高中物理新課標版人教版選修3-1優(yōu)秀教案：磁現(xiàn)象和磁場

1、第三章磁場全章教學內(nèi)容分析我們生活在磁的世界里，但是磁對我們來說，依然相當神秘。本章從磁現(xiàn)象和電流磁效應(yīng)導入磁場，首先介紹了磁場的性質(zhì)及描述，進而研究磁場對通電導線和運動電荷的作用力。最后介紹帶電粒子在磁場中的運動。全章的知識結(jié)構(gòu)始終遵循“從充滿問題的現(xiàn)象入手，從實驗中發(fā)現(xiàn)本質(zhì)，從本質(zhì)中體會應(yīng)用”這一思路。磁場對電流的作用安培力在本章中起著承上啟下的作用，它不僅是磁場性質(zhì)的重要體現(xiàn)，而且是學習電流表工作原理和推導洛倫茲力公式的基礎(chǔ)，還是電磁感應(yīng)動態(tài)分析的重要組成部分。在洛倫茲力公式的處理上，教材從“磁場對電流有力的作用”和“電流是由電荷的定向移動形成的”這兩個事實出發(fā)，提出磁場對運動電荷有作用

2、力的設(shè)想，然后用實驗來驗證，在此基礎(chǔ)上引入洛倫茲力概念，并借助電流的微觀模型推導洛倫茲力。一般情況下，帶電粒子在磁場中的運動比較復雜，它被廣泛運用于探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)圖相互作用并且在現(xiàn)代科技中有著廣泛的應(yīng)用。教材結(jié)合顯像管、質(zhì)譜儀、回旋加速器應(yīng)用實例主要介紹了帶電粒子垂直進入勻強磁場中的勻速圓周運動，旨在讓學生掌握粒子運動與控制的研究方法。課標要求1內(nèi)容標準(1)列舉磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展。例1：觀察計算機磁盤驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)，大致了解其工作原理。(2)了解磁場，知道磁感應(yīng)強度和磁通量。會用磁感線描述磁場。例2

3、：了解地磁場的分布、變化，及其對人類生活的影響。(3)會判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向。(4)通過實驗認識安培力，會判斷安培力的方向。會計算勻強磁場中安培力的大小。例3：利用電流天平或其他簡易裝置，測量或比較磁場力。例4：了解磁電式電表的結(jié)構(gòu)和工作原理。(5)通過實驗認識洛倫茲力。會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力的大小。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理及其在科學技術(shù)中的應(yīng)用。例5：觀察陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)。例6：了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理。(6)認識電磁現(xiàn)象的研究在社會發(fā)展中的作用。2活動建議(1)用電磁繼電器安裝一個自動控制電路。(2)觀察電視顯像管偏轉(zhuǎn)線圈的結(jié)構(gòu)，討論控制電子束偏

4、轉(zhuǎn)的原理。知識版塊及知識結(jié)構(gòu)磁場的概念磁場的描述磁場對通電導線的作用力磁場對運動電荷的作用力帶電粒子在勻強磁場中的運動知識結(jié)構(gòu)圖教學目標1知識與技能(1)了解磁場，知道磁場的基本特性，知道磁感應(yīng)強度和磁通量。(2)知道磁感應(yīng)強度、磁感線，會用磁感線描述磁場，會判斷條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、環(huán)形電流及通電螺線管周圍的磁場分布。(3)了解磁現(xiàn)象在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，能運用有關(guān)磁場的知識解釋日常生活中的磁現(xiàn)象。(4)通過實驗認識安培力，會判斷安培力的方向，會計算勻強磁場中的安培力大小。(5)通過實驗認識洛倫茲力，會判斷洛倫茲力的方向，會計算洛倫茲力大小。(6)了解電子束的偏轉(zhuǎn)原理及其在科學技術(shù)

5、中的應(yīng)用。知道回旋加速器、質(zhì)譜儀的工作原理和基本用途。2過程與方法(1)通過對磁感線和磁場的學習，了解物理模型在物理學發(fā)展中的作用。(2)通過“用細鐵屑模擬磁體的磁場”“感受磁場的強弱”等實驗，提高收集信息和處理信息，得出物理結(jié)論，分析和解決問題的能力。(3)能在探究“磁場對電流的作用力”的過程中，掌握通過控制變量法進行實驗探究的一般程序。(4)運用“推理假設(shè)實驗驗證”的科學方法，歸納出帶電粒子受磁場作用的規(guī)律和運動規(guī)律，認識科學的思維方法。(5)通過做一些磁現(xiàn)象的探究小實驗，培養(yǎng)自主探究的能力，通過了解磁場對粒子控制的實際應(yīng)用了解現(xiàn)代粒子物理領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。3情感態(tài)度與價值觀(1)領(lǐng)略磁現(xiàn)象

