17.2 电流的磁场 教案 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第二节 电流的磁场
第1课时 奥斯特实验及右手螺旋定则
一、教学目标
1.初步认识电能生磁，了解奥斯特实验．
2.初步认识通电螺线管外部的磁场，通过奥斯特实验和条形磁铁外部的磁场，提高学生的实验操作技能和知识迁移的能力．
3.能用右手螺旋定则判断通电螺线管的极性．
二、教学重难点
重点：通电螺线管的磁场.
难点：用右手螺旋定则判断通电螺线管的极性.
三、教学过程
【新课导入】
提出问题：下图所示的电器设备中，它们均利用了磁性.磁跟电有什么关系呢？
【新课过程】
一、奥斯特实验
【演示1】如图所示，将一枚磁针放置在直导线下，使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化.
（1）磁针会转动吗？磁针发生转动.
（2）磁针转动说明了什么？断电后还会转吗？说明电流周围有磁场.
【演示2】改变电流的方向，观察磁针的变化.
（1）磁针会转动吗？磁针转动方向相反.
（2）说明什么？电流的磁场方向跟电流方向有关.
总结：（1）通电导体周围存在着磁场，即电流的磁场.
（2）电流的磁场方向与电流方向有关，改变电流方向，磁场的方向也随之改变.
二、通电螺线管的磁场
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.
螺线管
实验探究：通电螺线管外部的磁场分布
演示：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.
课件展示：
改变电流方向，两侧小磁针的指向反转.
演示：把小磁针放到螺线管周围不同位置，在图上记录磁针N极的方向。
结合以上两个实验，对比右图可知：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场相似.
实验：通电螺线管的极性与环绕螺线管的电流方向之间的关系
使用图中实验装置，组成实验电路.
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，标示在示意图上.
预想可能的不同种情况，小组间交流.
通过实验，判断螺线管的N、S极，并标在图中.
实验结论：
　　通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样.
通电螺线管两端的极性与其中的电流方向有关.
总结：（1）通电螺线管周围存在磁场，它的磁场与条形磁体相似.
（2）若改变电流方向，通电螺线管的N极和S极也改变，且正好对调.
三、右手螺旋定则
思考：你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流方向的关系表述出来吗？
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.
【课堂小结】
一、奥斯特实验
1.通电导体周围存在着磁场，即电流的磁场.
2.电流的磁场方向与电流方向有关，改变电流方向，磁场的方向也随之改变.
二、通电螺线管的磁场
1.通电螺线管周围存在磁场，它的磁场与条形磁体相似.
2.若改变电流方向，通电螺线管的N极和S极也改变，且正好对调.
三、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.
【课堂训练】
1.奥斯特实验证明了( C )
A．磁极之间的相互作用规律 B．地球是一个巨大的磁体
C．电流周围存在着磁场 D．电流周围存在着磁感应线
2.如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转.关于该实验说法正确的是（　A　）
A．该实验说明电流周围存在磁场
B．最早发现该实验现象的科学家是法拉第
C．利用该实验原理可以制成发电机
D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变
3.小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（　B　）
A．a端是电磁线管的N极，c端是电源负极
B．a是通电螺线管的N极，c端是电源正极
C．b端是电磁线管的N极，d端是电源正极
D．b是通电螺线管的N极，d端是电源负极
4.根据如图螺线管中电流I的方向，在左端虚线框内标出螺线管的“N”极或“S”极.
5.放有条形磁体的小车静止在水平地面上，闭合开关S，条形磁体因受磁力向左运动，请在图中括号里标明电源左端的极性和电磁铁右端的磁极。
第二节 电流的磁场
第2课时 电磁铁及其应用
一、教学目标
【知识与技能】
1．能描述电磁铁，说明电磁铁的工作原理。
2．通过实验探究知道电磁铁的磁性强弱与电流大小、线圈匝数的关系。
3．能说明电磁继电器的结构及工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。
【过程与方法】
通过阅读说明书和观察电磁继电器，知道如何使用电磁继电器，会说明电磁继电器在实际电路中的工作过程。
【情感态度和价值观】
通过认识电磁铁的实际应用，加强物理与生活的联系，提高学习物理的兴趣。
二、教学重难点
重点：实验研究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。
难点：电磁继电器的工作原理及其应用。
三、教学器材
电磁继电器模型、电铃、电源、开关、导线、磁针等。
四、教学过程
（一）新课引入
1、学生回忆上节课内容，回答问题：
（1）电与磁之间是由联系的，它是由谁发现的？
丹麦物理学家奥斯特。
通电螺线管的磁场与条形磁体相似，它磁极如何来判断？
用右手螺旋定则。
2、演示：利用磁铁吸引大头针。
提出问题：磁铁能够吸引大头针，那么还有没有别的物体也能吸引？
结合上节课内容，通电导线周围也有磁场，对大头针也会有力的作用。
（二）进行新课
知识点1 电磁铁
