25春滬科版九年級下冊物理教學(xué)設(shè)計(jì) 第十七章 第二節(jié) 電流的磁場

第二節(jié)電流的磁場

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)1.知道電與磁有密切的聯(lián)系,電流周圍存在著磁場。2.知道通電螺線管的磁場和條形磁體的磁場相似。3.會用安培定則確定通電螺線管兩端的極性或螺線管中的電流方向。4.了解電磁鐵,知道電磁鐵的特性。5.了解電磁繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理。6.了解影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素。能力目標(biāo)1.觀察和體驗(yàn)通電導(dǎo)體與磁體間的相互作用,初步了解電和磁之間有某種聯(lián)系。2.探究通電螺線管的磁場。3.通過對實(shí)驗(yàn)的分析,提高學(xué)生比較、分析、歸納、總結(jié)的能力。素養(yǎng)目標(biāo)通過認(rèn)識電與磁之間的相互聯(lián)系,使學(xué)生樂于探索自然界的奧秘。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)奧斯特實(shí)驗(yàn)、右手螺旋定則、電磁鐵。教學(xué)難點(diǎn)會用右手螺旋定則判斷通電直導(dǎo)線和通電螺線管周圍磁場的方向。

教學(xué)過程

一、新課導(dǎo)入電和磁從現(xiàn)象上看有很多相似的地方:帶電體能吸引輕小物體,磁體能吸引鐵磁性物質(zhì);電荷有正負(fù)兩種,磁極有南北之分;同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引;同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間有這么多的共同點(diǎn),那么這兩種現(xiàn)象之間是否存在某種聯(lián)系呢?二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1奧斯特實(shí)驗(yàn)[閱讀課本]P143“奧斯特實(shí)驗(yàn)”[思考]實(shí)驗(yàn)中怎樣判斷磁場的存在呢?[提示]如果有磁場存在,小磁針會受到磁場力的作用。[思考]導(dǎo)線和小磁針的位置關(guān)系有講究嗎?[提示]在小磁針上方平行架一根導(dǎo)線。[思考]實(shí)驗(yàn)時(shí),通電時(shí)間不宜過長,這是為什么?[提示]導(dǎo)線中的電流過大,易將電源損毀。[思考]導(dǎo)線下的小磁針在什么情況下才會發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢?[提示]導(dǎo)線中有電流通過時(shí),小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn);無電流通過時(shí),小磁針不動。[思考]小磁針偏轉(zhuǎn)說明了什么?[提示]小磁針受到力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明通電導(dǎo)線周圍存在磁場。[思考]引起小磁針偏轉(zhuǎn)的原因是導(dǎo)線,還是導(dǎo)線中的電流?[提示]通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),無電流通過時(shí)小磁針不動,而導(dǎo)線一直存在,所以引起小磁針偏轉(zhuǎn)的原因是電流。[小結(jié)論]通電導(dǎo)體周圍存在磁場。[思考]如果對調(diào)電源的正、負(fù)極,即改變導(dǎo)線中電流的方向,你觀察到了什么?[提示]觀察發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)的方向發(fā)生了改變。[思考]電流產(chǎn)生磁場的方向與什么有關(guān)?[提示]其他因素沒變,只有電流的方向發(fā)生了改變。[歸納提升]通電導(dǎo)體周圍磁場的方向與電流的方向有關(guān)。[思考]拿走小磁針,通電導(dǎo)體周圍的磁場還存在嗎?[提示]小磁針的作用只是顯示磁場存在的。[歸納提升]奧斯特實(shí)驗(yàn)揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間有密切聯(lián)系。電可以生磁,即電流有磁效應(yīng)。探究點(diǎn)2通電螺線管的磁場[閱讀課本]P144~145“將導(dǎo)線繞在圓筒上……你怎樣利用它來判斷通電螺線管的磁極?”[思考]螺線管是什么?[提示]將導(dǎo)線繞在圓筒上,可做成一個(gè)螺線管。[思考]通電直導(dǎo)線周圍存在磁場,那么把直導(dǎo)線繞在圓筒上做成螺線管,通電后其周圍是否也會產(chǎn)生磁場呢?[提示]通電導(dǎo)線周圍的磁場是由電流產(chǎn)生的,磁場的有無與導(dǎo)線的形狀無關(guān)。[思考]觀察通電螺線管周圍鐵屑的分布情況,對比條形磁體的磁場分布情況,你有什么發(fā)現(xiàn)?[提示]通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似。[思考]如何判斷通電螺線管的磁極?[提示]利用已知N、S極的小磁針來判斷。依據(jù)是同名磁極相互排斥,異名磁極相互吸引。[思考]螺線管上的線圈匝數(shù)對實(shí)驗(yàn)有影響嗎?[提示]匝數(shù)多的螺線管周圍磁場強(qiáng),小磁針受力大,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。[思考]通電螺線管周圍的磁場方向與什么因素有關(guān)?[提示]對調(diào)電源的正、負(fù)極,觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。[思考]除此之外,還有沒有其他改變方法呢?[提示]改變螺線管的繞向,觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。[思考]螺線管與電源正、負(fù)極的接法和螺線管的繞向?qū)ν娐菥€管的極性有決定作用嗎?[提示]演示觀察如圖所示的情況,注意從“電源正負(fù)極的接法、螺線管的繞向、螺線管中的電流方向”三個(gè)方面觀察。[思考]圖甲和圖乙相同的是什么,不同的是什么?[提示]電源正、負(fù)極的接法不同,繞向相同,螺線管中電流的方向不同。[思考]圖甲和圖丙相同的是什么,不同的是什么?[提示]電源正、負(fù)極的接法不同,繞向不同,螺線管中電流的方向相同。[思考]決定螺線管兩端極性的因素是什么?[提示]螺線管中的電流方向相同,磁極方向就相同。[歸納提升]通電螺線管兩端的極性由螺線管中電流的方向決定,而跟螺線管的繞向和螺線管與電源正、負(fù)極的接法無關(guān)。[習(xí)題]在“探究通電螺線管外部磁場的方向”實(shí)驗(yàn)中,閉合開關(guān),螺線管兩端的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明通電螺線管周圍有,通過小磁針靜止時(shí)極的指向確定該點(diǎn)磁場的方向,調(diào)換電源正、負(fù)極,小磁針偏轉(zhuǎn)方向改變,說明磁場方向與有關(guān)。

