資源簡介

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1磁場 磁感線 教學設計

課題 磁場 磁感線 單元 13 學科 物理 年級 高二
教材 分析 本節課所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第1節的內容，本節內容多為初中學過的知識，重點是電流的磁效應和磁場概念的形成，可以結合演示實驗，對初中知識復習概括并從科學與人文兩個角度提升認識，為后續學習打下基礎。學生在初中學習奧斯特實驗時，可能覺得實驗現象很簡單，奧斯特也只是碰巧”獲得了這個意義重大的發現.教學中要讓學生體會到奧斯特發現電流磁效應的歷史背景,另外要掌握安培定則,并體會另一種形式的安培定則判定：讓右手彎曲的四指與環形（或螺線管）電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線（或螺線管）軸線上磁場的方向，最后需要學生了解電流的磁場的應用。
教學目標與核心素養 一、教學目標1.知道磁體周圍存在磁場。 2.知道磁感線可用來形象地描述磁場，知道磁感線的方向是怎樣規定的。3.掌握安培定則。 二、核心素養物理觀念：培養學生相互作用的物理觀念。科學思維：通過“用細鐵屑模擬磁體的磁場”“感受磁場的強弱”等實驗，提高收集信息和處理信息，得出物理結論，分析和解決問題的能力。科學探究：通過對磁感線和磁場的學習，了解物理模型在物理學發展中的作用。 科學態度與責任：通過了解我國古代對磁的研究方面取得的成就，進一步提高學習物理的興趣。
重點 電流的磁效應和磁場概念的形成。
難點 安培定則

教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 關于磁性的問題，我國在很早的時候就有了記載，早在春秋戰國時代就有了關于磁石的記載和描述；到了東漢時代我國就有了“司南”的記載。出示圖片:司南你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯系嗎？今天我們首先來學習電和磁有哪些聯系。 學生觀察圖片 為本節的課題做鋪墊
講授新課 一、電和磁的聯系 1.磁極與電荷 （1）磁極與電荷 自然界中的磁體總存在著兩個磁極，自然界中同樣存在著兩種電荷。 （2）相互作用規律：同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。2.奧斯特實驗 1820年4月，在一次講課中，他偶然地把導線放置在一個指南針的上方，通電時磁針轉動了。出示圖片：奧斯特實驗視頻 奧斯特實驗表明：通電導線周圍存在著磁場，對小磁針有力的作用。同年7月發表論文，宣布發現了電流的磁效應，首次揭示了電與磁的聯系。 奧斯特的發現揭示了電與磁的聯系，打開了電磁學領域的一扇大門，使人類對磁與電現象的研究進入了一個新的發展時期。 安培寫道：“奧斯特先生……已經永遠把他的名字和一個新紀元聯系在一起了。”二、磁場思考討論:磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過什么發生的？出示視頻：磁極間的相互作用 （1）磁極間的相互作用—同名磁極相斥，異名磁極相吸，磁極間的相互作用是通過磁場發生的。（2）通電導線對磁體的作用 電流的磁效應：電流通過導體時，導體周圍存在磁場的現象叫電流的磁效應。（3）磁體對通電導線的作用把一段直導線懸掛在蹄形磁體的兩極間，通以電流，導線就會移動，說明磁體對通電導線有力的作用。 磁體對通電導線的作用是通過磁場發生的。磁體對通電導線產生作用力（4）通電導線之間的力的作用如圖所示，通電導線之間的力的作用：同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，電流之間的相互作用是通過磁場發生的。磁場不僅存在于磁體周圍，還存在于電流周圍。電荷之間存在相互作用的力，它不是電荷之間直接發生的，而是通過電場發生的，通過類比，磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用也是通過磁場而發生的。1．磁場概念 磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。 2．磁場的基本性質 對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。 磁場盡管看不見，摸不著，但它與電場類似，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質，并且也都是在跟別的物體發生相互作用時表現出自己的特性。那么，我們如何來形象地描述磁場呢？三、磁感線 1.