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2019-2020年高中物理 《認(rèn)識磁場》教案 粵教版選修3-1 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與技能： (1)知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的； (2 )知道磁場的基本特性是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用； (3)理解磁場的方向性，知道用磁感線反映磁場的方向。掌握條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管和地球產(chǎn)生的磁場的磁感線空間分布情況； (5)掌握安培定則，并能用安培定則熟練地判定電流、以及電流產(chǎn)生的磁場方向。 2、過程與方法： (1) 類比電場和磁場，培養(yǎng)學(xué)生的比較推理能力。 (2) 通過引進(jìn)磁感線，使學(xué)生了解如何將抽象的概念轉(zhuǎn)化為形象的模型進(jìn)行研究的方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、分析的能力和空間想象能力； (3)使學(xué)生學(xué)會由個別事物的個性來認(rèn)識一般事物的共性的認(rèn)識事物的科學(xué)方法。 3、情感態(tài)度價值觀： (1) 讓學(xué)生體會磁感線圖像的對稱美、形式美。 (2) 通過學(xué)習(xí)安培定則，了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)密的科學(xué)態(tài)度。 (3)介紹安培取得的輝煌成就，感受物理學(xué)家們勤奮自學(xué)、刻苦鉆研的頑強(qiáng)意志。 【教學(xué)重點(diǎn)】(1)磁場的物質(zhì)性和基本特性； (2)會用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向。 【教學(xué)難點(diǎn)】磁感線的引入及幾種常見磁感線的分布特點(diǎn)。 【教學(xué)方法】類比法、實(shí)驗(yàn)法、比較法。 【教具準(zhǔn)備】條形磁鐵、蹄形磁鐵、直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、導(dǎo)線和開關(guān)、電源、鐵架臺、細(xì)鐵屑、玻璃板投影儀、展示臺、兩輛小車。 【教學(xué)過程】 一、導(dǎo)入新課 演示：在玻璃板上放兩輛小車，小車上各放置一條形磁鐵。 現(xiàn)象：通過演示實(shí)驗(yàn)觀察到，磁體同名磁極相斥，異名磁極相吸，且不需要接觸就可以發(fā)生力的作用。 分析：顯然這個力是場力，但磁鐵并不帶電，不存在電場，它是另一種場──磁場。 兩個不直接接觸的磁極之間是通過磁場發(fā)生相互作用的。 二、新課教學(xué) 1、磁場 (1)磁場的來源 ①磁體周圍存在著磁場，常見的條形磁鐵、蹄形磁鐵周圍都存在著磁場。 ②電流的周圍存在磁場 演示：把一條導(dǎo)線平行地放在小磁針的上方，給導(dǎo)線中通入電流。 現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)線中通入電流，導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動。 分析：導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，說明電流周圍的周圍也有磁場。 奧斯特實(shí)驗(yàn)表明，電流的周圍也存在磁場。 結(jié)論：磁體周圍有磁場，通電導(dǎo)線(電流或運(yùn)動電荷)周圍有磁場。 (2)磁體與電流間的相互作用通過磁場來完成 問題：電流能夠產(chǎn)生磁場，那么電流在磁場中是否受力呢？ 演示：把一段直導(dǎo)線放在磁鐵的磁場里，給導(dǎo)線通上電流。 問題：電流能夠產(chǎn)生磁場，而磁場對電流又有力的作用，那么電流和電流之間能否發(fā)生力的作用呢？ 演示：兩條平行直導(dǎo)線，通同方向的電流或相反方向的電流。 現(xiàn)象：兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時，它們相互吸引；當(dāng)通以相反方向的電流時，它們相互排斥。 結(jié)論：磁極和磁極間、磁極和電流間、電流和電流間都是通過磁場來傳遞的。 (3)磁場 ①磁場：磁極和磁極、磁極和電流、電流和電流之間的相互作用都是通過磁場來傳遞的。 ②磁場的基本性質(zhì)：對處于其中的磁極或電流有力的作用。 ③磁場的物質(zhì)性：雖然磁場看不見摸不著，對于我們初學(xué)者感到很抽象，其實(shí)磁場和電場一樣是客觀存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式。 2、磁場的方向 磁感線 磁場是客觀存在的，那么磁場是否有方向？其方向如何？下面來探討。 演示：在展示臺上放一個獨(dú)立的小磁針，把磁鐵靠近小磁針，觀察 現(xiàn)象：磁鐵鄰近小磁針時不再指向南北，而是指向一個新的方向。 演示：在磁鐵的不同位置放上小磁針，靜止時小磁針的N極指向各不相同。 結(jié)論：磁場是有方向性的。 (1)磁場的方向：與電場對比，在電場中，利用檢驗(yàn)電荷的受力情況來反映電場的方向性。 A C B 在磁場中，利用小磁針來規(guī)定磁場的方向，規(guī)定在磁場中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向即小磁針靜止時北極所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場方向。 (2)磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都在該點(diǎn)的磁場方向上。 