[分析]閉合開關(guān)后,螺線管兩端的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明通電導(dǎo)體周圍存在磁場;小磁針靜止時(shí)N極的指向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場的方向;調(diào)換電源正負(fù)極,即改變螺線管中的電流方向,發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)N極所指方向與原來相反,說明磁場方向與螺線管中的電流方向有關(guān)。[答案]磁場N電流方向[閱讀課本]P145~146“人們在發(fā)現(xiàn)和表述物理規(guī)律的同時(shí)……通電螺線管的N極。”[思考]在“探究通電螺線管外部的磁場分布”的實(shí)驗(yàn)中,善于思考的小明同學(xué)用自己的方法總結(jié)出了通電螺線管的極性與電流方向之間的關(guān)系,如圖所示。如果電流沿著小猴子右手臂彎曲的方向,那么前方是通電螺線管的什么極?[提示]讓四指彎曲的方向與螺線管中電流方向一致,大拇指的指向就是前方,即為N極。[習(xí)題]如圖所示,開關(guān)閉合后,請標(biāo)出通電螺線管的N極,并用箭頭標(biāo)出小磁針N極的旋轉(zhuǎn)方向。[分析]根據(jù)電源的正、負(fù)極,可以確定電流從螺線管的右端流入,左端流出,結(jié)合線圈的繞向,可以確定螺線管的左端為N極,右端為S極;由于異名磁極相互吸引,同名磁極相互排斥,所以小磁針的N極將靠近螺線管的S極,N極向左轉(zhuǎn)動。[答案]如圖所示探究點(diǎn)3電磁繼電器[閱讀課本]P146“在通電螺線管內(nèi)插入一個(gè)鐵芯……切斷的目的?！盵思考]通電螺線管內(nèi)插入鐵芯有什么作用?[提示]鐵芯容易被磁化,從而增強(qiáng)磁性。[小結(jié)論]在通電螺線管內(nèi)插入一個(gè)鐵芯,就構(gòu)成了電磁鐵。[思考]觀察電磁繼電器實(shí)物,你知道電磁繼電器是由哪些部分組成的嗎?[提示]按一定的次序觀察,從左到右有:彈簧片、電磁鐵、銜鐵、觸點(diǎn)等。[思考]電磁繼電器是怎樣工作的呢?[提示]電磁繼電器分為低壓控制電路和高壓工作電路。當(dāng)?shù)蛪嚎刂齐娐烽_關(guān)閉合,電磁鐵有磁性,銜鐵被吸引,動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)吸合,高壓電路接通開始工作;當(dāng)?shù)蛪嚎刂齐娐烽_關(guān)斷開,電磁鐵沒有磁性,彈簧片將銜鐵拉起,動觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)斷開,高壓電路斷開,停止工作。[思考]電磁繼電器如何才能實(shí)現(xiàn)自動控制呢?[提示]實(shí)現(xiàn)自動控制的關(guān)鍵:在電磁繼電器的低壓電路中連入一個(gè)能在一定條件下自動接通或斷開電路的裝置,從而使電磁繼電器中的電磁鐵在一定的條件下具有或失去磁性,自動接通或斷開工作電路。[歸納提升]電磁繼電器的實(shí)質(zhì)是一種利用弱電流、低電壓控制強(qiáng)電流、高電壓的“自動開關(guān)”。[習(xí)題]如圖所示是一個(gè)水位自動報(bào)警器的原理圖。水位到達(dá)金屬塊A之后,(選填“紅”或“綠”)燈亮;當(dāng)綠燈亮?xí)r電磁鐵(選填“有”或“無”)磁性。

