沪科版九年级物理全册教案：第十七章第二节电流的磁场

第二节 电流的磁场
设计说明 本节课的主要内容有：通过奥斯特实验认识电流的磁效应，知道通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关；观察通电螺线管周围铁屑的分布情况，确认通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；通过实验探究通电螺线管磁极的性质与电流方向的关系，在此基础上介绍右手螺旋定则。另外还简单介绍了电磁铁和电磁继电器。 电流的磁场既是对前面磁场概念的深化和拓展，又是学习电磁铁的基础，更是进一步学习各种电磁现象的重要基础。学生在这里首次接触、思考磁现象和电现象之间的联系，对此普遍缺少生活经验，感性认识不多。因而教学中，应该尽可能采用实验和适当的直观教具做好演示，创造条件让学生自己动手实验，经历探究过程，获得丰富的感性体验，进而确信电流周围存在磁场，形成对电流周围磁场尤其是通电螺线管外部磁场的形象化认识。 电磁铁的工作特点是应用电磁铁的基础，探究电磁铁的磁性强弱，是对电磁铁工作特点认识的深化和延伸，涉及“控制变量”的研究方法，实验中需要学生自己绕制螺线管，对于学生动手操作能力要求较高，建议多给学生创造动手探究的机会，以激发学习兴趣，增强学习效果。 电磁继电器是电磁铁的具体应用。建议教学中多结合生活、生产的实际需要，引导学生设计一些利用电磁继电器进行自动控制的电路，让学生体会物理知识的实际应用，从而更好地实现“情感、态度和价值观”的教学目标。 教学目标 【知识与技能】 1.知道电与磁的密切关系；知道电流周围存在磁场。 2.通过探究实验，知道通电螺线管对外相当于一根条形磁铁。 3.会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。 4.在认识通电螺线管特性的基础上了解电磁铁的构造。 【过程与方法】 通过探究性实验的方法培养学生比较、分析、归纳的能力。 【情感、态度和价值观】 培养学生的学习热情和实事求是的科学态度。 重点难点 教学重点 通电螺线管的磁场和利用右手螺旋定则判断通电螺线管的极性与电流方向之间的关系。 教学难点 探究、理解通电螺线管的磁极性质与电流方向的关系需要一定的空间想象能力，学生往往比较难以掌握。 教学方法 实验探究法、讲解法、讨论法、启发诱导、活动体验、控制变量法、对比法、归纳法。 教具、学具 计算机多媒体教学系统、教学课件、电池、导线、小磁针、通电螺线管、学生电源、滑动变阻器、电流表、大头针、电磁继电器模型等。 授课时数 2课时 第1课时 电生磁 教学过程 导入新课 教师展示PPT上的图片，并提出下列问题：它们均用到了磁，可是这些磁都离不开电。磁与电有什么关系呢？今天就让我们一起学习第十七章第二节“电流的磁场”。 讲授新课 一、奥斯特实验 1.教师讲解 磁与电有什么关系呢？很多科学家都在猜想这个问题。1820年4月，奥斯特抱着试试看的心情又做了一次实验。他偶然把一根导线放在一枚小磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下，这一跳动使有心的奥斯特喜出望外，竟激动得在讲台上摔了一跤。后来，奥斯特又做了许多次实验，1820年7月21日，正式向学术界宣告发现了电能产生磁，也就是电流磁效应。当时这一发现轰动了整个科学界，称为改变世界的实验，因为它揭示了电现象和磁现象这两个表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，有力地推动了电磁学的研究和发展。 2.实验探究 （1）如图甲、乙所示，将一枚转动灵活的小磁针置于水平桌面上，在小磁针旁放一根直导线，使导线与电池触接，看看电路连通瞬间小磁针有什么变化。 注意事项：①导线与小磁针平行摆放；②通电时间不易太长。 甲　通电　 乙　断电 丙　改变电流方向 （2）如图甲、丙所示，改变电流的方向，观察小磁针的转动有什么变化？说明了什么？ 3.师生归纳 （1）电流的周围存在磁场，电流的磁场方向跟电流方向有关。（2）通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。 这个现象是由丹麦物理学家奥斯特最早发现的，所以我们把这个实验称为奥斯特实验。 二、通电螺线管的磁场 1.提出问题 （1）既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？（2）怎样才能使电流的磁场变强呢？ 2.讨论分析 （1）手电筒通电时磁性太弱——磁场太弱。 （2）将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线磁场产生叠加，磁场增强。 3.提出问题 （1）螺线管是不是只有通电的时候才有磁场？ （2）通电螺线管的磁场是什么样的？ （3）通电螺线管的磁场方向与什么因素有关？ 4.探究通电螺线管外部的磁场分布 实验1：在螺线管的两端各放一个小磁针，在硬纸板上均匀地撒满铁屑；通电后观察指针指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。改变通电螺线管中的电流方向，观察通电螺线管两侧小磁针的指向。 实验结论：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似。通电螺线管的极性与通电螺线管中的电流方向有关。 实验2：探究通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系。仔细观察螺线管的绕线方法，并画出示意图，并判断螺线管中电流方向，标注在示意图上。通过实验，判断螺线管的N、S极，并标在图中。 5.右手螺旋定则 用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 6.练一练 （1）判断下面螺线管中的N极和S极： （2）判断螺线管中的电流方向： （3）小磁针静止在如图所示的位置，请你在图中标出小磁针的N极和S极。 课堂小结 当堂达标 1.如图是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是（ ） A.通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定 B.