物理探究實驗（7）-電磁學中的3個探究實驗 【高效備課精研+知識精講提升】 中考物理核心素養(yǎng)提升

初中物理（通用）初中物理核心素養(yǎng)提升專輯物理探究實驗（7）——電磁學中的3個探究實驗1.視頻演示——《探究通電螺線管外部的磁場分布》2.視頻演示——《探究影響電磁鐵磁性強弱的因素》3.視頻演示——《探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流》視頻資源清單①因ppt使用的是高質(zhì)量視頻，故資源比較大（本ppt約90MB）.②所用視頻資源已全部內(nèi)嵌在ppt中，不需另外下載.③本節(jié)ppt共有41張、3個視頻，可根據(jù)需要選擇點播.④本ppt使用PowerPoint制作，畫面比例為寬屏16:9，

建議使用PowerPoint播放.致老師、同學們探究實驗內(nèi)容典型例題與練習題1.探究通電螺線管外部的磁場分布2.探究影響電磁鐵磁性強弱的因素3.探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流精選經(jīng)典真題涵蓋考點知識點理解探究內(nèi)涵掌握方法思路復習內(nèi)容目錄Contents典型例題課堂練習一、電磁學中的三個探究實驗探究實驗【猜想】通電螺線管周圍的磁場可能與條形磁體周圍的磁場相似；磁場的方向可能與電流的方向有關。一、探究通電螺線管外部的磁場分布【設計實驗】（1）如圖所示，用銅導線穿過一塊硬板繞成螺線管，將小磁針放在硬板的不同位置，然后給螺線管通電，分別記錄下小磁針在各個位置靜止時N極的指向.

（2）在前面的裝置中，改變電流的方向，如圖所示，對照上次實驗中的現(xiàn)象，觀察小磁針的N極指向是否與原來相同.

（1）如圖（a），接通電路，將小磁針放在螺線管周圍的不同位置，記錄螺線管周圍各點的磁場方向，畫出通電螺線管外部的磁感線。（2）如圖（b）所示，把電池的正負極對調(diào)（改變電流的方向），再重復上述步驟.畫出通電螺線管外部的磁感線。通電螺線管外部的磁感線【進行實驗與收集證據(jù)】一、探究通電螺線管外部的磁場分布

【分析論證】①比較所畫的兩幅圖，它們有哪些相同和不同之處?②通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關嗎?【實驗結論】通電螺線管外部的磁場與條形磁體周圍的磁場相似；通電螺線管外部的磁場方向與電流方向有關。條形磁體一、探究通電螺線管外部的磁場分布視頻演示——《探究通電螺線管外部的磁場分布》【猜想與假設】電磁鐵磁性的強弱可能與電流的大小、線圈的匝數(shù)有關?！驹O計實驗】1.實驗器材