磁場的方向：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向（小磁針靜止時北極的指向）為該點的磁場方向。實驗中我們常用鐵屑的分布來反映磁場的分布。演示 觀察常見磁場的分布演示1：直線電流周圍磁場分布 出示圖片：通電直導線周圍磁場中細鐵屑的分布在條形磁體上方放置一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑，細鐵屑就在磁場里磁化成了“小磁針”。輕敲玻璃板，觀察被磁化鐵粉的排列情況。實驗現象：直線電流周圍的磁場呈同心圓狀分布，且越靠近直導線的地方磁場越強。演示2：條形、蹄形磁體周圍的磁場分布視頻出示圖片：條形、蹄形磁體的磁場 2.磁感線：沿磁場中的細鐵屑畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致， 這樣的曲線就叫作磁感線。出示圖片：條形磁體、蹄形磁鐵的磁感線 磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。靠近磁極處的磁感線分布密集，遠離磁極處的磁感線分布較稀疏。三、安培定則 1.直線電流磁場的磁感線分布 直線電流的磁感線是一圈圈的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。出示圖片：不同方向的直線電流的磁感線實驗表明，改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向。直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關系可以用安培定則來判斷。出示圖片：安培定則 安培定則（右手螺旋定則） 用右手握住導線，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繞方向。2. 環形電流磁場的磁感線分布知識回顧：初中是怎樣判斷通電螺線管的磁場方向的？出示圖片：通電螺線管的磁場 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。出示圖片：環形電流的磁場電螺線管可以看作許多匝環形電流串聯而成。如圖是環形電流的磁場的磁感線分布。出示圖片：安培定則安培定則：讓右手彎曲的四指與環形（或螺線管）電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線（或螺線管）軸線上磁場的方向。3.電流的磁場的應用 與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應用。出示圖片：電動機、發電機、電磁起重機、電磁繼電器 近些年來，隨著超導、新材料等技術的運用，人們可以較方便地獲得大電流和強磁場。利用磁場與電流之間的相互作用，人們發明了磁浮列車、電磁彈射裝置等。出示圖片：磁浮列車 科學漫步1.安培的“分子電流”假說 他認為，在物質內部，存在著一種環形電流——分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極。出示圖片：環形電流的磁極2.請用安培的假說解釋磁化現象。出示圖片：未被磁化的鐵棒一根鐵棒未被磁化的時候，內部分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性。出示圖片：被磁化的鐵棒 當鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流的取向變得大致相同，鐵棒被磁化，兩端對外界顯示出較強的磁性，形成磁極。磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性，這是因為激烈的熱運動或震動使分子電流的取向又變得雜亂無章了。課堂練習1．丹麥物理學家奧斯特在1820年通過實驗發現電流磁效應，下列說法正確的是( 　　) A．奧斯特在實驗中觀察到電流磁效應，揭示了電磁感應定律 B．將直導線沿東西方向水平放置，把小磁針放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，小磁針一定會轉動 C．將直導線沿南北方向水平放置，把小磁針放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，小磁針一定會轉動 D．將直導線沿南北方向水平放置，把銅針(用銅制成的指針)放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，銅針一定會轉動答案：C 2．下列關于電場線和磁感線的說法中，正確的是（　　） A．任意兩條磁感線不相交，兩條電場線也不相交 B．電場線和磁感線都是閉合曲線 C．電場線和磁感線都是電場或磁場中實際存在的線 D．