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【大单元整体教学】物理学科人教版九年级全一册
第二十章 分课时设计
课题 电生磁
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 电流磁效应是学习电磁现象的重要基础。因此，要尽可能让学生确信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和断电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。 本课将“重演”科学史上著名发现电磁现象的过程，让学生“发现”通电导线能使小磁针偏转，从而认识电可以产生磁。增强学生学习活动的探究性、趣味性。本课有两个活动。第一、指导学生做科学家奥斯特做过的实验——通电导线使指南针偏转，经历对新现象进行分析、解释的思维过程；第二，做通电线圈使指南针偏转的实验。用线圈代替直导线做电生磁实验，为理解电磁铁原理打下基础也为研究玩具小电动机伏笔。
2.学习者分析 学生已研究了简单的磁现象，知道了磁体周围存在磁场以及磁极间的相互作用规律；知道磁场是有方向性的，并且能使放入其中的磁针发生偏转；对条形磁铁的磁场有了一定的感性认识。
3.学习目标确定与教学重难点 （1）认识电流的磁效应，初步了解电和磁之间有某种联系；（2）知道通电导体周围存在着磁场，通电螺线管的磁场与条形磁铁相似； （3）会判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。本节教学的重点是认识电流的磁效应,通电螺线管外部磁场分布，通电螺线管极性与电流方向的关系。教学难点是探究通电螺线管的磁场极性与电流方向的关系并总结得出简单的判断方法。
4.评价量表 《电生磁》的评价量表任务列表任务要求（满分：15分）学生自评同学互评教师评价任务一：电流的磁效应通过实验，知道电流的磁效应，（5分）任务二：通电螺线管的磁场通过实验知道通电螺线管磁场分布（5分）任务三：安培定则理解安培定则，能用安培定则解决实际问题（5分）
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：引入新课
老师先给大家表演一个魔术：纸盒吸铁，然后提问学生：此盒中可能是什么？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！ 观察现象，思考讨论问题。 创设情景，提高学生学习热情。制造思维冲突，激起学生求知欲。
任务二：电流的磁效应
归纳总结：电流周围存在磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。这就是电流的磁效应。拓宽延伸：电流的磁效应是丹麦物理学家奥斯特第一个发现的，所以该实验叫奥斯特实验，它揭示了电和磁不是孤立的，而是有密切的联系。 活动1：学生交流、讨论如何设计实验来验证你的猜想？需要哪些实验器材？总结：选取电源、导线和开关、小磁针。将电源、导线、开关连接成一个闭合电路，将小磁针放在周围，观察小磁针是否发生偏转。 提出问题，引导学生分析总功率对电路电流的影响。培养学生已有知识分析问题的能力。【评价标准】通过实验，知道电流的磁效应，（5分）
任务三：通电螺线管的磁性
【提出问题】既然电能生磁，为什么通电导线连一根大头针都吸不动？人们一般把导线弯成各种形状，发现把导线绕成一圈一圈的螺线管状，磁场就会强得多，这样在生产生活中用途就大，下面我们也来制作一个螺线管。【提出问题】通电螺线管的磁场是怎样分布的？ 活动1：每个小组制作的螺线管。给螺线管通电，然后去吸引铁屑。活动2：探究通电螺线管外部的磁场分布。观察实验现象，回答问题：条形磁体 培养观察思考、自学能力。提高安全用电器的意识。【评价标准】通过实验知道通电螺线管磁场分布（5分）
任务四：安培定则
【【提出问题】你能根据两端小磁针的指向，判断出螺线管的南极和北极吗 探究通电螺线管的极性如果没有小磁针，我们能不能判断螺线管的极性呢 接下来我们就通过分组实验来探究通电螺线管的极性。【提出问题】首先，请大家思考，螺线管的极性可能与什么因素有关 根据学生的猜想进行实验，验证猜想是否正确。为了能方便的判断通电螺线管的磁场方向，安培发明了安培定则。逐步讲解安培定则的使用方法 回答：小磁针S极靠近的那一端是螺线管的N极。学生大胆猜测：电流方向，螺线管的绕线方向。学生归纳：通电螺线管的磁场方向与电流方向和绕线方向有关。学生一边学，一边练习 鼓励学生敢于猜想，同时学会做出有根据的猜想。【评价标准】理解安培定则，能用安培定则解决实际问题（5分）理解安培定则，不能熟练用安培定则解决实际问题（3分）