三個匝數(shù)不同的電磁鐵、學生電源、電流表、開關、導線、大頭針、滑動變阻器等。2.實驗電路把電磁鐵、學生電源（帶開關）、滑動變阻器、電流表等組成串聯(lián)電路。二、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素①按照電路圖甲，把滑動變阻器、電流表和一定匝數(shù)的電磁鐵串聯(lián)起來，移動變阻器的滑片P，改變電路中的電流。觀察電流大小不同時，電磁鐵吸引鐵釘?shù)臄?shù)目有什么變化。②實驗現(xiàn)象：電流越大，電磁鐵能吸引的鐵釘數(shù)越多。二、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素【進行實驗】（1）研究電磁鐵的磁性強弱跟電流的關系。甲（2）研究電磁鐵的磁性跟線圈匝數(shù)的關系如圖乙所示，把三個匝數(shù)不同的電磁鐵串聯(lián)在電路中，可以控制通過的電流相等，通過比較吸引的鐵釘?shù)臄?shù)量比較磁性的強弱。實驗現(xiàn)象：電流相等時，匝數(shù)越多，吸引的鐵釘越多。二、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素C乙【分析與論證】①圖甲所示實驗中，線圈匝數(shù)一定時，通過電磁鐵的電流越大，吸引曲別針的數(shù)目越多，說明電磁鐵的磁性越強；②圖乙所示實驗中，電流大小相同時，線圈匝數(shù)多的電磁鐵吸引曲別針的數(shù)目多，說明線圈匝數(shù)越多，磁性越強。實驗結論：電磁鐵的磁性強弱與通過的電流和線圈的匝數(shù)有關：①線圈匝數(shù)一定時，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強；②電流一定時，線圈匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。二、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素【交流與反思】1.電磁鐵的優(yōu)點：電磁鐵磁性有無，可用電流的通斷來控制；電磁鐵磁性強弱，可用改變電流的大小來控制；電磁鐵的極性變換，可用改變電流的方向來實現(xiàn)。2.實驗涉及到的方法：控制變量法、轉換法。3.電磁鐵是一個帶有鐵芯的通電螺線管。4.該實驗過程中改變電流的大小是通過改變滑動變阻器的阻值實現(xiàn)的.6.該實驗中滑動變阻器的作用是：保護電路、改變電流大小。7.在實驗中可以使用電流表測量電流，從而探究電流對通電螺線管磁性的強弱的影響。8.實驗中用鐵棒而不用鋼棒的原因：鋼棒被磁化后成為永磁鐵，斷電后仍有磁性，大頭針不會掉下來。二、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素視頻演示——《探究影響電磁鐵磁性強弱的因素》【設計與進行實驗】1.實驗器材

