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2019-2020年高中物理 2.2《電流的磁場(chǎng)》學(xué)案 新人教版選修1-1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解奧斯特、安培等科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)人們認(rèn)識(shí)電磁現(xiàn)象所起的重要作用。 2．會(huì)用磁感線描繪直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場(chǎng)。 3．會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向。 自主學(xué)習(xí) 【問(wèn)題1】復(fù)習(xí)：當(dāng)把小磁針?lè)旁跅l形磁體的周圍時(shí)，觀察到什么現(xiàn)象？其原因是什么？ 問(wèn)題發(fā)散：小磁針只有放在磁體周圍才會(huì)受到磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？也就是說(shuō)，只有磁體周圍存在著磁場(chǎng)嗎？ 【問(wèn)題2】 （1）演示奧斯特實(shí)驗(yàn) 演示實(shí)驗(yàn)：將一根與電源、開關(guān)相連接的直導(dǎo)線用架子架高，沿南北方向水平放置。將小磁針平行地放在直導(dǎo)線的上方和下方，請(qǐng)觀察直導(dǎo)線通、斷電時(shí)小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。 提問(wèn)：觀察到什么現(xiàn)象？ 。 進(jìn)一步提問(wèn)：通過(guò)這個(gè)現(xiàn)象可以得出什么結(jié)論呢？ 師生討論：。 　　教師指出：以上實(shí)驗(yàn)是丹麥的科學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的，此實(shí)驗(yàn)又叫做奧斯特實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，除了磁體周圍存在著磁場(chǎng)外，電流的周圍也存在著磁場(chǎng)，即電流的磁場(chǎng)，本節(jié)課我們就主要研究電流的磁場(chǎng)。 實(shí)驗(yàn)表明： 提問(wèn)：我們知道，磁場(chǎng)是有方向的，那么電流周圍的磁場(chǎng)方向是怎樣的呢？它與電流的方向有沒(méi)有關(guān)系呢？ 【問(wèn)題3】重做上面的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)觀察當(dāng)電流的方向改變時(shí)，小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化。 觀察到什么現(xiàn)象？這說(shuō)明什么？ 思考：奧斯特實(shí)驗(yàn)在我們現(xiàn)在看來(lái)是非常簡(jiǎn)單的，但在當(dāng)時(shí)這一重大發(fā)現(xiàn)卻轟動(dòng)了科學(xué)界，這是為什么呢？ 合作探究 （2）研究通電螺線管周圍的磁場(chǎng) 奧斯特實(shí)驗(yàn)用的是一根直導(dǎo)線，后來(lái)科學(xué)家們又把導(dǎo)線彎成各種形狀，通電后研究電流的磁場(chǎng)，其中有一種在后來(lái)的生產(chǎn)實(shí)際中用途最大，那就是將導(dǎo)線彎成螺線管再通電。那么，通電螺線管的磁場(chǎng)是什么樣的呢？請(qǐng)做下面的實(shí)驗(yàn)： 演示實(shí)驗(yàn)：在紙板上均勻地撒些鐵屑，給螺線管通電，輕敲紙板，請(qǐng)觀察鐵屑的分布情況，并與條形磁體周圍的鐵屑分布情況對(duì)比。 【問(wèn)題4】：同學(xué)們觀察到什么現(xiàn)象？ 【問(wèn)題5】采用什么辦法可以很簡(jiǎn)便地判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系呢？同學(xué)們看書、討論，弄清安培定則的作用和判定方法。 1、作用：可以判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系。 2、判定方法：用右手握住螺線管，讓四指彎向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。教師演示具體的判定方法。 練習(xí)：用安培定則判定。 1．在下面如圖圖22—1所示的各圖中畫出導(dǎo)線中通電電流方向或通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向或通電螺線管的繞線方向．其中（a）、（b）為平面圖，（c）、（d）為立體圖． 圖22—1 2.一束電子流沿x軸正方向高速運(yùn)動(dòng)，如圖22—2所示，則電子流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在z軸上的點(diǎn)P處的方向是 圖22—2 A.沿y軸正方向 B.沿y軸負(fù)方向 C.沿z軸正方向 D.沿z軸負(fù)方向 圖22—3 3、如圖圖22—3所示，在通有恒定電流的螺線管內(nèi)有一點(diǎn)P，過(guò)P點(diǎn)的磁感線方向一定是：（） A．從螺線管的N極指向S極； B．放在P點(diǎn)的小磁針S極受力的方向； C．靜止在P點(diǎn)的小磁針N極指的方向； D．在P點(diǎn)放一通電小線圈，磁感線一定垂直于小線圈平面． 課堂檢測(cè) A組 1、首先發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是() A.安培 B.奧斯特 C.庫(kù)侖 D.麥克斯韋 2、關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，下列說(shuō)法中正確的是（） A．磁感線可以形象地描述各點(diǎn)磁場(chǎng)的方向． B．磁極之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的． C．磁感線是磁場(chǎng)中客觀存在的線． 圖22—4 D．