[分析]當(dāng)水位沒有達(dá)到金屬塊A時(shí),控制電路中沒有電流流過,電磁鐵沒有磁性,只有綠燈亮;當(dāng)水位到達(dá)金屬塊A時(shí)控制電路接通,電磁繼電器有磁性,銜鐵被電磁鐵吸引拉下,紅燈亮。[答案]紅無探究點(diǎn)4自制一個(gè)電磁鐵[閱讀課本]P147“自制一個(gè)電磁鐵”[思考]你是怎樣判斷電磁鐵磁性的呢?[提示]能夠吸引大頭針說明電磁鐵有磁性,吸引大頭針的個(gè)數(shù)越多說明電磁鐵的磁性越強(qiáng)。[思考]制作電磁鐵時(shí),為什么要將導(dǎo)線繞在鐵釘上?[提示]用木芯或紙芯,吸引的大頭針個(gè)數(shù)明顯減少,說明鐵釘可充當(dāng)鐵芯,從而增強(qiáng)電磁鐵的磁性。[思考]移動滑動變阻器,再觀察吸引大頭針的個(gè)數(shù),電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流的大小有關(guān)嗎?[提示]滑動變阻器接入電路的阻值變小,吸引的大頭針個(gè)數(shù)變多。[小結(jié)論]通過電磁鐵的電流越大,電磁鐵的磁性越強(qiáng)。[思考]帶有絕緣皮的導(dǎo)線在鐵釘上繞很多圈,這樣做的好處是什么?[提示]增加線圈匝數(shù),可以增強(qiáng)電磁鐵的磁性。[思考]增加線圈的匝數(shù),電磁鐵吸引大頭針的個(gè)數(shù)有變化嗎?[提示]吸引大頭針的個(gè)數(shù)增加,說明電磁鐵的磁性增強(qiáng)。[小結(jié)論]當(dāng)電流一定時(shí),電磁鐵線圈的匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)。[歸納提升]電磁鐵通電時(shí)有磁性,斷電時(shí)沒有磁性;當(dāng)電磁鐵線圈的匝數(shù)一定時(shí),通過電磁鐵的電流越大,電磁鐵的磁性越強(qiáng);當(dāng)電流一定時(shí),電磁鐵線圈的匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)。[思考]你能改變電磁鐵的磁極嗎?采用什么方法最簡單呢?[提示]通電螺線管的磁場方向與電流的方向有關(guān),在不改變電磁鐵繞法的情況下,只要對調(diào)電源正、負(fù)極的接法就可改變螺線管中的電流方向,即改變了電磁鐵磁極。[歸納提升]電磁鐵的優(yōu)點(diǎn):電磁鐵的磁性有無可以控制;電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可以控制;電磁鐵的磁場方向可以控制。[習(xí)題]許多自動控制的電路中都安裝有電磁鐵。有關(guān)電磁鐵的說法正確的是 ()A.電磁鐵的鐵芯,可以用銅棒代替B.電磁鐵不論通電與否都有磁性C.當(dāng)電磁鐵中電流方向改變時(shí),電磁鐵就失去磁性D.電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的[分析]電磁鐵的鐵芯,不能用銅棒代替,因?yàn)殂~棒通電后不能被磁化;根據(jù)電磁鐵的特點(diǎn)可知,有電流,有磁性,無電流,無磁性;電流方向改變時(shí),只能改變電磁鐵的極性,不能讓電磁鐵的磁性消失;電磁鐵是根據(jù)電流的磁效應(yīng)制成的。[答案]D[思考]在“探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素”實(shí)驗(yàn)中,小雪制成由簡易電磁鐵甲、乙組成的電路,閉合開關(guān),滑動變阻器的滑動觸頭移至滑動變阻器的中點(diǎn)附近時(shí),電磁鐵吸引大頭針的情況如圖所示,由此可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?[提示]甲、乙串聯(lián),控制了通過電磁鐵的電流大小相等;甲的線圈匝數(shù)多,吸引的大頭針個(gè)數(shù)多,說明甲的磁性強(qiáng)。所以可以得出:當(dāng)通過電磁鐵的電流相同時(shí),線圈匝數(shù)越多,磁性越強(qiáng)。[思考]在此基礎(chǔ)上,小雪想讓電磁鐵甲、乙吸引大頭針的個(gè)數(shù)增多,應(yīng)該如何操作呢?[提示]電磁鐵的磁性強(qiáng)弱除了與線圈匝數(shù)有關(guān),還與通過電磁鐵的電流大小有關(guān)。所以將滑動變阻器向左移動可增大通過電磁鐵的電流,從而增強(qiáng)電磁鐵的磁性,電磁鐵吸引大頭針的個(gè)數(shù)隨之增加。三、板書設(shè)計(jì)第二節(jié)電流的磁場1.奧斯特實(shí)驗(yàn)(1)通電導(dǎo)體周圍存在磁場(2)通電導(dǎo)體周圍磁場的方向與電流的方向有關(guān)2.通電螺線管的磁場(1)通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似(2)右手螺旋定則3.電磁繼電器(1)電磁繼電器的組成(2)電磁繼電器