磁性不同的蹄形磁體、導線、金屬棒、靈敏電流計、開關等.2.實驗裝置如圖所示.三、探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流3.實驗步驟（1）探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件.①讓導體AB靜止在磁場中，閉合開關，觀察回路中是否有感應電流產(chǎn)生.②在電路閉合時，讓導體AB分別沿磁場方向運動和做切割磁感線運動，觀察回路中是否有感應電流產(chǎn)生。實驗序號電路部分導體AB在磁場中電流的有無123456無無無有有無③實驗現(xiàn)象記錄表結論：在電路閉合時，導體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應電流。三、探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流電路斷開靜止向上、向下運動向前、向后運動向左、向右運動（切割磁感線）斜著運動（切割磁感線）（2）探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的方向.①保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），觀察電流表指針偏轉的方向。②保持導體運動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），觀察電流表指針偏轉的方向。三、探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流【分析與論證】（1）在電路閉合時，導體做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應電流（2）保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），電流表指針偏轉的方向相反。（3）保持導體運動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉的方向相反。實驗結論：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就會產(chǎn)生感應電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應。感應電流的方向與導體運動的方向和磁場方向有關。三、探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流【交流與反思】（1）本實驗通過靈敏電流計指針的偏轉情況，說明電路中是否產(chǎn)生感應電流和產(chǎn)生的感應電流的方向.實驗過程中靈敏電流計的指針偏轉不明顯，可以采取的改善方法：增大金屬棒切割磁感線的速度或換用磁性更強的磁體或增加切割磁感線的導線的長度等.（2）閉合開關，金屬棒做切割磁感線運動時，將機械能轉化為電能，這是電磁感應現(xiàn)象，這一原理在生活中的應用有動圈式話筒、發(fā)電機等.（3）實驗中，若金屬棒無論怎樣移動，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計指針都不偏轉，出現(xiàn)這種情況的原因可能是開關未閉合.（4）實驗中，閉合開關后，若金屬棒不動，左右移動磁體，金屬棒切割了磁感線，電路中會產(chǎn)生感應電流.（5）金屬棒的材料不能是鐵、鈷、鎳，避免因磁化而影響實驗結論.三、探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流視頻演示——《探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流》目錄Contents典型例題課堂練習探究實驗二、典型例題二、典型例題【例題1】在“探究通電螺線管外部磁場”的實驗中：①小明將小磁針放在螺線管周圍不同的位置如圖（a）所示，放小磁針的目的是___________________________；②閉合開關后觀察到如圖（b）所示的現(xiàn)象，說明通電螺線管周圍存在_________；③通電螺線管周圍的磁場方向和電流方向有關，你怎樣驗證，方法是_______________________________________。改變螺線管中的電流方向，觀察小磁針的指向變化情況。確定通電螺線管周圍磁場的方向磁場解析見下頁二、典型例題②閉合開關后觀察到小磁針按一定的規(guī)律發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍存在磁場。③通電螺線管周圍的磁場方向和電流方向有關，驗證方法是改變螺線管中電流方向，觀察小磁針的指向變化情況。①因為小磁針放入磁場中，小磁針靜止時N極指向和該點磁場方向相同，所以實驗中使用小磁針是為了確定通電螺線管周圍磁場的方向。（1）實驗中要通過觀察電磁鐵吸引大頭針的_____，來判斷電磁鐵磁性的強弱；（2）如圖，將兩個電磁鐵的線圈串聯(lián)，是為了驗證猜想____；（選填“①”、“②”或“③”）【例題2】小薛和小程同學在做“探究影響電磁鐵磁性強弱因素”的實驗時，提出以下猜想：猜想①：電磁鐵磁性強弱與通過線圈的電流有關；猜想②：電磁鐵磁性強弱與線圈的匝數(shù)有關；猜想③：電磁鐵磁性強弱與鐵芯的形狀有關。為了驗證猜想，他們準備的實驗器材有：新干電池2節(jié)、相同的大鐵釘若干、大頭針若干、長導線1根、細線若干。用其中兩個大鐵釘繞成電磁鐵A和B，電路如圖所示。請你完成下列內(nèi)容。數(shù)目二、典型例題②解析見下頁（3）如圖，把電磁鐵A和B串聯(lián)，閉合開關，多次移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電磁鐵A總能吸引更多的大頭針，由此得出的結論是：當_______、_______相同時，線圈的匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越____（選填“強”或“弱”）；（4）為了驗證猜想③，小程用細線分別把2個、3個鐵釘捆綁在一起，再用長導線分別纏繞鐵釘6圈，制成電磁鐵C和D，連成電路如圖所示，通過比較得出，電磁鐵磁性強弱與鐵芯的形狀_______（選填“有關”或“無關”）。電流二、典型例題強有關鐵芯解析見下頁二、典型例題（1）實驗中通過電磁鐵吸引大頭針的多少來反映電磁鐵磁性的強弱，電磁鐵吸引大頭針數(shù)目越多，說明電磁鐵磁性越強。（2）由圖可知，兩只電磁鐵是串聯(lián)在電路中的，鐵芯相同，通過它們的電流是相同的，它們線圈的匝數(shù)是不同的，因此，本實驗研究的是電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)的關系，是為了驗證猜想二。（3）把電磁鐵A和B串聯(lián)，圖中電流大小相同，鐵芯相同，電磁鐵A線圈的匝數(shù)較多，電磁鐵吸引的大頭針較多，電磁鐵的磁性較強，所以可以得出的結論是電流相同，線圈的匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。（4）用細線分別把2個、3個鐵釘捆綁在一起，再用長導線分別纏繞鐵釘6圈，制成電磁鐵C和D，兩個電磁鐵串聯(lián)，通過兩個電磁鐵的電流相等，線圈的匝數(shù)相同，鐵芯的形狀不同，電磁鐵D鐵釘較多，吸引大頭針較多，說明電磁鐵磁性強弱與鐵芯的形狀有關。（1）比較1、2（或1、3）實驗現(xiàn)象可知，閉合電路的一部分導體在磁場中做____________運動時，導體中就產(chǎn)生電流；（2）要使感應電流方向發(fā)生改變，可采取的具體措施是：___（選字母）；A．使用磁性更強的磁體B．保持磁體靜止，只改變導體水平運動的方向C．上下調(diào)換磁極，同時改變導體水平運動的方向【例題3】小聰用如圖所示的裝置探究什么情況下磁可以生電。切割磁感線二、典型例題解析見下頁序號實驗操作電流表指針偏轉情況1保持導體與磁體靜止不偏轉2保持磁體靜止，導體水平向左切割磁感線向右偏轉3保持磁體靜止，導體水平向右切割磁感線向左偏轉B二、典型例題（1）比較1、2（或1、3）實驗現(xiàn)象可知，閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產(chǎn)生電流，這是電磁感應現(xiàn)象。（2）要使感應電流方向發(fā)生改變，可采取措施是保持磁體靜止，只改變導體水平運動的方向，故B正確。（3）若導體AB不動，磁體水平左右運動，也相當于在作切割磁感線運動，也可以產(chǎn)生感應電流。（4）導體棒AB換成多根直導線并在一起的線圈，相當于多個導線并聯(lián)后做切割磁感線運動，電路中的電流較大，電流表指針偏轉幅度變大；故實驗時應選用線圈，效果才會更明顯。（3）上述實驗中，若導體AB不動，采用____________________的方法，也可以產(chǎn)生感應電流；（4）實驗時，將導體棒AB換成多根直導線并在一起的線圈，相當于多根導線并聯(lián)后進行切割磁感線運動，在相同條件下，電流表指針偏轉幅度比上面實驗_______（選填“大”或“小”），所以實驗時盡量選用________（選填“線圈”或“直導線”），效果才會更明顯。磁體水平左右運動大線圈目錄Contents典型例題課堂練習探究實驗三、課堂練習1.在探究“通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中，如圖所示，閉合開關，小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍有_____，通過小磁針靜止時___極的指向確定該點磁場方向，調(diào)換電源正負極，小磁針偏轉方向改變，說明磁場方向與_________有關.閉合開關，小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍有磁場；通過小磁針靜止時N極的指向，可確定該點的磁場方向；調(diào)換電源正負極，即改變電流方向，小磁針偏轉方向也改變，說明通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。電流方向磁場N三、課堂練習

