《3幾種常見的磁場》教學(xué)設(shè)計(浙江省縣級優(yōu)課)-物理教案

《幾種常見的磁場》浙江省義烏中學(xué)陳凱學(xué)情分析學(xué)生通過前面《靜電場》整章的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對電荷周圍的電場分布有了基本的掌握，在《磁場》前兩節(jié)的學(xué)習(xí)中，對磁感應(yīng)強度也比較清楚，基本具備了學(xué)習(xí)這一節(jié)內(nèi)容的必備知識。但對電流周圍的磁場分布以及如何使用傳感器研究磁感應(yīng)強度這一知識點比較欠缺，在教學(xué)中應(yīng)當作為重點來講解、突破。教材分析本節(jié)教材內(nèi)容在初中基礎(chǔ)上有很大的提高和拓展。磁感線和幾種常見的磁場是最基本的也是最重要的知識，在今后的學(xué)習(xí)中會有廣泛的應(yīng)用。教材十分注重不同磁場之間的聯(lián)系，而不是孤立地羅列這些磁場各自規(guī)律，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。三維教學(xué)目標1、知識與技能（1）知道什么是磁感線；（2）知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁感線分布情況；（3）利用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向；（4）知道安培分子電流假說是如何提出的；（5）利用安培假說解釋有關(guān)的現(xiàn)象；（6）理解磁現(xiàn)象的電本質(zhì)；2、過程與方法（1）通過模擬實驗體會磁感線的形狀，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力；（2）由電流和磁鐵都能產(chǎn)生磁場，提出安培分子電流假說，最后都歸結(jié)為磁現(xiàn)象的電本質(zhì)；3、情感、態(tài)度與價值觀（1）通過討論與交流，培養(yǎng)對物理探索的情感；（2）領(lǐng)悟物理探索的基本思路，培養(yǎng)科學(xué)的價值觀。教學(xué)重點：利用安培定則判斷磁感線方向，理解安培分子電流假說教學(xué)難點：安培定則的靈活應(yīng)用教學(xué)方法：類比法、實驗法、比較法教學(xué)用具：條形磁鐵、磁傳感器、直線電流磁場演示儀、鐵粉、直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、投影儀、展示臺、學(xué)生電源、學(xué)生分組實驗儀器教學(xué)過程：第一部分：導(dǎo)入新課師：磁鐵周圍有什么？生：磁場.師：看的見嗎？摸得著嗎？生：看不見摸不著。師：那用什么來描述它？生：磁感應(yīng)強度.大小反映磁場的強弱,方向表示磁場的方向.師：今天老師帶了一個工具磁傳感器,可以直接感知其頂端處磁感應(yīng)強度沿軸線方向的分量.演示：接通電腦,先進行調(diào)零,靠近磁極,數(shù)值上升,遠離磁極則數(shù)值變小,且一正一負說明方向相反.師：通過測量磁感應(yīng)強度來描述磁場,你覺得方便嗎？生：不方便,既不形象也不直觀,師：還有更方便的方法嗎？生：磁感線.師：對，類似于引入電場線來形象描述電場,這里我們引入了磁感線來描述磁場.那么對于磁感線我們初中學(xué)過哪些知識呢？生：磁感線是想象出來并不實際存在，其疏密代表強弱,切線方向為磁場方向，外部從N極指向S極。師：今天我們就來學(xué)習(xí)幾種常見的磁場及其磁感線.第二部分：磁鐵的磁感線分布師：我們該如何來描繪這根條形磁鐵周圍的磁感線分布呢？生：灑鐵粉。師：鐵粉直接撒到磁鐵上？生：需要一個載體，玻璃板。師：如果已經(jīng)探測好磁感線的分布,那么又該如何判斷磁場的方向呢？生：放上小磁針,N極指向為磁場方向.演示：鐵粉灑均勻，放上條形磁鐵,敲擊,放入小磁針。點評：磁極處比較密，外部從N指向S.師：磁感線是不是只分布在這個平面上？生：分布在整個三維空間里面的。視頻展示：條形磁鐵磁感線三維立體分布。圖片展示：馬蹄形磁鐵、同名磁極、異名磁極之間的磁感線分布.第三部分：通電直導(dǎo)線的磁場分布師：奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，引導(dǎo)出電磁學(xué)的一系列新的發(fā)現(xiàn)。