磁鐵及電流的磁效應(yīng)

1、磁鐵及電流的磁效應(yīng)中國(guó)中學(xué)邱戈溧一、 教學(xué)目標(biāo)1、 認(rèn)識(shí)電流的磁效應(yīng)2、 了解電流磁效應(yīng)的應(yīng)用3、 判斷通電電磁鐵有磁性4、 觀察電磁門(mén)鈴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5、 初步體會(huì)用類(lèi)比方法引入新概念6、 通過(guò)認(rèn)識(shí)電與磁之間的相互聯(lián)系，使學(xué)生樂(lè)于探索自然界的奧秘二、 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：知道電流的磁效應(yīng)了解電流磁效應(yīng)的應(yīng)用難點(diǎn)：設(shè)計(jì)判斷通電電磁鐵有磁性的方法三、教學(xué)準(zhǔn)備：實(shí)物投影儀、各類(lèi)磁鐵、縫衣針、細(xì)線(xiàn)、泡沫塑料、紙片。直導(dǎo)線(xiàn)磁場(chǎng)演示器、3-4個(gè)小磁針、電源、開(kāi)關(guān)、鐵釘、漆包線(xiàn)、，光盤(pán)。四：教學(xué)流程活動(dòng)1認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象電流的磁效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)定義磁性，磁極磁體復(fù)習(xí)磁極相互作用的規(guī)律拓展活動(dòng)4活動(dòng)3活動(dòng)2設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：影響

2、電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素觀看電鈴錄像自制電磁鐵總結(jié)：線(xiàn)圈匝數(shù)，電流、電磁鐵吸引力的關(guān)系五、 主要內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)指導(dǎo)要點(diǎn)l 利用實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)三種制作指南針的方法l 完成學(xué)習(xí)單補(bǔ)：如何判斷物體有磁性，為判斷縫衣針、通電電磁鐵有沒(méi)有磁性作準(zhǔn)備。l 引言：磁的發(fā)現(xiàn)史l 可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)(磁極之間的相互作用、磁鐵對(duì)鐵釘?shù)奈?和生活生產(chǎn)中涉及的磁體(喇叭、磁盤(pán)、磁帶、磁卡、門(mén)吸、電動(dòng)機(jī)、電流表)來(lái)形象生動(dòng)地認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象l 磁極間相互作用的規(guī)律l 【板書(shū)】磁性、磁體、磁極：能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。磁體中磁性最強(qiáng)的區(qū)域叫磁極。l 觀察電流的磁效應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)1當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有通電時(shí)產(chǎn)生有什么現(xiàn)象（

3、小磁針沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)靜止不動(dòng)或指南北）2當(dāng)直導(dǎo)線(xiàn)通電時(shí)產(chǎn)生什么現(xiàn)象（小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)）3斷電后發(fā)生什么現(xiàn)象（小磁針轉(zhuǎn)回到原來(lái)指南北的方向）4改變通電電流的方向后發(fā)生什么現(xiàn)象l 帶電體和磁體有一些相似的性質(zhì)，這些相似是一種巧合呢？還是它們之間存在著某些聯(lián)系呢？科學(xué)家們基于這種想法，一次又一次地尋找電與磁的聯(lián)系.1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特終于用實(shí)驗(yàn)證實(shí)通電導(dǎo)體的周?chē)嬖谥艌?chǎng).這一重大發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了科學(xué)界，使電磁學(xué)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。l 已知通電導(dǎo)線(xiàn)和磁鐵都能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而磁鐵有磁性，所以推測(cè)通電導(dǎo)線(xiàn)也有“磁性”（電流的磁效應(yīng)）（類(lèi)比的方法）l 活動(dòng)9.28學(xué)生自制電磁鐵，并設(shè)計(jì)驗(yàn)證通電電磁鐵是