1、实验演示：取一根铁钉，让它接触大头针，发现不能吸引，将漆包线绕在上面制成线圈，通电后发现它能够吸引大头针了。断开开关，可以看到大头针又掉下来了。
（1）学生观察演示实验。而后提问：此现象说明了什么？
学生回答：插入铁钉的通电螺线管具有磁性，并且有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。
（2）归纳电磁铁概念：把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过有磁性。这种磁铁就叫电磁铁。
（3）你能总结出电磁铁磁性的特点吗？
学生结合实验现象总结：电磁铁有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。
展示电磁铁在实际中的应用的图片及视频。
知识点2：影响电磁铁的磁性强弱的因素
提出问题：在实际使用中，我们需要电磁铁的磁性强弱不同，那么电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关呢？
学生猜想，并讨论猜想的合理性。
电磁铁的磁性强弱可能与电流的大小、线圈匝数、铁芯的大小等因素有关。
设计实验：
（1）要研究电磁铁磁性强弱，首先要确定如何判断其磁性的强弱？
学生讨论回答：磁性的强弱不同，对磁性物质的吸引力的大小不同，可以把比较磁性强弱转化成比较吸引大头针的数量。
（2）实验时要注意控制变量。例如要研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系，如何进行实验？
学生回答：利用滑动变阻器改变流过它的电流，比较其磁性的强弱。
如何利用实验研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系？（设计电路图）
学生讨论具体实验方案，如果用两个电磁铁可以把它们串联，控制电流相等。不能使用两个不同匝数的电磁铁分别接入同一电路，因为它们的电流不同。
进行实验：学生分组进行实验，教师巡视指导。
得出结论：根据实验数据总结出影响电磁铁磁性强弱的因素。
在匝数相同时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越大，电磁铁的磁性越强。
知识点3 电磁铁的应用
视频展示电磁起重机的工作过程，以及其余使用电磁铁的地方。
讨论：电磁铁和永磁体相比在使用上有什么优点？
学生结合电磁铁的特点，讨论电磁铁的优点。
磁性的有无可能通过通断电流来控制、磁性的强弱可能通过改变电流大小来控制、磁极的方向可以通过改变电流方向来控制。
知识点4：电磁继电器
播放视频：巨型机器工作。
在生活中我们经常看到一些大型机器在工作，如大型吊车，它们的工作电流非常大，直接来控制或操作是很危险的，那怎么才能控制这些强大的电流？
学生思考：在安全用电中提到不要靠近高压带电体，所以距离高压电要远一些。如何远距离控制呢？
电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。展示电磁继电器实物，同时利用投影介绍电磁继电器的构造。
播放电磁继电器的工作原理视频。让学生阅读课本，结合电磁继电器的构造，说说此电路中电磁继电器的作用。
播放电磁继电器应用的视频，让学生讨论使用电磁继电器的优点。
学生讨论回答：
可以利用低电压、弱电流电流的通断，来间接地控制高电压、强电流的通断；
可以实行远距离控制；
低压控制电路可以使用温控、光控等传感器，实行自动控制。
五、课堂小结
1．请描述一下电磁铁的结构，说一下电磁铁的工作原理。
2．解释一下电磁铁的磁性强弱的影响因素。
3．请简述电磁继电器的结构及工作原理，以及电磁继电器在生产、生活中的应用。
六、教学板书
第二节 电流的磁场
第2课时 电磁铁及其应用
电磁铁
结构：插入铁芯的螺线管。
影响电磁铁磁性强弱的因素：电流大小、匝数多少。
优点：磁性有无、磁性大小、磁极方向都可以控制。
电磁继电器
实质：用电磁铁控制的开关。
优点：可以利用低电压、弱电流电流，来间接地控制高电压、强电流。
七、随堂练习
1.电磁继电器就是利用 电磁铁 来控制电路通断的开关，在生产生活中应用广泛。
2.（双选）如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法正确的是（ AC ）
A．V表示数变小，A表示数变大
B．V表示数变大，A表示数变小
C．弹簧测力计示数变小
D．弹簧测力计示数变大
3.一种自动水位显示器的原理图如图所示，对于该自动水位显示器说法正确的是（ B ）
A. 水位上升到B时，电磁铁断电，绿灯亮报警
B. 水位上升到B时，电磁铁通电，红灯亮报警
C. 水位下降到A时，电磁铁断电，红灯亮报警
D. 水位下降到A时，电磁铁通电，绿灯亮报警
4．如图是电子警察抓拍系统原理图，光控开关是一个接受到红外线阻值几乎为零，没有接受到红外线阻值无限大的光敏电阻，若行人违规闯红灯，就会接通摄像系统电源，“电子警察”就会自动抓拍人脸。下列说法正确的是（　C　）
A．只要光控开关接收到红外线，摄像系统就会自动拍摄
B．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
C．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
D．行人只要经过埋有压力开关的路口，电磁铁磁性就会增强
5．小丽利用光敏电阻受到光照时电阻变小的特性，设计了个如图所示的自动控制电路，要求光暗时灯亮，光亮时灯灭。在实际调试时，发现灯始终亮着，而光敏电阻和其他电路元件都正常。下列调节能使控制电路达到要求的是（D　　）
A．减少螺线管线圈的匝数
B．抽出螺线管中的铁芯
C．减小控制电路电源电压
D．滑动变阻器滑片P向右移动
6.如图所示，在电磁铁正上方用弹簧挂着一条形磁铁，开关闭合后，当滑片P从a端向b端滑动过程中，会出现的现象是（　C　）
A．电流表示数变大，弹簧长度变长
B．电流表示数变大，弹簧长度变短
C．电流表示数变小，弹簧长度变短
D．电流表示数变小，弹簧长度变长