高中物理選修電流的磁場(chǎng) 教案 3

電流的磁場(chǎng)（教案）一、教學(xué)目的和要求（一）知識(shí)與技能：1.了解奧斯特實(shí)驗(yàn)，知道電流周圍存在磁場(chǎng)。2.掌握安培定則，會(huì)判斷通電直導(dǎo)線和通電螺線管周圍磁場(chǎng)的方向。（二）過(guò)程與方法：

通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)的方法培養(yǎng)學(xué)生比較、分析、歸納的能力（三）情感、態(tài)度價(jià)值觀：

培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：對(duì)電流磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)，直線電流周圍的磁力線，通電螺線管周圍的磁力線分布情況，磁力線方向（磁場(chǎng)方向）的確定．難點(diǎn)：安培定則的熟練掌握并運(yùn)用定則解決一些具體問(wèn)題，學(xué)生空間想象能力及識(shí)圖能力的提高．三、教學(xué)過(guò)程復(fù)習(xí)提問(wèn)：1.磁場(chǎng)有什么基本性質(zhì)？2.磁體周圍磁場(chǎng)方向是如何確定的？3.試畫出條形磁鐵周圍的磁力線，并標(biāo)明方向．新課教學(xué)：介紹人們對(duì)電磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)過(guò)程．古代人們把電和磁一直當(dāng)作是兩種獨(dú)立的自然現(xiàn)象，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展人們又發(fā)現(xiàn)，電和磁有某些現(xiàn)象很相似，如：帶電體能吸引輕小物體，磁體也能吸引鐵質(zhì)物體；帶電體之間，同種電荷互相推斥，異種電荷互相吸引，而磁體間，同名磁極互相推斥，異名磁極互相吸引．將電、磁作為一個(gè)整體的學(xué)科是由丹麥的物理學(xué)家?jiàn)W斯特開(kāi)創(chuàng)的．1820年，有一次，奧斯特在大學(xué)講課，他在結(jié)束時(shí)把連接電池的導(dǎo)線放在一個(gè)和小磁針平行的位置上，磁針立即產(chǎn)生了一種不可思議的現(xiàn)象，就是這個(gè)現(xiàn)象揭示了電和磁的聯(lián)系，后人稱這實(shí)驗(yàn)為奧斯特實(shí)驗(yàn)．［1]演示實(shí)驗(yàn)］奧斯特實(shí)驗(yàn)．提出問(wèn)題］奧斯特實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？學(xué)生討論］［教師啟發(fā)］小磁針的偏轉(zhuǎn)說(shuō)明它受到什么力的作用？還可演示無(wú)磁性的銅針在通電直導(dǎo)線旁不偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)．［得出結(jié)論］1.通電導(dǎo)線周圍和磁體周圍一樣存在磁場(chǎng)．奧斯特從這個(gè)偶然現(xiàn)象得到了電流有磁效應(yīng)的啟示，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究得到電流也有磁場(chǎng)的結(jié)論，奧斯特實(shí)驗(yàn)好象是架起了一座連接電和磁之間的橋梁，使人們對(duì)電和磁有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)．既然電流周圍存在磁場(chǎng)，那么電流周圍的磁場(chǎng)是怎樣的呢？2.直線電流周圍的磁場(chǎng)要研究電流周圍的磁場(chǎng)，先要弄清電流周圍磁力線的形狀及分布情況．［提出問(wèn)題］如何才能知道直線電流周圍磁力線的情況？［學(xué)生討論、教師提示］在前一課中我們是如何來(lái)研究條形磁鐵及蹄形磁鐵周圍力線的形狀的？演示實(shí)驗(yàn)］用自制的直線電流磁場(chǎng)演示裝置［2］演示課本的實(shí)驗(yàn)，并用投影幻燈放映出來(lái)．［學(xué)生觀察］要求學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象并描述出所觀察到的鐵屑形成的形狀．［得出結(jié)論］（1）直線電流周圍的磁力線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上．［提出問(wèn)題］如何確定這些磁力線即直線電流周圍的磁場(chǎng)方向呢？［學(xué)生回答］將鐵屑換成小磁鐵即可確定．［演示實(shí)驗(yàn)］課本第213頁(yè)圖10-18的演示實(shí)驗(yàn)并用投影幻燈放映出來(lái)．指出小磁針Ｎ極所指方向就是小磁針?biāo)谔幍拇帕€方向．改變導(dǎo)線中電流的方向，小磁針的Ｎ極立即轉(zhuǎn)向相反方向．［提出問(wèn)題］直線電流周圍磁力線方向是由什么因素決定的？［學(xué)生討論并回答］由電流方向決定．要求學(xué)生反復(fù)觀察電流方向與磁場(chǎng)方向間的關(guān)系，并指出這種關(guān)系可由安培定則（一）來(lái)決定．（2）安培定則（一）是判定直線電流周圍磁力線方向的法則．介紹“安培定則（一）”，講解時(shí)教師用右手示范，并要求學(xué)生跟著做．［課堂練習(xí)］要求學(xué)生回答圖1.2中通電直導(dǎo)線周圍磁力線的方向，做出具體手勢(shì)．讓兩位學(xué)生上黑板畫出磁力線并據(jù)此判斷圖2中小磁針Ｎ極的轉(zhuǎn)向．在練習(xí)運(yùn)用安培定則（一）時(shí)，使用一些直觀的模擬教具來(lái)演示直線電流周圍磁場(chǎng)情況，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)磁力線空間形狀的認(rèn)識(shí)、方向的判定及對(duì)小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向的描述．