那么電流周圍的磁場又是怎么分布的呢？我們先來看看最簡單的直線電流.同樣可以采用玻璃板上灑鐵屑的方法,那么玻璃板和導(dǎo)線該怎么放置？生：導(dǎo)線可以豎直穿過玻璃板，也可以平放在玻璃板上。師：前者是用鐵屑模擬垂直于導(dǎo)線平面的磁場分布,后者用來模擬導(dǎo)線平面上的磁場分布.先來看導(dǎo)線所在的平面的磁感線。演示：灑上鐵屑,接通電源，輕敲平板,沒有明顯變化。師：這是怎么回事呢？是不是沒有磁場？不妨先放一下,先來研究研究垂直電流的平面.展示：直線電流磁場演示儀。演示：輕敲平板,看到什么？環(huán)形,繞著導(dǎo)線，導(dǎo)線處更密集.師：會不會是因為各位置的鐵屑多少不一致造成的？怎么檢驗？生：用磁傳感器檢驗一下.檢驗：遠離導(dǎo)線磁場變?nèi)?總結(jié)：形成了以通電導(dǎo)線為圓心的環(huán)形磁感線,內(nèi)密外疏.師：和條形磁鐵一樣,電流產(chǎn)生的磁場也存在于整個立體空間,其他垂直于電流平面上的磁感線分布如何？實驗：平板上移,現(xiàn)象一樣.放入小磁針，判斷磁場方向。師：如果改變電流方向,磁場方向會變嗎？生：應(yīng)該相反！實驗：電流改變方向。師：相當于反方向視角，說明本質(zhì)上是同一種情況.看來磁場方向與電流方向有一種固定的關(guān)系.這是一種什么樣的關(guān)系？生：右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向.師：這就是安培定則.學(xué)史介紹：安培定則的發(fā)現(xiàn)過程師：請同學(xué)們畫出電流磁場的俯視圖和剖視圖。展示并點評：根據(jù)剖視圖,我們可以來解釋為什么在導(dǎo)線平面上灑鐵屑后沒有明顯現(xiàn)象,原因就是磁感線在這個平面上只是一個個點而不是線.第四部分：環(huán)形電流的磁場分布師：安培總結(jié)出安培定則之后繼續(xù)思考其他形狀的電流的磁場，比如把直導(dǎo)線繞成環(huán)形？請同學(xué)們判斷圓心處的磁場方向。生：根據(jù)微元思想，環(huán)形電流可以分成無限多段，每一段都可以看成是直線電流,在O處產(chǎn)生的磁場用右手來判斷.學(xué)生分組實驗并展示總結(jié)：靠近導(dǎo)線出磁感線更密集，方向仍可以用右手判斷，讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向.師：環(huán)形電流的磁場也分布在整個空間里。視頻展示：環(huán)形電流磁感線三維立體分布。第五部分：通電螺線管的磁場分布師：如果把環(huán)形電流多繞幾圈,就構(gòu)成了螺線管,它的磁場磁感線是怎么分布的呢？實驗并展示總結(jié)：方向仍可以用右手判斷。第六部分：安培分子電流假說師：看著螺線管的磁感線分布圖是否有一種似曾相識的感覺？生：類似條形磁鐵。師：安培據(jù)此大膽的猜想：磁鐵和通電螺線管都是由物體內(nèi)部的電流產(chǎn)生的.他認為在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部存在著一種環(huán)形電流—分子電流,兩側(cè)相當于兩極.當鐵棒內(nèi)部的分子電流排列雜亂無章時,其磁場相互抵消,對外不顯磁性,這時如果放上一根磁鐵,在這根指揮棒的作用下,分子電流的排列就變得整齊有序,鐵棒就被磁化,兩端顯示出較強的磁性成為磁極.師：那么這根鐵棒是不是能永遠擁有這種磁性呢？生：可以通過撞擊、加熱等方法再次失去磁性，這就是退磁。師：不過在安培的年代,到底有沒分子電流,為什么會有分子電流呢？當時還是不知道的,因此,將安培的這種解釋稱為安培分子電流假說.當然,我們現(xiàn)在知道電荷的定向移動產(chǎn)生電流,那么原子內(nèi)部有沒電荷的運動？有,對應(yīng)于安培所說的分子電流.正因為安培的一系列貢獻,他被稱為“電學(xué)中的牛頓”.總結(jié)：電流產(chǎn)生的磁場是由于電荷的運動,磁鐵產(chǎn)生的磁場,也是由于電荷的運動,所以,所有的磁現(xiàn)象都具有相同的電本質(zhì)!師：條形磁鐵內(nèi)部有沒磁場?有!方向?從S指向N!第七部分：勻強磁場師：通電螺線管內(nèi)部的磁場強弱有什么特點？實驗：將磁傳感器深入到螺線管的內(nèi)部記錄各個位置的磁