4、否有磁性的實(shí)驗(yàn)？補(bǔ)：如何啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法？l 為增強(qiáng)通電導(dǎo)線(xiàn)的磁效應(yīng)，我們可以將導(dǎo)線(xiàn)繞成線(xiàn)圈（稱(chēng)為“螺線(xiàn)管”），并在線(xiàn)圈中插入鐵芯，制成“電磁鐵”l 觀看光盤(pán)：電鈴模型補(bǔ)：如何與學(xué)生一起討論電鈴的工作過(guò)程？l 家用電器中除上節(jié)課提及的利用電流的熱效應(yīng)外，還有利用電流的磁效應(yīng)工作的，如電磁門(mén)鈴、蜂鳴器、耳機(jī)、電話(huà)等。l 設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素l 完成學(xué)習(xí)單（二）l 交流實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法與結(jié)果拓展內(nèi)容，要嗎?l 電磁鐵的磁性強(qiáng)弱和什么因素有關(guān)？如果改變通過(guò)電磁鐵的電流或者改變電磁鐵的匝數(shù)，它的磁性強(qiáng)弱會(huì)變嗎？l 總結(jié)：當(dāng)電磁鐵線(xiàn)圈匝數(shù)不變、電流逐漸增大時(shí)，電磁鐵對(duì)鐵塊的吸引力是同

5、步增大的；從表2數(shù)據(jù)看到，在電流相同的情況下、電磁鐵線(xiàn)圈的匝數(shù)增加時(shí)，電磁鐵對(duì)鐵塊的吸引力是同步增大的。由此可以證實(shí)：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱和電磁鐵線(xiàn)圈的匝數(shù)、通過(guò)電磁鐵線(xiàn)圈的電流有關(guān)，電磁鐵線(xiàn)圈的匝數(shù)越多、電流越大，磁性越強(qiáng)。教學(xué)資料：磁的發(fā)展簡(jiǎn)史 我國(guó)是用文字記載磁現(xiàn)象最早的國(guó)家之一。公元前4世紀(jì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期成書(shū)的管子中已有“上有慈石者下有銅金”的描述。這是有關(guān)磁石和磁性礦的最早記載。公元前3世紀(jì)的呂氏春秋中所寫(xiě)的“慈石召鐵，或引之也”，描述了磁石吸鐵現(xiàn)象。磁現(xiàn)象的應(yīng)用，在我國(guó)古代后魏的水經(jīng)注等書(shū)中，就提到秦始皇為了防備刺客行刺，曾用磁石建造阿房宮的北閥門(mén)，以阻止身帶刀劍的刺客入內(nèi)。醫(yī)書(shū)上還談到用磁

6、石吸鐵的作用，來(lái)治療吞針。但磁現(xiàn)象早期應(yīng)用方面，最光輝的成就是指南針的發(fā)明和應(yīng)用，這也是我國(guó)對(duì)人類(lèi)所做出的巨大貢 獻(xiàn)。 我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就發(fā)現(xiàn)了磁體的指南性。最早指南的磁石是一種勺狀的，叫司南，它的靈敏度雖很低，但卻給人以啟示：有一種地磁存在，磁石可以指向。到北宋時(shí)期，制成新的指向儀器棗指南魚(yú)。在曾公亮的武經(jīng)總要中詳細(xì)記載了指南魚(yú)的制造過(guò)程。這里有個(gè)重大突破，就是采用了磁化的方法，使魚(yú)形鐵磁化后，成一個(gè)指向儀器。此后，指南針的制造和安裝方法在北宋沈括的夢(mèng)溪筆談中已有明確記載。不久指南針與方位盤(pán)結(jié)合起來(lái)成了羅盤(pán)，為航海提供了方便而可靠的指向儀器。后來(lái)，我國(guó)指南針傳入歐洲。到16世紀(jì)，歐洲出現(xiàn)了航海羅

7、盤(pán)。指南針的發(fā)明，推動(dòng)了航海事業(yè)的發(fā)展，也為研究地磁三要素創(chuàng)造了條件。 英國(guó)人吉爾伯特在磁的研究方面做出了突出貢獻(xiàn)。他的著作論磁是人們對(duì)磁現(xiàn)象系統(tǒng)研究開(kāi)始的標(biāo)志，書(shū)是1600年出版的。書(shū)中記錄了吉爾伯特研究磁現(xiàn)象時(shí)所做的各種儀器，及實(shí)驗(yàn)過(guò)程，也記錄了他從實(shí)驗(yàn)中所得到的結(jié)論。他從磁性“小地球”實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)磁針的排列與指向，提出地球本身是一個(gè)大磁體，兩極位于地理的北、南兩極附近；提出了磁子午線(xiàn)概念；吉爾伯特還說(shuō)明了磁偏角及地磁傾角的測(cè)定方法；鐵的磁化及去磁概念；定性的研究磁石的吸引與推斥。這都為磁的進(jìn)一步研究開(kāi)拓了道路。 到18世紀(jì)，在磁的研究方面有了新進(jìn)展。法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵鲈诖诺难芯糠矫嬉沧龀鐾?/p>

