺线管极性的是（）A．电源正负极的接法 B．螺线管导线的环绕方向C．小磁针静止时N极的指向 D．螺线管中电流的方向【答案】D【详解】根据题图可知，最终决定通电螺线管极性的是螺线管中电流的方向，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。3．如图所示，下列判断正确的是（）A．通电螺线管的右端为N极B．电源右端为正极C．小磁针右端为S极D．通过小磁针的磁感线方向水平向右【答案】D【详解】A．磁体外部的磁感线从磁体N极出发，回到S极。图中螺线管右端磁感线“进入”，说明右端是S极，左端是N极，故A错误；B．螺线管左端是N极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故B错误；CD．螺线管左端是N极，右端是S极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为N极，故C错误，D正确。故选D。4．如图所示，请在两虚线框内分别标出电源和螺线管的极性。【答案】见右图。【详解】根据磁极间的相互作用可知，螺线管左端是S极，右端是N极，由安培定则可知，螺线管上电流的方向向下，则电源左端是正极，作图如图所示。5.如图，某同学正确运用右手螺旋定则（安培定则）判断通电螺线管的磁极，请在图中标出流入螺线管的电流方向和通电螺线管的极。【答案】见右图。【详解】右手螺旋定则（安培定则）：用右手握住螺线管，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。根据右手螺旋定则，图中大拇指指向右侧，所以右侧为N极；因为四指弯曲的方向表示电流方向，从图中可以看出，电流从螺线管的左侧流入，如图所示。6.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中：（1）小明在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒满细铁屑，闭合开关后玻璃板（填写操作方法），观察到细铁屑的排列如图甲所示，同时观察到小磁针发生偏转，则说明通电螺线管周围存在。此时，如果移走小磁针，该结论（选填“成立”或“不成立”）；（2）如图乙把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与磁体的磁场分布相似；（3）接下来小明断开开关，对调电源的正负极，闭合开关后，观察小磁针的指向。此时小明是想要探究通电螺线管的极性与的关系。【答案】轻敲磁场