安培分子電流假說磁性材料

1、安培分子電流假說 磁性材料教學目標 知識目標1、知道安培的分子電流假說2、知道電和磁是相互聯(lián)系的3、了解磁性材料及其應用能力目標1、通過本書教學，了解科學假說在認識自然奧秘中的重要作用2、通過演示實驗和實物展示，掌握一些實用的磁性材料的常識，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力情感目標進行物理方法教育：培養(yǎng)學生形成科學研究的思維方式，即實驗基礎科學假說實驗檢驗理論 教學建議教材分析教材本節(jié)的重點是：磁鐵的磁場也是由運動電荷產(chǎn)生的難點是學生對安培分子電流假說的理解教師可以利用深化物質(zhì)微觀結構觀點使學生理解分子電流 教法建議教學可以采用學生自主學習的方法，在引入時，可以讓學生思考：為什么通電螺旋管

2、周圍的磁感線分布和條形磁鐵非常相似？是否磁體和電流的磁場本質(zhì)上有可能存在相同的起源問題？讓學生認真思考聯(lián)系在通過演示實驗驗證，在學生自主學習的基礎上，在教師指導點撥下總結規(guī)律通過實驗和講解擴展磁性材料知識 教學設計方案安培分子電流假說  磁性材料一、素質(zhì)教育目標（一）知識教學點1、知道安培的分子電流假說2、知道電和磁是相互聯(lián)系的3、了解磁性材料及其應用（二）能力訓練點1、通過本書教學，了解科學假說在認識自然奧秘中的重要作用2、通過演示實驗和實物展示，掌握一些實用的磁性材料的常識，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力（三）德育滲透點進行物理方法教育：培養(yǎng)學生形成科學研究的思維方式，即實

3、驗基礎  科學假說  實驗檢驗  理論（四）美育滲透點通過精美的實驗儀器展示，培養(yǎng)學生對物理儀器工藝美的審美感受力，通過物理學研究思維方式的訓練和培養(yǎng)，提高學生對物理學推理過程的邏輯美的審美感受力二、學法引導1、教師通過復習提問法引入，通過學生自學課本，了解安培分子電流假說，通過演示實驗法驗證，通過啟發(fā)使學生理解電本質(zhì)2、學生認真思考，細心觀察實驗，在教師指導下自學課本，分析總結三、重點·難點·疑點及解決辦法1、重點 磁鐵的磁場也是由運動電荷產(chǎn)生的2、難點安培分子電流假說的理解3、疑點分子電流的微觀本質(zhì)4、解決辦法利用深化知識中學過的物質(zhì)微觀結

4、構觀點或理解分子電流四、課時安排1課時五、教具學具準備條形磁鐵、軟鐵棒、大頭針、電源、通電螺旋管、小磁針、塑料棒、鋁棒、銅棒、鐵架臺、變壓器鐵芯六、師生互動活動設計教師復習提問引入，學生認真思考聯(lián)系通過演示實驗驗證，學生自學課本知識，在教師指導點撥下總結規(guī)律通過實驗和講解擴展磁性材料知識七、教學步驟（一）明確目標（略）（二）整體感知本節(jié)課首先講述磁鐵和電流的磁場是否有本質(zhì)上的一致，然后介紹磁性材料的特點及常見的磁性材料（三）重點、難點的學習與目標完成過程1、引入新課從上節(jié)課的學習中，我們發(fā)現(xiàn)磁體和電流這兩種完全不同的物質(zhì)周圍空間都存在著磁場，且通電螺旋管周圍的磁感線分布和條形磁鐵非常相似，這說

