沪科版九年级物理下册第17章 从指南针到磁浮列车第1课时 通电螺线管的磁场（同步教学设计）

第二节　电流的磁场
知识与技能：
1．通过学习能说出电流周围存在磁场。
2．通过探究实验，了解通电螺线管对外相当于一个条形磁体。
3．通过学习，会用右手螺旋定则(安培定则)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征的基础上了解电磁铁的构造。
过程与方法：
通过实验探究培养学生的分析归纳能力和表述信息的能力，让学生明白实验的过程和推理的逻辑性，培养学生在实验探究中与他人合作的能力。
情感、态度与价值观：
通过对学生介绍发现电磁关系的过程、发现电流磁效应的历史意义，对学生进行“偶然性寓于必然中”的教育，从而说明科学发现中“机遇”的意义。
重点：①通过实验探究，知道通电螺线管对外相当于一个条形磁体；②会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或者螺线管上的电流方向。
难点：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。
第1课时　通电螺线管的磁场
多媒体课件、电池、导线、圆筒、铁屑、硬纸板、小磁针若干、开关。
一、情景导入
教师先给大家表演一个魔术——纸盒吸铁，然后提问学生：此盒中可能有什么？你猜想的依据是什么？教师断开开关，再去接触铁屑，由不能吸引铁屑引起学生思维冲突，此时教师将纸盒打开，让学生明白，刚才产生的磁可能跟电有关。到底磁是否能生电？这节课我们就来揭开这个谜！
二、合作探究
　奥斯特实验
将一枚转动灵活的小磁针置于桌面上，在小磁针旁放一条直导线，使导线与电池触接，看看电路连通瞬间小磁针有什么变化？断电，小磁针有什么变化？改变电流方向再次触接，小磁针有什么变化？
　　
观察实验中通电导线周围的小磁针的情况。电源和导线的作用是什么？小磁针有什么作用？
同学们根据观察到的现象，交流讨论产生该现象说明了什么？
(1)直导线通电后，小磁针发生偏转。说明通电导体周围存在磁场。
(2)改变电流方向，小磁针偏转方向相反。说明电流周围磁场的方向与电流方向有关。
(3)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。
　通电螺线管的磁场
既然电能生磁，为什么我们在生活中感受不到呢？比如：手电筒在通电时连一根大头针都吸不动……怎样增大磁性呢？
把导线绕在圆筒上，做成螺线管，与电源相连通电后，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。然后在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。通电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。改变电流方向，再观察一次。
学生观察小磁针的指向及铁屑的排布，交流讨论：通电螺线管外部磁场的方向和磁场强弱分布及通电螺线管的极性是固定不变的吗？与电流方向是否有关？
(1)通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，两端是它的两个磁极。
(2)通电螺线管的极性与电流方向有关。
　右手螺旋定则
通电螺线管的极性与电流方向有关，那么通电螺线管的极性、电流方向怎样判断呢？
多媒体播放视频：右手螺旋定则的使用方法。(视频详见教学课件)
(1)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。
(2)电流磁效应的发现，使人类不仅可以控制磁场的有无，还可以控制磁场的方向，在生活中有广泛的应用。
牵牛花与通电螺线管
牵牛花遍布全国各地。夏、秋时节，公鸡刚叫过头遍，牵牛花便会开出一朵朵喇叭状的花来。它那么早就盛开，就是想给我们新的一天带来淡淡的芬芳。
牵牛花的茎是缠绕茎，它需要缠绕在其他物体上向上生长(如图甲所示)，它起着连接根和叶的桥梁的作用，并在根和叶之间不停地传送着营养物质。
看着牵牛花的缠绕茎，你是不是联想到了本节我们学的通电螺线管(如图乙所示)了呢？它们有什么共同特征呢？
一、牵牛花茎的生长方向和缠绕方向
牵牛花的叶子有向光性，所以它的茎总是向上生长，以便得到更多的阳光而进行光合作用。其实不只是叶子，牵牛花的茎也很喜欢阳光，这样一来，牵牛花的茎总会朝着有光的那面向上螺旋生长。
向上缠绕有两种方向：顺时针或逆时针。牵牛花的茎是怎么缠绕的呢？观察发现，牵牛花竟然都是向左旋转缠绕而上的，即逆时针旋转。看看我们本节学的安培定则，如果把大拇指所指的方向比作向上生长的方向，四指弯曲的方向就跟茎的缠绕方向一致了。
牵牛花的缠绕茎为什么会有固定的缠绕方向呢？科学家最新研究表明，植物旋转缠绕的方向特性是它们各自的祖先遗传下来的本能。远在亿万年以前，有两种攀缘植物的始祖，一种生长在南半球，一种生长在北半球。为了获得更多的阳光和空间，使其生长发育得更好，它们茎的顶端就随时朝向东升西落的太阳。这样，生长在南半球植物的茎就向右旋转，生长在北半球植物的茎则向左旋转。经过漫长的适应、进化过程，它们便形成了各自旋转缠绕的固定的方向。以后，它们虽被移植到不同的地理位置，但其旋转缠绕的方向特性却被遗传下来而固定不变。而起源于赤道附近的单缘植物，由于太阳当空，它们就不需要随太阳转动，因而其缠绕方向没有固定，可随意旋转缠绕。
二、通电螺线管的电流方向和磁极方向
奥斯特实验告诉我们，通电直导线的周围有磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。这让我们知道了电流及其周围的磁场是同时存在而不可分的，由此我们建立了电流的磁效应的概念。
我们把导线缠绕成螺线管，各条导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会加强很多。我们通过探究发现，通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。
实验发现，只要用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中的电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的北极。导线向左缠或是向右缠都可以。
三、牵牛花与通电螺线管的相似之处
通过上面对牵牛花和通电螺线管的对比，我们发现它们在两种相关方向上有相似之处(如表)：
牵牛花 通电螺线管
相似点 茎的缠绕方向与生长方向的关系 导线电流方向与北极方向的关系
　　真是太有趣了！同学们也可以在课余时间观察一些别的缠绕植物，看看它们还有些什么样的特点。
第二节　电流的磁场
第1课时　通电螺线管的磁场
完成本课时对应练习。
电流的磁效应是学习电磁现象的重要基础。因此，要尽可能让学生认识到电流及其周围的磁场是同时存在而密不可分的。为了说明这个问题，在做奥斯特实验的时候，要让学生亲手做实验，把小磁针放在直导线附近，通过观察导线通电时、断电时以及改变电流方向时小磁针发生的变化，帮助学生加深对知识的理解，初步认识电与磁之间存在某种关系。
通电螺线管的磁场是本节的重点之一。因此，要让学生自己去探究，用自己的语言表述出通电螺线管的极性与电流方向之间的关系，以培养学生的观察能力、空间想象能力和语言表达能力。探究结束后，让学生自己归纳、判断通电螺线管的极性和电流方向的方法，再在师生相互交流的气氛中引导学生得出右手螺旋定则。