電場線越密的地方，同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布較密的地方， 同一試探電荷所受的磁場力也越大答案：A3.下列關于磁場的說法中,正確的是 ( ) A．磁場跟電場一樣,是人為假設的 B．磁極或電流在自己周圍的空間會產生磁場 C．指南針指南說明地球周圍有磁場 D．磁極對磁極的作用、電流對電流的作用都 是通過磁場發生的 答案： BCD4．如圖所示，長直導線中有從A到B的電流，C為導線正下方的一點，則該電流在C處產生的磁場方向是（ ） A．向右 B．向左 C．垂直紙面向外 D．垂直紙面向里答案：D拓展提高1.如圖所示，小磁針正上方的直導線與小磁針平行，當導線中有電流時，小磁針會發生偏轉。首先觀 察到這個實驗現象的物理學家和觀察到的現象是（ ） A．物理學家伽利略，小磁針的N極垂直轉向紙內 B．天文學家開普勒，小磁針的S極垂直轉向紙內 C．大物理學家牛頓，但小磁針靜止不動 D．物理學家奧斯特， 小磁針的N極垂直轉向紙內答案：D2.關于電流的磁場，下列說法中正確的是(　　) A．直線電流的磁場，只分布在垂直于導線的某一個平面上 B．直線電流的磁場的磁感線是一些同心圓，離導線越遠磁感線越密 C．通電螺線管的磁感線分布與條形磁鐵相似，但管內無磁場 D．通電螺線管的環形電流和直線電流的磁場方向可用安培定則判斷答案：D3.如圖示，點P在與通電直導線垂直的圓周面上， 則P點的磁場方向為( ) A．垂直紙面向里 B．垂直紙面向外 C．水平向左 D．水平向右答案：D 閱讀課文了解電和磁的聯系并總結 觀察奧斯特實驗視頻說出結論 學生思考討論磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過什么發生的？ 理解磁場概念和磁場的基本性質 學生觀察直線電流周圍磁場分布，并說出實驗現象 學生觀察條形、蹄形磁體周圍的磁場分布視頻，總結磁感線的概念 觀察圖片 學生回憶初中判斷通電螺線管的磁場方向 學生觀察圖片并記憶安培定則 閱讀課文 學生練習 鍛煉學生的自主學習能力和總結能力 鍛煉學生的觀察能力 掌握磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過磁場發生的。 讓學生進一步理解磁場 鍛煉學生的觀察總結能力 鍛煉學生的觀察總結能力 掌握改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向。 溫故而知新 掌握安培定則為靈活應用打下基礎 拓展學生的知識面 鞏固本節的知識

課堂小結 1.磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。 2．磁場的基本性質是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。 3. 磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。 4. 環形電流安培定則 讓右手彎曲的四指與環形（或螺線管）電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線（或螺線管）軸線上磁場的方向。 梳理自己本節所學知識進行交流 根據學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。
板書 一、電和磁的聯系 奧斯特實驗表明：通電導線周圍存在著磁場。 二、磁場 1．磁場概念 磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。 2．磁場的基本性質 對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。三、磁感線 1.磁場的方向：在磁場中的小磁針北極受力的方向為該點的磁場方向。 2. 磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。 四、安培定則 1.直線電流安培定則（右手螺旋定則） 2. 環形電流安培定則








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(共40張PPT)
磁場 磁感線
人教版高中物理 必修3
新知導入
關于磁性的問題，我國在很早的時候就有了記載，早在春秋戰國時代就有了關于磁石的記載和描述；到了東漢時代我國就有了“司南”的記載。
今天我們首先來學習電和磁有哪些聯系。
你是否感受到，凡是用到電的地方，幾乎都有磁現象相伴隨？你知道電和磁有怎樣的聯系嗎？
司南
新知講解
一、電和磁的聯系
1.磁極與電荷
（1）磁極與電荷
自然界中的磁體總存在著兩個磁極，自然界中同樣存在著兩種電荷。
（2）相互作用規律：同名磁極或同種電荷相互排斥，異名磁極或異種電荷相互吸引。