磁感線的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 演示：在磁場中放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑，細(xì)鐵屑在磁場里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑能在磁場作用下轉(zhuǎn)動。 現(xiàn)象：鐵屑靜止時有規(guī)則地排列起來，顯示出磁感線的形狀。 (3)幾種典型磁體周圍的磁感線分布 ①條形磁鐵磁場的磁感線 ②蹄形磁鐵磁場的磁感線 磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極。 ③直線電流磁場的磁感線：直線電流磁場的磁感線是一些以導(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。 直線電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。 ④環(huán)形電流磁場的磁感線：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。 問題：環(huán)形電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。 ⑤通電螺線管磁場的磁感線： 外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極。 內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線。通電螺線管內(nèi)部的磁場比兩極處的磁場更強(qiáng)。 通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關(guān)。 通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極。 (4)磁感線的物理意義：①磁感線上任意一點(diǎn)的切線方向表示該位置的磁場方向。②磁感線密集處磁場強(qiáng)，稀疏處磁場弱。 (5)磁感線的特點(diǎn) ①磁感線為閉合曲線，無起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極。 ②在穩(wěn)定的磁場中，某一點(diǎn)只有惟一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交。 ③磁感線也不相切。若磁感線相切，則切點(diǎn)處的磁場將趨近于無窮大，這是不可能的。 問題思考 ①比較磁感線和電場線 a．電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述； b．電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線； c．電場線上每一點(diǎn)的切線方向都是跟該點(diǎn)電場方向一致，磁感線上每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場方向一致； d．電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。 ②電流磁場和天然磁鐵相比有何特點(diǎn)？ a．電流磁場的有無可由通斷電來控制； b．電流磁場的極性可以由電流方向變換； c．電流磁場的強(qiáng)弱可由電流的大小來控制。 ③電流的磁場有何用途？ 電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器。 三、小 結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題： 1．磁體周圍，電流周圍都有磁場，磁場是物質(zhì)存在的一種形式。 2．磁場的基本性質(zhì)：它對放入其中的磁體或電流有力的作用。 3．磁場是有方向性的，在磁場中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時北極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場方向，可用磁感線直觀形象地反映常見磁場的方向，但須注意磁感線是虛擬的曲線。 4．通電螺旋管內(nèi)部的磁感線是平行軸線分布的．其外部磁感線由N極出發(fā)至S極，其內(nèi)部是由S極重新回到N極的封閉曲線，所以螺旋管內(nèi)部磁感線最密、磁場最強(qiáng)。 四、作 業(yè) 做一做：驗(yàn)證環(huán)形電流的磁場方向。 閱讀材料：電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。P78　　練習(xí)一?、冖? 【重點(diǎn)?難點(diǎn)解決辦法】 ①通過演示實(shí)驗(yàn)，直觀地反映磁場的存在，突破本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和疑點(diǎn)； ②利用與電場的對比教學(xué)，幫助學(xué)生理解幾種常見磁場磁感線的空間分布。 【師生互動活動設(shè)計】 ①先演示實(shí)驗(yàn)，直觀引入磁場的存在，再通過實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生思考總結(jié)磁極之間、電流之間、電流與磁極之間的相互作用是通過磁場來傳遞的。通過類比電場、演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解磁感線的意義及分布規(guī)律； ②課外組織學(xué)生閱讀材料“電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)”深化對磁場的認(rèn)識； ③利用課外時間，做一做“驗(yàn)證環(huán)形電流的磁場方向”實(shí)驗(yàn)。