幫助學(xué)生建立空間概念，提高學(xué)生空間想象能力．具體做法見(jiàn)本文后說(shuō)明．［3］3.通電螺線管周圍的磁場(chǎng)．把導(dǎo)線繞成螺線管形狀，通電后其周圍也存在磁場(chǎng)，要研究通電螺線管周圍的磁場(chǎng)情況，首先要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究通電螺線管周圍磁力線的形狀及分布情況．［演示實(shí)驗(yàn)］用通電螺線管磁場(chǎng)演示裝置演示課本第214頁(yè)圖10-21的實(shí)驗(yàn)，并用幻燈投影．［學(xué)生觀察］要求學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象并想一想，通電螺線管磁力線形狀與什么磁力線很相似．［得出結(jié)論］（1）通電螺線管周圍的磁力線跟條形磁體的磁力線很相似．既然通電螺線管的磁力線與條形磁體線很相似，那么通電螺線管也有兩個(gè)磁極.這從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中可看到,通電螺線管的磁極方向（即Ｎ、Ｓ極）是由什么因素決定的？又如何判定？［演示實(shí)驗(yàn)］用小磁針?lè)旁谕娐菥€管兩端做實(shí)驗(yàn)，用幻燈投影，從實(shí)驗(yàn)中可看到改變電流方向后通電螺線管的Ｎ、Ｓ極方向隨之改變；改變螺線管上導(dǎo)線繞向，通電螺線管的Ｎ、Ｓ極方向也隨之改變．［學(xué)生討論并回答］通電螺線管的Ｎ、Ｓ極方向由電流方向及導(dǎo)線的繞向決定．指出通電螺線管南北極方向與電流方向及導(dǎo)線繞向關(guān)系可由“安培定則（二）”來(lái)確定．（2）安培定則（二）是判定通電螺線管磁極方向的法則．介紹“安培定則（二）”，講解時(shí)，教師用右手握住螺線管（或用練習(xí)本、雜志卷成筒狀代替）示范并要學(xué)生跟著做．［課堂練習(xí)］要求學(xué)生判斷圖3、4中通電螺線管的Ｎ、Ｓ極，做出具體手勢(shì)，并讓兩位學(xué)生上黑板畫出圖3中小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和圖4中電源的正、負(fù)極．簡(jiǎn)單小結(jié)，布置作業(yè)．四、說(shuō)明：對(duì)本節(jié)內(nèi)容難點(diǎn)的分析和解決方法：本節(jié)內(nèi)容比較抽象，加上學(xué)生由于空間想象能力、識(shí)圖能力較差，因此對(duì)運(yùn)用安培定則，對(duì)現(xiàn)象的描述常感困難．主要表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：1.對(duì)圖形的空間部位關(guān)系搞不清楚．如圖5中，通電導(dǎo)線前（Ａ）、后（Ｂ）、上（Ｃ）、下（Ｄ），常?；煜?.對(duì)通電直導(dǎo)線周圍小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的描述往往出錯(cuò)．如圖6中，當(dāng)導(dǎo)線中通電時(shí)，其下方小磁針Ｎ極如何轉(zhuǎn)動(dòng)？有些同學(xué)雖能正確判斷，但描述時(shí)往往詞不達(dá)意，甚至恰恰相反．3.通電螺線管上導(dǎo)線繞向的判斷，前后關(guān)系及繞線中電流方向的確定，如對(duì)圖7中（a）與（b）所示的螺線管認(rèn)為是一樣的．具體解決方法：1.通過(guò)直觀教具幫助學(xué)生建立空間概念，如圖8所示，用硬紙做成一圓管Ａ表示通電導(dǎo)線，上面標(biāo)上箭頭表示通電方向，另用硬紙做一圓環(huán)Ｂ表示磁力線，并在圓環(huán)的上、下、前、后四個(gè)位置粘上用硬紙片做成的小磁針．為了直觀，教具盡量做得大些．使用教具對(duì)應(yīng)圖5判斷此位置小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及靜止時(shí)的指向，或由小磁針指向判斷通電方向．經(jīng)過(guò)多次練習(xí)之后，做到不看實(shí)物直接由圖就能正確判斷．2.通過(guò)模擬演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)正確描述小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向．用硬紙片做一尺寸大些的小磁針?lè)旁谝恢睂?dǎo)線正下方，反復(fù)演示當(dāng)直導(dǎo)線中通以不同方向的電流時(shí)小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并進(jìn)一步在緊貼直導(dǎo)線的豎直平面內(nèi)放一較大的硬紙，對(duì)照黑板上所畫如圖6所示情況，讓學(xué)生細(xì)細(xì)體會(huì)小磁針的Ｎ極（或Ｓ極）“由紙內(nèi)轉(zhuǎn)向紙外”和“由紙外轉(zhuǎn)向紙內(nèi)”這兩個(gè)方向．并指出對(duì)小磁針在垂直紙面的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要通過(guò)具體文字才能較清楚地說(shuō)明，而直接用箭頭表示往往容易出錯(cuò)或不能清楚地表示出真實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向．3.通過(guò)輔助教具使學(xué)生熟練掌握安培定則（二）的運(yùn)用方法．如圖9所示．用一本書或練習(xí)本、雜志卷成筒作為鐵芯，然后用軟導(dǎo)線在上面繞成一個(gè)螺線管．讓鐵芯不動(dòng)，慢慢旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線圈，讓學(xué)生仔細(xì)觀察繞線方向、前后位置關(guān)系，并可假設(shè)電流從一端流進(jìn)，另一端流出，判斷電流在繞線中的流向．在