6、的奇妙與和諧，發(fā)展對科學的好奇心與求知欲樂于探究磁現(xiàn)象的奧秘。(2)了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響，增強愛國主義情結(jié)。(3)關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展與趨勢，認識電磁現(xiàn)象的研究在社會發(fā)展中的作用，有將科學服務(wù)于人類的意識。學情分析學生在初中學習和日常生活中對于磁現(xiàn)象已經(jīng)有了粗淺的認識，在靜電場的學習中也建立了“場”的基本觀念，對于場的性質(zhì)的研究方法及描述方法也積累了一定的經(jīng)驗。這些因素都為利用類比展開教學提供了條件。洛倫茲力及其公式的處理方法，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。本章知識對學生的空間智能要求較高，學生對磁場、電流和作用力的空間方向關(guān)系可能產(chǎn)生困惑，對有關(guān)地磁

7、場分布的問題也可能區(qū)分不清，教學中可以借助電腦三維動畫突破難點。教學要求與建議1通過實驗豐富學生的感性認識，形成基本的物理概念。本章以演示實驗為主，可以增加學生的參與成分，課內(nèi)實驗與課外實驗研究相結(jié)合。2注意邏輯推理與類比方法相結(jié)合，在建構(gòu)知識體系的同時滲透科學方法教育。磁場的性質(zhì)和描述、磁感線等內(nèi)容注意與電場知識類比處理，從安培力到洛倫茲力的推導注重邏輯推理。3注重粒子運動與控制的實際應(yīng)用。本章教材中涉及速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、質(zhì)譜儀、回旋加速器以及電視機顯像管、云室、氣泡室、霍爾元件等粒子運動控制儀器，加上前面接觸過的示波器、直線加速器、靜電復印機、密立根實驗等，構(gòu)成粒子運動

8、與控制的應(yīng)用體系，根據(jù)不同要求知道或理解這些儀器的基本原理，一方面鞏固了電磁場的基本知識，同時也增加了對現(xiàn)代科學技術(shù)的了解。4注重教材內(nèi)容的開放性，充分利用多媒體手段及教材內(nèi)外的課程資源，為學生的自主學習和教學方式多樣化創(chuàng)造條件。5注意化抽象為具體，幫助學生提高空間想象力，突破教學難點。課時分配建議1磁現(xiàn)象和磁場1課時2磁感應(yīng)強度1課時3幾種常見的磁場1課時4磁場對通電導線的作用力2課時5磁場對運動電荷的作用力1課時6帶電粒子在勻強磁場中的運動3課時1磁現(xiàn)象和磁場教學設(shè)計(一)教學分析本節(jié)內(nèi)容多為初中學過的知識，重點是電流的磁效應(yīng)和磁場概念的形成，可以結(jié)合演示實驗，對初中知識復習概括并從科學與

9、人文兩個角度提升認識，為后續(xù)學習打下基礎(chǔ)。教材利用文本材料例如“指南針與鄭和下西洋”說明我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響；通過“地球磁場與古地質(zhì)學”，使學生了解“地磁異?！钡默F(xiàn)象。應(yīng)該注意的是，本節(jié)內(nèi)容蘊含了豐富的人文內(nèi)涵。教學目標1了解磁現(xiàn)象。了解電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程，體會奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義。2知道磁場的基本特性。了解地球的磁場。3了解我國古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對人類文明的影響。關(guān)注磁現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。4知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的。教學重點難點重點：電流的磁效應(yīng)和磁場概念的形成。難點：磁場的物質(zhì)性和基本性質(zhì)

10、。突破：在復習初中知識的基礎(chǔ)上，首先形成磁場的概念，以與電場類比的形式使學生形成磁場的概念并理解磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁極和電流有力的作用，以及它們之間的作用靠磁場傳遞的性質(zhì)。教學方法與手段利用演示實驗，使學生首先在感官上感知磁場的存在，磁場對磁極作用的存在，以及磁場對電流作用的存在。在復習初中知識的基礎(chǔ)上，形成磁場的概念，引導學生理解磁場的物質(zhì)性。引導學生閱讀教材，掌握知識。合作學習為主，利用類比法、實驗法、比較法引導學生進行分類閱讀、討論。并引導學生觀察了解磁現(xiàn)象在日常生活中的應(yīng)用。教學媒體條形磁鐵、蹄形磁鐵、鐵架臺、線圈、干電池、直導線、大磁針、小磁針若干、PPT多媒體課件、實物投