三、課堂練習

①由圖可知通電螺線管的磁場與_____________相似．②放入小磁針的作用：__________________.（2）改變電流方向，小明發(fā)現(xiàn)，鐵屑的分布形狀__________(選填“沒有改變”或“發(fā)生改變”)，小磁針指向與原來________(選填“相同”或“相反”)．2.在“探究通電螺線管外部的磁場分布”實驗中，小明進行了如下操作：（1）如圖所示，在螺線管的兩端各放一個小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑．①由圖可知通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似；②放入小磁針的作用是確定通電螺線管的磁極。（2）改變電流方向，不會改變鐵屑的分布形狀，但小磁針指向與原來相反。

條形磁體

相反確定通電螺線管的磁極沒有改變?nèi)?、課堂練習

3.在探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”實驗中，小明用漆包線和鐵釘繞制成電磁鐵A和B，設計了如圖所示的電路。（1）實驗中是通過_________________判斷其磁性強弱的，該研究方法叫做轉換法。（2）A、B串聯(lián)，這樣可以研究電磁鐵磁性強弱與_________的關系。（3）A鐵釘?shù)尼敿馐莀___極，若要讓B鐵釘再多吸一些大頭針，滑動變阻器的滑片應向_____端移動。（選填“左”或“右”）

吸引大頭針的多少左線圈匝數(shù)N解析見下頁三、課堂練習

（1）電磁鐵磁性強弱不能直接看出，而是通過電磁鐵吸引大頭針的多少來反映，采用的是轉換法。（2）串聯(lián)電路中電流處處相等，A、B串聯(lián)控制了電流相同，所以可以研究研究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)的關系。（3）根據(jù)安培定則，用右手握住A鐵釘，讓四指的方向沿著電流方向，則大拇指指向A鐵釘?shù)尼敿?，所以其釘尖為N極。向左端移動滑動變阻器的滑片可使電路中的電流增大，電磁鐵磁性增強，從而吸引更多的大頭針。三、課堂練習