新知講解
2.奧斯特實驗
1820年4月，在一次講課中，他偶然地把導線放置在一個指南針的上方，通電時磁針轉動了。
奧斯特實驗表明：通電導線周圍存在著磁場，對小磁針有力的作用。
新知講解
同年7月發表論文，宣布發現了電流的磁效應，首次揭示了電與磁的聯系。
奧斯特的發現揭示了電與磁的聯系，打開了電磁學領域的一扇大門，使人類對磁與電現象的研究進入了一個新的發展時期。
安培寫道：“奧斯特先生……已經永遠把他的名字和一個新紀元聯系在一起了。”
新知講解
二、磁場
思考討論:磁極間、電流間、磁極與電流間的相互作用是通過什么發生的？
（1）磁極間的相互作用—同名磁極相斥，異名磁極相吸，磁極間的相互作用是通過磁場發生的。
新知講解
通電導線對磁體的作用是通過磁場發生的。
（2）通電導線對磁體的作用
電流的磁效應：電流通過導體時，導體周圍存在磁場的現象叫電流的磁效應。
新知講解
把一段直導線懸掛在蹄形磁體的兩極間，通以電流，導線就會移動，說明磁體對通電導線有力的作用。
磁體對通電導線的作用是通過磁場發生的。
（3）磁體對通電導線的作用
新知講解
（4）通電導線之間的力的作用
如圖所示，通電導線之間的力的作用：同向電流互相吸引，異向電流互相排斥，電流之間的相互作用是通過磁場發生的。
磁場不僅存在于磁體周圍，還存在于電流周圍。
新知講解
電荷之間存在相互作用的力，它不是電荷之間直接發生的，而是通過電場發生的，通過類比，磁體與磁體之間、磁體與通電導體之間，以及通電導體與通電導體之間的相互作用也是通過磁場而發生的。
新知講解
1．磁場概念
磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。
2．磁場的基本性質
對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。
磁場盡管看不見，摸不著，但它與電場類似，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的物質，并且也都是在跟別的物體發生相互作用時表現出自己的特性。那么，我們如何來形象地描述磁場呢？
新知講解
三、磁感線
1.磁場的方向：在磁場中的任一點，小磁針北極受力的方向（小磁針靜止時北極的指向）為該點的磁場方向。
實驗中我們常用鐵屑的分布來反映磁場的分布。
新知講解
演示 觀察常見磁場的分布
演示1：直線電流周圍磁場分布
在條形磁體上方放置一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑，細鐵屑就在磁場里磁化成了“小磁針”。輕敲玻璃板，觀察被磁化鐵粉的排列情況。
通電直導線周圍磁場中細鐵屑的分布
新知講解
實驗現象：直線電流周圍的磁場呈同心圓狀分布，且越靠近直導線的地方磁場越強。
演示2：條形、蹄形磁體周圍的磁場分布視頻
新知講解
2.磁感線：沿磁場中的細鐵屑畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟這點磁場的方向一致， 這樣的曲線就叫作磁感線。
新知講解
條形磁體的磁感線
蹄形磁鐵的磁感線
磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。靠近磁極處的磁感線分布密集，遠離磁極處的磁感線分布較稀疏。
新知講解
三、安培定則
1.直線電流磁場的磁感線分布
直線電流的磁感線是一圈圈的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。
實驗表明，改變電流的方向，各點的磁場方向都變成相反的方向。
新知講解
直線電流的方向跟它的磁感線方向之間的關系可以用安培定則來判斷。
安培定則（右手螺旋定則）
用右手握住導線，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繞方向。
新知講解
2. 環形電流磁場的磁感線分布
知識回顧：初中是怎樣判斷通電螺線管的磁場方向的？
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。
通電螺線管的磁場
新知講解
電螺線管可以看作許多匝環形電流串聯而成。如圖是環形電流的磁場的磁感線分布。
新知講解
安培定則：讓右手彎曲的四指與環形（或螺線管）電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線（或螺線管）軸線上磁場的方向。
新知講解
3.電流的磁場的應用
與天然磁體的磁場相比，電流磁場的強弱容易控制，因而在實際中有很多重要的應用。
電動機
發電機
新知講解
電磁起重機
電磁繼電器
新知講解
近些年來，隨著超導、新材料等技術的運用，人們可以較方便地獲得大電流和強磁場。利用磁場與電流之間的相互作用，人們發明了磁浮列車、電磁彈射裝置等。
磁浮列車
新知講解
