資源簡介

第二節　電流的磁場
知識與技能：
1．通過學習能說出電流周圍存在磁場。
2．通過探究實驗，了解通電螺線管對外相當于一個條形磁體。
3．通過學習，會用右手螺旋定則(安培定則)確定通電螺線管的磁極或螺線管上的電流方向。
4．在認識通電螺線管特征的基礎上了解電磁鐵的構造。
過程與方法：
通過實驗探究培養學生的分析歸納能力和表述信息的能力，讓學生明白實驗的過程和推理的邏輯性，培養學生在實驗探究中與他人合作的能力。
情感、態度與價值觀：
通過對學生介紹發現電磁關系的過程、發現電流磁效應的歷史意義，對學生進行“偶然性寓于必然中”的教育，從而說明科學發現中“機遇”的意義。
重點：①通過實驗探究，知道通電螺線管對外相當于一個條形磁體；②會用右手螺旋定則確定通電螺線管的磁極或者螺線管上的電流方向。
難點：會用右手螺旋定則確定通電螺線管的磁極或螺線管上的電流方向。
第1課時　通電螺線管的磁場
多媒體課件、電池、導線、圓筒、鐵屑、硬紙板、小磁針若干、開關。
一、情景導入
教師先給大家表演一個魔術——紙盒吸鐵，然后提問學生：此盒中可能有什么？你猜想的依據是什么？教師斷開開關，再去接觸鐵屑，由不能吸引鐵屑引起學生思維沖突，此時教師將紙盒打開，讓學生明白，剛才產生的磁可能跟電有關。到底磁是否能生電？這節課我們就來揭開這個謎！
二、合作探究
　奧斯特實驗
將一枚轉動靈活的小磁針置于桌面上，在小磁針旁放一條直導線，使導線與電池觸接，看看電路連通瞬間小磁針有什么變化？斷電，小磁針有什么變化？改變電流方向再次觸接，小磁針有什么變化？
　　
觀察實驗中通電導線周圍的小磁針的情況。電源和導線的作用是什么？小磁針有什么作用？
同學們根據觀察到的現象，交流討論產生該現象說明了什么？
(1)直導線通電后，小磁針發生偏轉。說明通電導體周圍存在磁場。
(2)改變電流方向，小磁針偏轉方向相反。說明電流周圍磁場的方向與電流方向有關。
(3)通電導線周圍存在與電流方向有關的磁場，這種現象叫做電流的磁效應。
　通電螺線管的磁場
既然電能生磁，為什么我們在生活中感受不到呢？比如：手電筒在通電時連一根大頭針都吸不動……怎樣增大磁性呢？
把導線繞在圓筒上，做成螺線管，與電源相連通電后，各圈導線產生的磁場疊加在一起，磁場就會強得多。然后在螺線管的兩端各放一個小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑。通電后觀察小磁針的指向，輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況。改變電流方向，再觀察一次。
學生觀察小磁針的指向及鐵屑的排布，交流討論：通電螺線管外部磁場的方向和磁場強弱分布及通電螺線管的極性是固定不變的嗎？與電流方向是否有關？
(1)通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似，兩端是它的兩個磁極。
(2)通電螺線管的極性與電流方向有關。
　右手螺旋定則
通電螺線管的極性與電流方向有關，那么通電螺線管的極性、電流方向怎樣判斷呢？
多媒體播放視頻：右手螺旋定則的使用方法。(視頻詳見教學課件)
(1)右手螺旋定則：用右手握住螺線管，讓四指彎曲的方向跟螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。
(2)電流磁效應的發現，使人類不僅可以控制磁場的有無，還可以控制磁場的方向，在生活中有廣泛的應用。
牽牛花與通電螺線管