5、明了什么問題？電與磁之間一定有某種聯(lián)系，磁體和電流的磁場本質(zhì)上有可能存在相同的起源問題2、安培的分子電流假說身體中的電流是由大量的自由電子的定向移動而形成的，而電流的周圍又有磁場，所以電流的磁場應該是由于電荷的運動產(chǎn)生的那么，磁鐵的磁場是否也是由電荷的運動產(chǎn)生的？安培提出在磁鐵中分子、原子存在著一種環(huán)形電流分子電流，分子電流使每個物質(zhì)微粒都成為微小的磁體    磁鐵的分子電流的取向大致相同時，對外顯磁性；磁鐵的分子電流取向雜亂無章時，對外不顯磁性3、假說的驗證（l）能解釋實驗現(xiàn)象現(xiàn)象一：軟鐵棒被磁化演示：軟鐵棒未被磁化前無磁性；磁化后有磁性，能吸引大頭針現(xiàn)象二：磁

6、鐵受到猛烈的敲擊會失去磁性演示：猛擊磁鐵，觀察小磁針偏轉情況（2）近代的原子結構理論證實了分子電流的存在根據(jù)物質(zhì)的微觀結構理論，微粒原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電，核外電子帶負電，電子在庫侖力的作用下，繞核高速旋轉，形成分子電流4、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)科學假說在人們認識自然奧秘中有著重要的作用，是人們研究科學發(fā)展的一種重要方式，經(jīng)過實驗驗證后的假說就升華為理論，即安培分子電流理論從該理論中，我們可以清楚地看到磁鐵和電流的磁場本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的5、磁性材料（1）不同的物質(zhì)磁化程度不同演示：通電螺線管上方懸掛小磁針，先在螺線管中先后插入塑料棒、銅棒、鋁棒，觀察磁針偏轉情況再分別插入軟鐵棒

7、、變壓器鐵芯，觀察磁釘偏轉情況大多數(shù)物質(zhì)對磁場的影響很小，只有少數(shù)幾種物質(zhì)如鐵、鎳、鈷及一些合金等才能對磁場有很大的影響，能使磁場增強幾千倍，甚至上百萬倍，這些材料叫鐵磁性材料6、介紹硬磁性材料和軟磁性材料閱讀課文，請學生回答：（1）什么是硬磁性材料？什么時候用硬磁性材料？（2）什么是軟磁性材料？什么時候用軟磁性材料？（四）總結、擴展 本節(jié)課我們學習了安培分子電流假說，使我們認識到磁鐵和電流的磁場本質(zhì)上都是運動電荷產(chǎn)生的電與磁的統(tǒng)一是一個非常重要的思想，這個思想引導奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，引導法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，最后引導麥克斯建立了統(tǒng)一的電磁場理論注意不要把一切磁場都看作是由

8、電荷的運動產(chǎn)生的因為變化的電場也會產(chǎn)生磁場另外注意和化學中極性分子知識相結合編寫理化綜合題考察學生的綜合應試能力八、布置作業(yè)普通磁帶錄音機是用一個磁頭來錄音和放音的，磁頭結構如圖所示，在一個環(huán)形鐵芯上繞一個線圈，鐵芯有個縫隙，工作時磁帶就貼著這個縫隙移動，錄音時，磁頭線圈跟微音器相連，放音時，磁頭線圈改為跟揚聲器相連，磁帶上涂有一層磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁，微音器的作用是把聲音的變化轉化為電流的變化，揚聲器的作用是把電流的變化轉化為聲音的變化根據(jù)學習的知識，把普通錄音機錄音的基本原理簡明扼要地寫出來（放音的基本原理待學習了電磁感應后可知）答：聲音的變化經(jīng)微音器轉化為電流的變化，變化的電流流

9、過線圈，在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，磁帶經(jīng)過磁頭時磁粉被不同程度地磁化，并留下剩磁，這樣，聲音的變化就被記錄成不同程度的磁化九、板書設計七、安培的分子電流假說、磁性材料一、安培的分子電流假說1、假說的提出2、假說的驗證二、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的三、磁性材料及其應用十一、背景知識與課外閱讀交變電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學目標知識目標1、知道正弦交流電是矩形線框在勻強磁場中勻速轉動產(chǎn)生的知道中性面的概念2、掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法，理解描述正弦交流電的物理量的物理含義3、理解正弦交流電的圖像，能從圖像中讀出所需要的物理量4、理解交變電流的瞬時值和最大值，能