科學漫步
1.安培的“分子電流”假說
他認為，在物質內部，存在著一種環形電流——分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極。
2.請用安培的假說解釋磁化現象。
新知講解
一根鐵棒未被磁化的時候，內部分子電流的取向是雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外不顯磁性。
未被磁化
新知講解
被磁化
當鐵棒受到外界磁場的作用時，各分子電流的取向變得大致相同，鐵棒被磁化，兩端對外界顯示出較強的磁性，形成磁極。
磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性，這是因為激烈的熱運動或震動使分子電流的取向又變得雜亂無章了。
課堂練習
1．丹麥物理學家奧斯特在1820年通過實驗發現電流磁效應，下列說法正確的是( 　　)
A．奧斯特在實驗中觀察到電流磁效應，揭示了電磁感應定律
B．將直導線沿東西方向水平放置，把小磁針放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，小磁針一定會轉動
C．將直導線沿南北方向水平放置，把小磁針放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，小磁針一定會轉動
D．將直導線沿南北方向水平放置，把銅針(用銅制成的指針)放在導線的正下方，給導線通以足夠大電流，銅針一定會轉動
C
課堂練習
2．下列關于電場線和磁感線的說法中，正確的是（　　）
A．任意兩條磁感線不相交，兩條電場線也不相交
B．電場線和磁感線都是閉合曲線
C．電場線和磁感線都是電場或磁場中實際存在的線
D．電場線越密的地方，同一試探電荷所受的電場力越大；磁感線分布較密的地方， 同一試探電荷所受的磁場力也越大
A
課堂練習
3.下列關于磁場的說法中,正確的是 ( )
A．磁場跟電場一樣,是人為假設的
B．磁極或電流在自己周圍的空間會產生磁場
C．指南針指南說明地球周圍有磁場
D．磁極對磁極的作用、電流對電流的作用都
是通過磁場發生的
BCD
課堂練習
4．如圖所示，長直導線中有從A到B的電流，C為導線正下方的一點，則該電流在C處產生的磁場方向是（ ）
A．向右
B．向左
C．垂直紙面向外
D．垂直紙面向里
A
B
．
C
D
拓展提高
1.如圖所示，小磁針正上方的直導線與小磁針平行，當導線中有電流時，小磁針會發生偏轉。首先觀 察到這個實驗現象的物理學家和觀察到的現象是（ ）
A．物理學家伽利略，小磁針的N極垂直轉向紙內
B．天文學家開普勒，小磁針的S極垂直轉向紙內
C．大物理學家牛頓，但小磁針靜止不動
D．物理學家奧斯特， 小磁針的N極垂直轉向紙內
D
拓展提高
2.關于電流的磁場，下列說法中正確的是(　　)
A．直線電流的磁場，只分布在垂直于導線的某一個平面上
B．直線電流的磁場的磁感線是一些同心圓，離導線越遠磁感線越密
C．通電螺線管的磁感線分布與條形磁鐵相似，但管內無磁場
D．通電螺線管的環形電流和直線電流的磁場方向可用安培定則判斷
D
拓展提高
3.如圖示，點P在與通電直導線垂直的圓周面上， 則P點的磁場方向為( )
A．垂直紙面向里
B．垂直紙面向外
C．水平向左
D．水平向右
D
P
課堂總結
1.磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。
2.磁場的基本性質是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。
3. 磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。
4. 環形電流安培定則
讓右手彎曲的四指與環形（或螺線管）電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環形導線（或螺線管）軸線上磁場的方向。
板書設計
一、電和磁的聯系
奧斯特實驗表明：通電導線周圍存在著磁場。
二、磁場
1．磁場概念
磁場是存在于磁體或電流周圍的一種客觀存在的物質。
2．磁場的基本性質
對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用。
板書設計
三、磁感線
1.磁場的方向：在磁場中的小磁針北極受力的方向為該點的磁場方向
2. 磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進入S極，在磁體內部磁感線從S極到N極。
四、安培定則
1.直線電流安培定則（右手螺旋定則）
2. 環形電流安培定則
作業布置
課后練習和同步練習
謝謝
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