磁感線總是從磁鐵的北極出發(fā)，到南極終止 3、如圖圖22—4所示，環(huán)形導(dǎo)線的A、B處另用導(dǎo)線與直導(dǎo)線ab相連， 圖中標(biāo)出了環(huán)形電流磁場(chǎng)的方向，則C和D接電源正極的是______， 放在ab下方的小磁針的________極轉(zhuǎn)向紙外. 22—5 4、如圖圖22—5所示所在通電螺絲管內(nèi)部中間的小磁針，靜止時(shí)N極指向右端，則電源的c端為________極，螺線管的a端為_________極． 圖22—6 5、如圖圖22—6所示，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止不動(dòng)時(shí)，靠近螺線管的是小磁針 _________極，若將小磁針?lè)诺皆撏娐菥€管內(nèi)部，小磁針指向與圖示位置時(shí)的指向相___________（填“同”或“反”）． B組 6、正在通電的條形電磁鐵的鐵心突然斷成兩截，則兩截鐵心將（ ） A．互相吸引． B．互相排斥． C．不發(fā)生相互作用． D．無(wú)法判斷． 圖22—7 7、如圖22—7，一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過(guò)磁針上方時(shí)，磁針的S極向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)，這一束帶電粒子可能是（ ） A．向右飛行的正離子． B．向左飛行的正離子． C．向右飛行的負(fù)離子． D．向左飛行的負(fù)離子． 8、如圖圖22—8所示：在一個(gè)平面內(nèi)有六根絕緣的通電導(dǎo)線，電流強(qiáng)度大小相同，1、 圖22—8 2、3、4為面積相等的正方形區(qū)域，其中指向紙面內(nèi)的磁場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)（ ） A.1區(qū) B.2區(qū) C.3區(qū) D.4區(qū) 9、有兩根外形基本相同的鐵條，已知其中一根是永磁體，另一根是普通軟鐵，單憑視覺(jué)是無(wú)法將它們區(qū)分開的.若不用其他任何器材，如何才能把它們區(qū)分開來(lái)? 10.小良為了探究電與磁是否有關(guān)系進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，他選擇了干電池、導(dǎo)線、小燈泡、電流表、開關(guān)等器材連好電路，并利用支架把電路中的一根導(dǎo)線豎直放置，并在豎直導(dǎo)線周圍放置多個(gè)小磁針（指南針）。然后，她合上開關(guān)給導(dǎo)線通電，見到小燈泡亮，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 （1）．在電路中連接小燈泡主要是為了____________________(選填知道電路是否接通過(guò)或填避免電路發(fā)生短路)。 （2）．通電豎直導(dǎo)線周圍的小磁針環(huán)繞導(dǎo)線形成一個(gè)_________________。 （3）．改變導(dǎo)線的電流方向，則小磁針的偏轉(zhuǎn)方向_____________。小磁針環(huán)繞導(dǎo)線形成圖形仍是一個(gè)_________________。 （4）．通電豎直導(dǎo)線的小磁針的發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明電流能夠產(chǎn)生_________。 （5）．如果豎直導(dǎo)線中的電流方向由下自上時(shí)，它周圍的小磁針北極的環(huán)繞方向是逆時(shí)針?lè)较?，那么，豎直導(dǎo)線中的電流方向由上自下時(shí)，導(dǎo)線周圍的小磁針北極的環(huán)繞方向是_______________。 （6）．發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的科學(xué)家是丹麥的________________。 學(xué)有所得  【自主學(xué)習(xí)】問(wèn)題1: 觀察到小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因?yàn)榇朋w周圍存在著磁場(chǎng)，小磁針受到磁場(chǎng)的磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 問(wèn)題2:觀察到通電時(shí)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，斷電時(shí)小磁針又回到原來(lái)的位置. 師生討論:通電后導(dǎo)體周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通電后導(dǎo)體周圍的空間對(duì)小磁針產(chǎn)生磁力的作用，由此我們可以得出：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍也存在著磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線和磁體一樣，周圍存在著磁場(chǎng)。 問(wèn)題3:（觀察到當(dāng)電流的方向變化時(shí)，小磁針N極偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，說(shuō)明電流的磁場(chǎng)方向也發(fā)生變化。） 思考：因?yàn)樗沂玖穗姮F(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立的，而是緊密聯(lián)系的，從而說(shuō)明表面上互不相關(guān)的自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的，這一發(fā)現(xiàn)，有力推動(dòng)了電磁學(xué)的研究和發(fā)展。 【合作探究】 問(wèn)題4: 1、通電螺線管外部的磁場(chǎng)和條形磁體的磁場(chǎng)一樣。 2、通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向變化時(shí)，通電螺線管的磁性也發(fā)生改變。 問(wèn)題5:練習(xí)：1 2.A 3.CD 【課堂檢測(cè)】1.B 2.AB 3.C端，N極 4.正極,S極 5.N極,同 6.A 7.BC 8.D 9.用手拿一根鐵條，用它的一端接近另一根鐵條的中部，如果吸引力較強(qiáng)，則手拿的一根為永久磁體，如吸力較弱則手拿的一根為軟鐵棒. 10.（1）避免電路發(fā)生短路 （2）．圓圈 （3）．發(fā)生改變；圓圈 （4）． 磁場(chǎng)（5）．順時(shí)針?lè)较?（6）．奧斯特）