10、正確表達出正弦交流電的最大值、有效值、瞬時值5、理解交流電的有效值的概念，能用有效值做有關交流電功率的計算 能力目標1、掌握描述物理規(guī)律的基本方法文字法、公式法、圖像法2、培養(yǎng)學生觀察能力、空間想象能力、立體圖轉化為平面圖進行處理問題的能力3、培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決處理物理問題的能力 情感目標培養(yǎng)學生愛國主義精神及為富民強國認真學習的精神  教學建議教材分析以及相應的教法建議1、交流與直流有許多相似之處，也有許多不同之處學習中我們特別要注意的是交流與直流的不同之處，即交流電的特殊之處這既是學習、了解交流電的關鍵，也是學習、研究新知識的重要方法在與已知的知識做對比中學習和掌握新知識特

11、點的方法，是物理課學習中很有效和很常用的方法 在學習交變電流之前，應幫助學生理解直流電和交流電的區(qū)別其區(qū)別的關鍵是電流方向是否隨時間變化同時給出了恒定電流的定義大小和方向均不隨時間變化2、對于交變電流的產(chǎn)生，課本采取由感性到理性，由定性到定量，逐步深入的講述方法為了有利于學生理解和掌握，教學中要盡可能用示波器或模型配合講解教學中應注意讓學生觀察教材中的線圈通過4個特殊位置時電表指針的變化情況，分析電動勢和電流方向的變化，使學生對線圈轉動一周中電動勢和電流的變化有比較清楚的了解有條件的，還可以要求學生運用已學過的知識，自己進行分析和判斷3、用圖像表示交變電流的變化規(guī)律，是一種重要方法，它形象、直

12、觀、學生易于接受要注意在學生已有的圖像知識的基礎上，較好地掌握這種表述方法更要讓學生知道，交變電流有許多種，正弦電流只是其中簡單的一種課本中用圖示的方法介紹了常見的幾種，以開闊學生思路，但不要求引伸4、在這一節(jié)中學生要第一次接受許多新名詞，如交變電流、正弦電流、中性面、瞬時回值、最大值（以及下一節(jié)的有效值）等等要讓學生明白這些名詞的準確含義特別是對中性面的理解，要讓學生明確，中性面是指與磁場方向垂直的平面當線圈位于中性面時，線圈中感應電動勢為零，線圈轉動過程中通過中性面時，其中感應電動勢方向要改變5、課本上介紹的交變電流的產(chǎn)生，實際上是正弦交流電的產(chǎn)生以矩形線框在勻強磁場中勻速轉動為模型，以線

13、框通過中性面為計時起點，得到電動勢隨時間滿足正弦變化的交變電流這里可以明確指出，電動勢的最大值由線框的匝數(shù)、線框面積、轉動角速度和磁感應強度共同決定6、課本將線框的位置與產(chǎn)生的電動勢的對應起來，意圖是幫助學生建立起鮮明的形象，把物理過程和描述它的物理規(guī)律對應起來教師可以通過一些問題的提問，幫助學生理解有關內(nèi)容，例如，如果在線框轉到線框平面與磁感線平行時開始計時，它產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的圖像應是什么樣的？7、交流電的有效值、周期等概念的學習重在理解交流電的有效值概念是本章的重點，也是難點課本中的交流電有效值定義特別強調(diào)是從使電阻產(chǎn)生熱量等效這一方面來定義交流電的有效值的教材中直接給出了正弦交流

14、電流的有效值與最大值的關系式，但不要求證明，為了讓學生更好地理解和熟悉有效值，課本上已經(jīng)指出，交流電壓表和電流表的示數(shù)都是有效值，家用電器上的標稱也是有效值交流電的周期描述交流電的變化快慢在一個周期時間內(nèi)，交流電完成一次完全變化在實際生活中，經(jīng)常能見到的是交流電的頻率我國民用交流電的頻率是50HZ在一些歐美國家，交流電的頻率是60HZ 8、交流電的最大值、有效值、周期和頻率都是描述交流電某一方面的特性，而交流電的圖像卻可以全面反映某一交流電的情況所以，要求學生能夠從交流電的圖像中得到描述交流電的各個物理量教學重點、難點分析以及解決辦法1、重點：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析及中性面的特點2、難點