发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用 C.移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场 D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关 答案：B 2.如图所示，根据小磁针的指向，对通电螺线管的南、北极和电源的正、负极判断正确的是（ ） A.端是北极，端是负极 B.端是北极，端是正极 C.端是南极，端是负极 D.端是南极，端是正极 答案：A 3.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是（ ） A.图中、两点相比，点的磁场较强 B.若只改变螺线管中的电流方向，、两点的磁场会减弱 C.若只改变螺线管中的电流方向，、两点的磁场方向会改变 D.若只增大螺线管中的电流，、两点的磁场方向会改变 答案：C 4.通电螺线管和磁体的磁极附近的磁感线分布如图所示，小磁针处于静止状态。则（ ） A.小磁针的端为N极 B.通电螺线管左端为N极 C.电源“”极为端 D.螺线管上看得见的导线中的电流自下而上 答案：C 5.如图所示，小明通过实验探究“通电螺线管的磁场”，已知通电螺线管周围磁感线方向，请在图中标出电源的正、负极，通电螺线管的N、S极和通电瞬间小磁针的偏转方向。 答案：如图所示。 板书设计 第二节 电流的磁场 第1课时 电生磁 一、奥斯特实验 1.通电导线周围存在磁场 2.电流的磁场方向与电流方向有关 二、通电螺线管的磁场 1.特征：与条形磁体相似 2.极性：与通电螺线管中的电流方向有关 3.右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极
第2课时 电磁铁与电磁继电器 教学过程 导入新课 教师展示PPT上的图片，并提出下列问题：在日常生产生活中，哪些地方用到了永磁体，哪些地方用到了电磁铁？永磁体和电磁铁有什么不同？今天就让我们一起学习第十七章第二节第2课时“电磁铁与电磁继电器”。 讲授新课 一、电磁铁 1.教师讲解 （1）带铁芯的通电螺线管称为电磁铁。（2）有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。 2.实验探究 （1）提出问题：电磁铁磁性大小跟哪些因素有关呢？ （2）猜想与假设：磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数有关。 （3）进行实验 ①研究电磁铁的磁性强弱跟线圈匝数的关系 ②研究电磁铁的磁性强弱跟电流的关系 　　　　　　　　 3.实验结论 （1）当电流一定时，电磁铁线圈的匝数越多，磁性越强。（2）当线圈匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越强。 4.师生归纳 （1）电磁铁的优点： ①磁性有无可以用通断电来控制；②磁性强弱可以用改变电流的大小和线圈的匝数来控制；③磁极可以通过改变电流的方向来控制。 （2）电磁铁的应用：磁浮列车、电磁起重机、扬声器、电铃、电磁继电器、恒温箱等。 二、电磁继电器 1.教师讲解 （1）电磁继电器的结构及部件作用 电磁铁：通电时产生磁性，吸下衔铁。 衔铁：和动触点连在一起，带动动触点上下运动。 弹簧：电磁铁磁性消失时，带动衔铁弹离电磁铁。 触点：相当于被控制电路的开关（静触点和动触点）。 （2）电磁继电器的电路组成 电磁继电器工作时，电路分为控制电路和工作电路。控制电路包括（低压）电源、电磁铁、开关。工作电路包括（高压）电源、用电器、触点。 （3）电磁继电器的工作原理 当开关闭合时，电磁铁通电产生磁性，将衔铁吸下，开关S的触点接通，工作电路中有电流通过，电动机便转动起来。 2.播放flash课件 教师播放电磁继电器的flash课件，并讲解电磁继电器的工作原理。 3.师生总结 电磁继电器的实质：利用低电压、弱电流电路的通断，来间接地控制高电压、强电流电路通断的装置。 电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 课堂小结 当堂达标 1.下列办法中不能改变电磁铁磁性强弱的是（ ） A.改变通过线圈中电流的强弱 B.改变线圈的匝数 C.改变通过线圈中电流的方向 D.抽出铁芯 答案：C 2.如图是“探究电磁铁的磁性强弱的影响因素”实验装置，用两个相同的大铁钉绕制成电磁铁，下列说法中正确的是（ ） A.若将两电磁铁上部靠近，会相互排斥 B.电磁铁磁性较强，所以通过它的电流较大 C.电磁铁能吸引的大头针越多，表明它的磁性越强 D.要使电磁铁磁性增强，应将滑动变阻器的滑片向右滑动 答案：C 3.图是一种水位自动报警器的原理图。试说明它的工作原理。 答案：图所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮。 4.图是一种温度自动报警器的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，电源的两极分别与水银和金属丝相连。当温度达到金属丝下端所指的温度时，电铃就响起来，发出报警信号。说明它的工作原理。 答案：温度升高，水银面上升，因水银是导体，当温度上升到金属丝下端所指温度时，控制电路被接通，电磁铁线圈就有电流通过，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使触点开关闭合，工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号。 5.图是直流电铃的原理图。B是衔铁，A是弹性片。试说明它的工作原理。 答案：通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把弹性片B吸过来，使小锤打击电铃发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路又重新闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声了。 板书设计 第二节 电流的磁场 第2课时 电磁铁与电磁继电器 一、电磁铁 1.定义 2.构造 3.特点 二、电磁铁的磁性 1.决定磁性强弱的因素 （1）电流强弱 （2）线圈匝数 2.电磁铁的应用 三、电磁继电器 1.实质 2.工作原理 3.构造