8、出貢獻(xiàn)。他參加了法國(guó)科學(xué)院為設(shè)計(jì)指向力強(qiáng)、抗干擾性能好的指南針而舉行的競(jìng)賽活動(dòng)，并提出絲是指南針的設(shè)想，得到磁學(xué)獎(jiǎng)，在此基礎(chǔ)上制成了庫(kù)侖扭秤。在建立了電荷相互作用的庫(kù)侖定律同時(shí)，得到了磁力的相互作用定律，可以說(shuō)庫(kù)侖是靜電、靜磁學(xué)的第一位奠基人。此后，法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家泊松，在庫(kù)侖的基礎(chǔ)上，提出了磁體間的相互作用的勢(shì)函數(shù)積分方程，把磁的研究發(fā)展到定量階段，但這時(shí)電與磁還是分別平行、獨(dú)立地進(jìn)行著研究。 丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特1820年發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，在當(dāng)時(shí)的科學(xué)界引起巨大的反響和重視，科學(xué)家紛紛轉(zhuǎn)向在這方面的討論和研究，推動(dòng)了整個(gè)電磁學(xué)的發(fā)展。安培由電流磁效應(yīng)想到：既然磁體之間有相互作用，電流與

9、磁體間也有作用，那么兩個(gè)載流導(dǎo)體之間也一定存在著相互作用。他通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)，找到了電流間相互作用的實(shí)驗(yàn)根據(jù)，進(jìn)行了定量研究，于1820年12月4日向科學(xué)院提交了一篇論文，提出計(jì)算兩個(gè)電流線(xiàn)元間作用力的公式安培定律表達(dá)式。到1821年初，安培又進(jìn)一步提出磁性起源的假說(shuō)，這就是歷史上有名的分子電流假說(shuō)。 安培發(fā)現(xiàn)的載流導(dǎo)體間的相互作用，僅在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)后的第7天。新的發(fā)現(xiàn)的浪潮沖擊著整個(gè)歐洲。法拉第在新的發(fā)現(xiàn)面前，重做了已有的實(shí)驗(yàn)，并提出新的研究課題既然電可以產(chǎn)生磁，為什么磁不可以產(chǎn)生電呢？他開(kāi)始了磁生電的研究。經(jīng)過(guò)10年的艱苦努力，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其所遵循的規(guī)律。

10、 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是具有劃時(shí)代意義的，法拉第把電與磁長(zhǎng)期分立的兩種現(xiàn)象最后聯(lián)結(jié)在一起，揭露出電與磁的本質(zhì)的聯(lián)系，找到了機(jī)械能與電能之間的轉(zhuǎn)化方法。在理論上，為建立電磁場(chǎng)的理論體系打下了基礎(chǔ)；在實(shí)踐上，開(kāi)創(chuàng)了電氣化時(shí)代的新紀(jì)元。 德國(guó)物理學(xué)家赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)，令人信服地證明了電磁波的存在。這不僅驗(yàn)證了麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的正確，也為無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的建立與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 愛(ài)因斯坦1905年建立的狹義相對(duì)論，第一次把兩種自然力電力與磁力統(tǒng)一起來(lái)。近代隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，新的磁性材料不斷涌現(xiàn)出來(lái)。人類(lèi)的科學(xué)技術(shù)及物質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng)與電與磁已密不可分。隨著新的磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，磁的更深刻的本質(zhì)的揭露，磁的應(yīng)用也將展現(xiàn)出新的局面。學(xué)習(xí)單（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)會(huì)制作指南針實(shí)驗(yàn)材料：磁鐵、縫衣針、細(xì)線(xiàn)、泡沫塑料、紙片實(shí)驗(yàn)步驟：1、磁化：沿一個(gè)方向摩擦縫衣針，但返回時(shí)另一端時(shí)應(yīng)提起磁鐵4-5厘米 2、設(shè)計(jì)三種不同的方法使縫衣針指示南北。實(shí)驗(yàn)方法：1、 2、 3、與小磁針相比縫衣針在方向上的指示性 。（ 準(zhǔn)確/不準(zhǔn)確）學(xué)習(xí)單（二）提出問(wèn)題課堂上教師問(wèn)：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱和什么因素有關(guān)？如果改變通過(guò)電磁鐵的電流或者改變電磁鐵的匝數(shù)，它的磁性強(qiáng)弱會(huì)變嗎？ 假設(shè)與猜想 制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)