牽牛花遍布全國各地。夏、秋時節，公雞剛叫過頭遍，牽牛花便會開出一朵朵喇叭狀的花來。它那么早就盛開，就是想給我們新的一天帶來淡淡的芬芳。
牽牛花的莖是纏繞莖，它需要纏繞在其他物體上向上生長(如圖甲所示)，它起著連接根和葉的橋梁的作用，并在根和葉之間不停地傳送著營養物質。
看著牽牛花的纏繞莖，你是不是聯想到了本節我們學的通電螺線管(如圖乙所示)了呢？它們有什么共同特征呢？
一、牽牛花莖的生長方向和纏繞方向
牽牛花的葉子有向光性，所以它的莖總是向上生長，以便得到更多的陽光而進行光合作用。其實不只是葉子，牽牛花的莖也很喜歡陽光，這樣一來，牽牛花的莖總會朝著有光的那面向上螺旋生長。
向上纏繞有兩種方向：順時針或逆時針。牽牛花的莖是怎么纏繞的呢？觀察發現，牽牛花竟然都是向左旋轉纏繞而上的，即逆時針旋轉。看看我們本節學的安培定則，如果把大拇指所指的方向比作向上生長的方向，四指彎曲的方向就跟莖的纏繞方向一致了。
牽牛花的纏繞莖為什么會有固定的纏繞方向呢？科學家最新研究表明，植物旋轉纏繞的方向特性是它們各自的祖先遺傳下來的本能。遠在億萬年以前，有兩種攀緣植物的始祖，一種生長在南半球，一種生長在北半球。為了獲得更多的陽光和空間，使其生長發育得更好，它們莖的頂端就隨時朝向東升西落的太陽。這樣，生長在南半球植物的莖就向右旋轉，生長在北半球植物的莖則向左旋轉。經過漫長的適應、進化過程，它們便形成了各自旋轉纏繞的固定的方向。以后，它們雖被移植到不同的地理位置，但其旋轉纏繞的方向特性卻被遺傳下來而固定不變。而起源于赤道附近的單緣植物，由于太陽當空，它們就不需要隨太陽轉動，因而其纏繞方向沒有固定，可隨意旋轉纏繞。
二、通電螺線管的電流方向和磁極方向
奧斯特實驗告訴我們，通電直導線的周圍有磁場，磁場的方向跟電流的方向有關。這讓我們知道了電流及其周圍的磁場是同時存在而不可分的，由此我們建立了電流的磁效應的概念。
我們把導線纏繞成螺線管，各條導線產生的磁場疊加在一起，磁場就會加強很多。我們通過探究發現，通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似。
實驗發現，只要用右手握住螺線管，讓四指指向螺線管中的電流方向，大拇指所指的那端就是螺線管的北極。導線向左纏或是向右纏都可以。
三、牽牛花與通電螺線管的相似之處
通過上面對牽牛花和通電螺線管的對比，我們發現它們在兩種相關方向上有相似之處(如表)：
牽牛花 通電螺線管
相似點 莖的纏繞方向與生長方向的關系 導線電流方向與北極方向的關系
　　真是太有趣了！同學們也可以在課余時間觀察一些別的纏繞植物，看看它們還有些什么樣的特點。
第二節　電流的磁場
第1課時　通電螺線管的磁場
完成本課時對應練習。
電流的磁效應是學習電磁現象的重要基礎。因此，要盡可能讓學生認識到電流及其周圍的磁場是同時存在而密不可分的。為了說明這個問題，在做奧斯特實驗的時候，要讓學生親手做實驗，把小磁針放在直導線附近，通過觀察導線通電時、斷電時以及改變電流方向時小磁針發生的變化，幫助學生加深對知識的理解，初步認識電與磁之間存在某種關系。
通電螺線管的磁場是本節的重點之一。因此，要讓學生自己去探究，用自己的語言表述出通電螺線管的極性與電流方向之間的關系，以培養學生的觀察能力、空間想象能力和語言表達能力。探究結束后，讓學生自己歸納、判斷通電螺線管的極性和電流方向的方法，再在師生相互交流的氣氛中引導學生得出右手螺旋定則。

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