11、影儀、視頻片斷等。知識準備磁極、磁極之間的相互作用等知識。課時安排1課時導入新課事件1教學任務(wù)：創(chuàng)設(shè)情景，導入新課師生活動：引導學生討論和介紹生活中的有關(guān)磁現(xiàn)象利用鄭和下西洋的故事提問：同學們都知道鄭和下西洋的故事，但是茫茫大海中鄭和的船隊是如何確定方向的呢？(學生回答：指南針)繼續(xù)提問：指南針是根據(jù)什么制成的呢？利用PPT文件展示問題。問題1初中學過自然界的磁體共有幾個磁極？學生答磁體有兩個磁極：南極、北極。(S極、N極)問題2磁極間相互作用的規(guī)律是什么？學生答同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。問題3兩個不直接接觸的磁極之間是通過什么發(fā)生相互作用的？學生答磁場。教師演示：推進新課事件2教學

12、任務(wù)：磁現(xiàn)象師生活動：介紹人類對磁現(xiàn)象的認識過程和我國古代對磁現(xiàn)象的研究、指南針的發(fā)明和作用來認識磁現(xiàn)象：鄭和下西洋是靠的指南針來確定方向，其實關(guān)于磁性的問題，我國在很早的時候就有了記載，早在春秋戰(zhàn)國時代就有了關(guān)于磁石的記載和描述；到了東漢時代我國就有了“司南”的記載，這是公認的最早的磁性指南的工具。指南針是我國古代的四大發(fā)明之一。問題1：天然磁石的主要成分是什么？永磁體吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。問題2：什么是永磁體、磁性和磁極？磁體有幾個磁極，如何規(guī)定的？磁性最強的區(qū)域就是磁極。閱讀教材得到：磁性、磁體、磁極等概念：(板書)能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體，包括天然磁石和人造

13、磁鐵。(永磁體)磁體中磁性最強的區(qū)域叫磁極，且同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引。交流討論：教師引導：在很久遠的時候，我們的祖先就知道利用磁性了，而現(xiàn)在磁現(xiàn)象也是廣泛應(yīng)用于我的生活中，同學們想一想，在你的周圍有哪些是關(guān)于磁的應(yīng)用？日常生活中，磁的應(yīng)用會給我們帶來方便。例如，在柜門上安裝“門吸”能方便地把柜門關(guān)緊；把螺絲刀做成磁性刀頭，可以像手一樣抓住需要安裝的鐵螺釘，還能把掉在狹縫中的鐵螺釘取出來。請你關(guān)注自己的生活，看看哪些地方應(yīng)用磁性可以帶來方便。請說出你的創(chuàng)意。如果有鐵質(zhì)的物體(如小刀等)落入了深水中無法取回，則可以用一根足夠長的細繩拴一磁體，放入水中將物體吸住，然后拉上來；如果有許多大

14、頭針(小鐵屑等)撒落地上，可以用一塊磁鐵將它們迅速拾起來。通過演示實驗(磁極之間的相互作用、磁鐵對鐵釘?shù)奈?和生活生產(chǎn)中涉及的磁體(喇叭、磁盤、磁帶、磁卡、門吸、電動機、電流表)來形象生動地認識磁現(xiàn)象。教師要注意引導學生，并對學生的主張給予激勵性的評價。事件3教學任務(wù)：電流的磁效應(yīng)師生活動：學生自主參與：重現(xiàn)電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程【當初的問題的提出】自然界中的磁體總存在著兩個磁極，而且磁極之間的作用是同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。這個性質(zhì)跟我們學過的哪種情況相似？【對比電現(xiàn)象】 自然界中存在著兩種電荷，電荷之間的作用是同號電荷相互排斥，異號電荷相互吸引?！救藗兏杏X】 是不是電和磁之間存在

15、著某種聯(lián)系？【搜尋證據(jù)】 1731年，一名英國商人發(fā)現(xiàn)：雷電過后，他的一箱刀叉竟具有了磁性；1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)，萊頓瓶放電可以使縫衣針磁化?！痉磳Φ睦碛伞?磁極不可能像電荷那樣單獨存在；磁體不會對帶電體產(chǎn)生直接的影響；等等?！痉磳Φ拇怼?庫侖、托馬斯·楊、安培等【贊同的代表】 奧斯特結(jié)論：電流的磁效應(yīng)：電流可能產(chǎn)生磁場。事件4教學任務(wù)：奧斯特實驗師生活動：【演示】 演示奧斯特實驗：讓學生直觀認識電流的磁效應(yīng)。為清楚，用視頻演示。觀察與描述：做實驗時可以分為四種情形觀察并記錄現(xiàn)象：水平電流在小磁針的正上方時，讓電流分別由南向北流和由北向南流；水平電流在小磁針的正下方時，讓電流分

