14.3 电流的磁场 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第十四章 磁现象
14.3 电流的磁场
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解奥斯特的发现及其意义，知道通电直导线周围的磁场分布；
（2）知道通电螺线管周围的磁场分布，掌握安培定则。
2.科学思维：
用转换法（奥斯特实验）证明了电流周围磁场的存在，用模型法给出了电流周围的磁场存在的概况。
3.科学探究：
（1）通过奥斯特发现的实验与观察，培养学生的实验能力和观察能力；
（2）通过实验探究通电螺线管周围磁场分布，培养学生逻辑思维能力和抽象思维的能力。
4.科学态度与责任：
通过实验探究及讨论活动，培养学生善于学生观察、勤于思考、勇于探索的科学精神。
教学重点：通电导线周围存在着磁场。
教学难点：通电螺线管周围的磁场分布。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、直导线、螺线管、小磁针、开关、导线、学生电源、铁屑、条形磁体。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
奥斯特(Hans Christian Oersted， 1777一1851) ， 丹麦物理学家、化学家，1777年8月14日生于丹麦的路克宾。1794年进入哥本哈根大学学习医学和自然科学，1799年获得博士学位。1801一1803年他游学于德国、法国等地，于1804年回到丹麦。
1806年被聘为哥本哈根大学物理、化学教授，研究电流和声等课题。1824年倡议成立丹麦自然科学促进会，1829年出任哥本哈根理工学院院长，直到1851年3月9日在哥本哈根逝世，终年74岁。
1819一1820年，奥斯特一面担任电、磁学讲座的主讲，一面继续研究电、磁关系。1820年4月，在一节课即将结束的时候，奥斯特抱着试试看的心情又做了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的磁针上方，接通电源的瞬间，发现磁针跳动了一下。 这一跳虽然并没有引起听众的注意，但却使有心的奥斯特喜出望外。此后，奥斯特花了三个月，做了许多次实验，发现磁针在电流周围都会偏转。在导线的上方和下方，磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质，比如木头、玻璃、水、松香等，不会影响磁针的偏转。1820年7月21日，奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文，正式向学术界宣告发现了电流磁效应。奥斯特的功绩受到了学术界的公认，为了纪念他，国际上从1934年起命名磁场强度的单位为奥斯特，简称“奥”。
二、新课讲授，师生互动
（一）电流的磁场
在历史上，人们最初认为电和磁是互不相关的两种现象，一些著名的物理学家如安培和库仑也持这种观点。19世纪初，一些哲学家和科学家开始认识到自然界各种现象之间应该是互相联系的。
自然界各种现象之间应该是互相联系的。基于这种思想，丹麦物理学家奥斯特开始用实验方法寻找电和磁之间的联系。1820年4月的一天，他在课堂上演示物理实验，在一次把导线平行放在磁针上面通电时，发现磁针发生偏转。奥斯特看到这个现象后非常兴奋，又继续做了60个不同的实验，例如改变电流的方向、磁针的位置等，终于在当年7月宣布发现了电与磁之间是有联系的，对物理学的发展做出了划时代的贡献。
学生实验
1.如图所示，将导线AB沿南北方向水平平行架设在小磁针的上面，然后在短时间内让导线中有强电流通过，观察小磁针的指向是否发生了偏转。此现象说明了什么？
如图所示，在短时间内让导线中有强电流通过，小磁针的指向发生偏转。
结论：通电导线周围存在着磁场。
如图所示，断开导线中电流，小磁针的指向恢复原来的指向。
结论：断开导线中的电流，导线周围磁场消失。
如图所示，改变导线中电流方向，小磁针的指向发生改变。
结论：通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。
2.如图所示，用铜导线穿过一图块硬白纸板绕成螺线管，给螺线管通入电流。将小磁针放在纸板上的不同位置，包括螺线管内部。在白纸上记录下小磁针N极在各个位置静止时的指向。螺线管外部和螺线管内部的磁感线各有什么特征
3.在图所示的实验中，改变电流的方向，观察在原来的记录点上小磁针N极的偏转方向。你认为磁感线的方向与电流的方向有关系吗
改变螺线管周围的小磁针N指向发生改变。
4.如图所示，在白纸板上均匀地撒上一些铁屑。给螺线管通电后，轻轻敲击白纸板，注意观察铁屑的排列情况。螺线管外部的磁感线形状和哪种磁体的磁感线形状相似 螺线管内部的磁感线形状有什么特点
螺线管外部的磁感线形状与条形磁体的磁感线相似。
螺线管内部的磁感线由S极指向N极，与外部的磁感线形成封闭曲线。
（二）右手螺旋定则
、通电螺线管两端的磁极性质跟电流方向的关系可用右手螺旋定则(righthanded screw rule) 来表示。如图所示，用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，大拇指所指的方向也是通电螺线管内部磁场的方向。
右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，大拇指所指的方向也是通电螺线管内部磁场的方向。
右手螺旋定则的应用
（1）已知导线的绕法和电流方向判定磁极。
（2）已知导线的绕法和磁极极性判定电流方向，或判定电源正极。
（3）已知电流方向和磁极极性判定导线绕法。
三、总结反思，超越自我
1.电流的磁场。 1840年，丹麦奥斯特发现通电导线周围存在着磁场。磁场方向与电流方向有关。
通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场相似，磁感线从N极出发，回到S；通电螺线管内部的磁感线从S极指向N极。
2. 右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，大拇指所指的方向也是通电螺线管内部磁场的方向。 带铁芯的螺线管是电磁铁。
四、板书设计，整合提升
1.电流的磁场。 1840年，丹麦奥斯特发现通电导线周围存在着磁场。磁场方向与电流方向有关。
通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场相似，磁感线从N极出发，回到S；通电螺线管内部的磁感线从S极指向N极。
2. 右手螺旋定则：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，大拇指所指的方向也是通电螺线管内部磁场的方向。 带铁芯的螺线管是电磁铁。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 自然界各种现象是互相联系的
B. 1840年，丹麦奥斯特把一根平行磁针上面的导线通电时，发现磁针发生偏转
C. 奥斯特实验表明通电导线周围存在着磁场
D. 电流的磁场与电流方向无关
2．下列关于通电螺线管的磁场说法错误的是（ ）
A.通电螺线管的磁场与条形磁体磁场相似
B.通电螺线管的磁场与电流方向有关
C.通电螺线管外部的磁感线从S极指向N极
D.通电螺线管内部的磁感线从S极指向N极
3．下列通电螺线管的磁感线标示正确的是（ ）
4．下列通电螺线管的磁感线标示正确的是（ ）
5．1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，引起与会科学家的极大兴趣。如图所示，他把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给螺线管通电，看到的现象是：通电螺线管( )。
A.转动后停在任意位置
B.转动后停在南北方向上
C.不停地转动下去
D.仍保持在原来的位置上
参考答案1.D；2.C；3.A；4.C；5.C。
六、作业：P147.T2
课外作业P147.T1、T3、T4。
P148阅读材料 奥斯特
教学反思：
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