15、：交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析3、疑點：當線圈處于中性面時磁通量最大，而感應電動勢為零當線圈處于平行磁感線時，通過線圈的磁通量為零，而感應電動勢最大即 ， 有最大值； ， 的理解4、解決辦法：通過對矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動一周的實物演示，立體圖結合側視圖的分析、特殊位置結合任一位置分析使學生了解交變電流的大小和方向是如何變化的通過側視圖分析線圈運動方向與磁場方向 之間關系，利用導體切割磁場線方法來處理，使問題容易理解 教學設計方案交流電的產(chǎn)生和變化規(guī)律教學用具：交流發(fā)電機模型、演示電流表教學過程：一、知識回顧教師：如何產(chǎn)生感應電流？請運用電磁感應的知識，設計一個發(fā)電機模型學生設計

16、：讓矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動二、新課教學：1、交變電流的產(chǎn)生演示1：出示手搖發(fā)電機模型，并連接演示電流表當線圈在磁場中轉動時，電流表的指針隨著線圈的轉動而擺動，線圈每轉動一周指針左右擺動一次表明電流強度的大小和方向都做周期性的變化，這種電流叫交流電2、交變電流的變化規(guī)律投影顯示：矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動的四個過程分析：線圈bc、da始終在平行磁感線方向轉動，因而不產(chǎn)生感應電動勢，只起導線作用（1）線圈平面垂直于磁感線（甲圖），ab、cd邊此時速度方向與磁感線平行，線圈中沒有感應電動勢，沒有感應電流教師強調(diào)指出：這時線圈平面所處的位置叫中性面中性面的特點：線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大

17、，感應電動勢最小為零，感應電流為零（2）當線圈平面逆時針轉過時（乙圖），即線圈平面與磁感線平行時，ab、cd邊的線速度方向都跟磁感線垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，這時感應電動勢最大，線圈中的感應電流也最大（3）再轉過 時（丙圖），線圈又處于中性面位置，線圈中沒有感應電動勢（4）當線圈再轉過 時，處于圖（丁）位置，ab、cd邊的瞬時速度方向，跟線圈經(jīng)過圖（乙）位置時的速度方向相反，產(chǎn)生的感應電動勢方向也跟在（圖乙）位置相反（5）再轉過 線圈處于起始位置（戊圖），與（甲）圖位置相同，線圈中沒有感應電動勢在場強為 的勻強磁場中，矩形線圈邊長為 ，逆時針繞中軸勻速轉動，角速度為 ，從中性面開始計時，經(jīng)

18、過時間 線圈中的感應電動勢的大小如何變化呢？線圈轉動的線速度為 ，轉過的角度為 ，此時ab邊線速度 以磁感線的夾角也等于 ，這時ab邊中的感應電動勢為：同理，cd邊切割磁感線的感應電動勢為：就整個線圈來看，因ab、cd邊產(chǎn)生的感應電勢方向相同，是串聯(lián)，所以當線圈平面跟磁感線平行時，即 ，這時感應電動勢最大值 ；感應電動勢的瞬時表達式為： 可見在勻強磁場中，勻速轉動的線圈中產(chǎn)生的感應電動勢是按正弦規(guī)律變化的即感應電動勢的大小和方向是以一定的時間間隔做周期性變化當線圈跟外電路組成閉合回路時，設整個回路的電阻為 ，則電路的感應電流的瞬時值為表達式 感應電流瞬時值表達式為 ，這種按正弦規(guī)律變化的交變電流叫正弦式電流3、交流電的圖像交流電的變化規(guī)律還可以用圖像來表示，在直角坐標系中，橫軸表示線圈平面跟中性面的夾