16、別由南向北和由北向南流。在認識電流的磁效應(yīng)的同時，為地磁場和通電直導線的磁場的教學埋下伏筆，留下問題讓學生思考?？偨Y(jié)與歸納：電流能產(chǎn)生磁場！奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁！討論與交流：介紹奧斯特實驗的過程，提示學生在學習和生活中要做有心人在剛才的實驗操作中有一處不是恰當?shù)淖龇?，你能找出來嗎?短路，對電池有害，因此時間應(yīng)該短一點)重現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程，體現(xiàn)物理思想(電與磁有聯(lián)系)和研究方法(奧斯特實驗)，認識到奧斯特實驗在電磁學中的重要意義(打開了電磁學的大門)，為后來法拉第的研究工作(電能生磁、磁也可以生電)奠定了基礎(chǔ)。法拉第說：“他猛然打開了一個科學領(lǐng)域的大門，那里過去是一片漆黑，如今充滿光明。”

17、教師提出問題：問題1：人們是通過哪些自然現(xiàn)象，開始形成了相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的思想？問題2：開始，奧斯特的實驗研究均以“失敗”告終，為什么？你從中有何啟發(fā)？問題3：奧斯特是如何發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的？以前的實驗為什么會失??？談?wù)勀愕南敕?。奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的實驗有何意義，竟使安培、法拉第對奧斯特有如此高的評價？同學們閱讀教材，討論、交流、發(fā)表見解。結(jié)論：電流的磁效應(yīng)：電流通過導體時導體周圍存在磁場的現(xiàn)象(奧斯特實驗)。事件5教學任務(wù)：磁場及其物質(zhì)性師生活動：磁體對磁體有力的作用，奧斯特實驗說明了電流有磁效應(yīng)，說明了電流對磁體有力的作用；那么磁體對電流有作用嗎？電流與電流之間有相互作用嗎？這些作用力都

18、不需要直接接觸，就能產(chǎn)生。那么，這些作用力是怎樣產(chǎn)生的呢？是不是不需要任何媒介物就能產(chǎn)生？(請同學們說明磁體對電流也有作用，學生可以根據(jù)牛頓第三定律從理論上得到，教師演示磁體對電流的作用、電流對電流的作用)我們以前也知道了磁體之間也有相互作用；我們發(fā)現(xiàn)這些相互作用，都是可以不相互接觸的，那么是通過什么使這些沒有相互作用的磁極、電流之間發(fā)生相互作用的呢？【演示】 磁場對電流的作用，電流與電流的作用類比于庫侖力和電場，形成磁場的概念。磁場雖然看不見、摸不著，但是和電場一樣都是客觀存在的一種物質(zhì)。我們可以通過磁場對磁體或電流的作用而認識磁場。磁場是存在于磁體或電流周圍空間的一種特殊物質(zhì)。磁體和電流的

19、周圍存在磁場，磁體間、電流和磁體間、電流和電流間的相互作用，都是通過磁場產(chǎn)生的。那么，磁場的基本性質(zhì)是什么呢？與電場的基本性質(zhì)是否相似？磁場的基本性質(zhì)是對放入其中的磁體或電流產(chǎn)生力的作用。與電場的基本性質(zhì)是相似的。(電場的基本性質(zhì)是對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用)電荷之間存在相互作用的力，它不是電荷之間直接發(fā)生的，而是通過電場發(fā)生的(這一結(jié)論是從電荷間相互作用的現(xiàn)象結(jié)合“力是物體間的相互作用”推理得出的)。通過類比，可以推斷出“磁極間的相互作用也是通過磁場而發(fā)生的”，磁場也具有物質(zhì)性。結(jié)論1：磁場的概念：磁體或電流周圍存在的一種傳遞它們之間相互作用的特殊物質(zhì)(看不見、摸不著，是物質(zhì)存在的一種特殊形式)。結(jié)論2：磁場的基本性質(zhì)：對處于其中的磁極和電流有力的作用。結(jié)論3：磁場是媒介物：磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過磁場發(fā)生的。事件6教學任務(wù)：磁的應(yīng)用的分類：討論與交流：(1)利用磁體對鐵、鈷、鎳的吸引力，如門吸、帶磁性的螺絲刀、皮帶扣、女式的手提包扣、手機皮套扣等等。(2)利用磁體對通電導線的作用力。如喇叭、耳機、電話、電動機等等。