4．用表面涂有絕緣漆的漆包線繞在鐵釘上做成了線圈上有四個接線柱a、b、c、d

的電磁鐵，使用不同的接線柱，可改變電磁鐵線圈的匝數(shù)（線圈的電阻忽略不計）。用該電路來研究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”。若連接電磁鐵線圈的接線柱a，閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器，可以探究電磁鐵磁性強弱與________是否有關；保持滑動變阻器滑片的位置不變，分別連接電磁鐵線圈的接線柱a、b、c、d，則接______的時候電磁鐵磁性最強。

電流d解析見下頁三、課堂練習

[1]連接電磁鐵線圈的接線柱a

時，接入電路中的線圈匝數(shù)一定，調(diào)節(jié)滑動變阻器，可以改變電路中的電流，所以可以探究電磁鐵磁性強弱與電流大小的是否有關。[2]保持滑動變阻器滑片的位置不變，電路中的電流不變，分別連接電磁鐵線圈的接線柱a、b、c、d，則接入電路中電磁鐵的匝數(shù)發(fā)生變化，匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強，所以接d

時，電磁鐵磁性最強。（3）將圖甲中的電源正、負極對調(diào)，閉合開關，會發(fā)現(xiàn)小磁針的偏轉方向___________（選填“不改變”或“發(fā)生改變”），說明____________兩端的極性和電流方向有關。三、課堂練習

5．在“探究通電螺線管外部磁場”的實驗中：（1）將小磁針放在螺線管周圍不同的位置如圖甲所示，閉合開關后觀察到的現(xiàn)象是________________________，此實驗說明________________________；（2）在穿過螺線管的平板上撒上鐵屑，當有電流通過，鐵屑的分布情況如圖乙所示，此實驗說明_____________周圍的磁場分布與條形磁體周圍的磁場分布相似。通電螺線管解析見下頁小磁針指示一定的方向通電導體的周圍存在磁場發(fā)生改變通電螺線管三、課堂練習

（1）放小磁針的目的是便于觀察磁場方向，由于通電導體的周圍存在特定分布的磁場，所以閉合開關后觀察到的現(xiàn)象是小磁針指示一定的方向。（2）根據(jù)圖示的通電螺線管周圍的小磁針的排布情況和螺線管周圍磁感線的形狀，可以確定通電螺線管周圍磁感線的形狀是紡錘形的，這與條形磁體周圍磁場分布相似。（3）通電螺線管周圍的磁場方向與通電電流方向有關，把連接電池正負極的導線對調(diào)改變電流方向，可以檢驗通電螺線管周圍的磁場方向和電流方向的關系；將圖甲中的電源正、負極對調(diào)，閉合開關，會發(fā)現(xiàn)小磁針的偏轉方向發(fā)生改變。A．導線ab保持靜止，未觀察到靈敏電流計指針發(fā)生偏轉，說明磁不能生電B．導線ab上下運動，未觀察到靈敏電流計指針發(fā)生偏轉，說明導體在磁場中運動不會產(chǎn)生感應電流C．導線ab分別向左、向右運動，觀察到靈敏電流計指針偏轉方向不同，說明感應電流的方向與導線運動方向有關D．磁體的S極在上時，使導線ab向左運動；N極在上時，使導線ab向右運動，觀察到兩次靈敏電流計指針偏轉方向相同，說明感應電流的方向與磁場方向無關三、課堂練習

6．某同學利用如圖所示的實驗裝置探究電磁感應現(xiàn)象，實驗時開關S始終閉合且磁體保持靜止，下列探究過程及結論均合理的是（）解析見下頁C三、課堂練習

A．導線ab保持靜止，未觀察到靈敏電流計指針發(fā)生偏轉，說明導線不切割磁感線時，磁不能生電，故A不符合題意；B．導線ab上下運