6.板书设计20.2电生磁一、电流的磁效应 1.通电导体周围存在磁场。 2.磁场的方向跟电流的方向有关。 二、通电螺线管的磁场 1.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 2.通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 当电流的方向变化时，通电螺线管的极性也发生改变。 3.安培定则——右手握住螺线管，四指顺着电流转， 拇指指向 N 极端。
7.作业与拓展学习设计 1．王刚利用如图所示的装置研究电与磁的关系，请仔细观察图中的装置、操作和现象，然后归纳出初步结论。比较甲、乙可知： 。比较甲、丙可知： 。这种现象叫做 。【答案】 通电导体周围存在磁场 磁场方向与电流的方向有关 电流的磁效应【详解】[1][2][3]甲图中有电流，小磁针发生了偏转，乙图中无电流，小磁针未偏转，因此可知：通电导体周围存在磁场；甲和丙中都有电流通过，但电流方向相反，同时小磁针偏转的方向也相反，因此这两图的比较可得出电流的磁场方向与电流方向有关的结论；这种现象叫做电流的磁效应。2．小磁针两端的磁场最 （选填“强”或“弱”）；如图所示，将一枚可以自由转动的小磁针放在水平桌面上，当导线与电池触接时，小磁针发生偏转，说明 周围存在磁场；断开电路后，当小磁针静止时，它的N极指 （选填“南”或“北”）。【答案】 强 通电导线 北【详解】[1]小磁针类似于条形磁体，两端的磁场最强。[2]在实验中，当直导线接触电池通电时，可以看到小磁针发生偏转，即小磁针受到磁场力的作用，说明通电导线周围存在磁场。[3]断开电路后，当小磁针静止时，在地磁场的作用下，它的N极指北。3．丹麦物理学家 通过实验发现电流周围存在磁场。根据图中通电螺线管的 S极，可以判断：电源的 端为正极（选填“左”或“右”）。【答案】 奥斯特 左【详解】[1]第一个发现电和磁有联系的人是丹麦物理学家奥斯特，通过实验发现电流周围存在磁场，即电流的磁效应。[2]图中螺线管的左端为S极，右端是N极，利用安培定则，使拇指指向N极，其余四指环绕的方向就是导体中电流的方向，因此可判断出电源的正极在如图电源的左端。4．螺线管是汽车启动器的一个重要部件，驾驶员转动钥匙发动汽车时，相当于给螺线管通电。如图所示，螺线管的左端为 极，小磁针的左端为 极，A为电源的 极。若调换电源的正负极，小磁针的指向 （选填“会”或“不会”）发生改变。【答案】 N N 负 会【详解】[1][2][3]由图可知，磁感线从磁体的N极流出，回到S极，所以，螺线管的左端为N极，右边为S极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极，根据安培定则可知，螺线管上电流方向朝上，所以A为电源的负极。[4]若调换电源的正负极，螺线管上电流方向改变，螺线管磁场方向改变，则小磁针的指向会发生改变。5．如图是小李同学探究“通电螺线管的磁场方向”的实验示意图。闭合开关，小磁针静止时N极的指向如图所示。下列说法正确的是（ ）A．根据小磁针指向可以判定，通电螺线管的右端为S极B．小磁针静止时极所指方向就是该点的磁场方向C．将小磁针移到其他位置，极所指方向一定不变D．对调电源正负极时，小磁针极指向不变【答案】B【详解】A．同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，根据小磁针指向可以判定，小磁针左端为S极，通电螺线管的右端为N极，故A错误；B．根据磁场方向的规定，小磁针静止时极受到磁场力的方向为该点的磁场方向，故小磁针静止时极所指方向就是该点的磁场方向，故B正确；C．通电螺丝管外部周围磁场方向为从N极出发，回到S极，将小磁针移到其他位置，磁场方向可能不同，极所指方向也可能不同，故C错误；D．通电螺丝管外部周围磁场方向与电流方向有关，对调电源正负极时，磁场方向也会发生改变，小磁针极指向改变，故D错误。故选B。6．小磁针静止时的指向如图所示，由此可知（ ）A．a端是通电螺线管的N极，c端是电源负极B．a端是通电螺线管的N极，c端是电源正极C．b端是通电螺线管的N极，d端是电源正极D．b端是通电螺线管的N极，d端是电源负极【答案】B【详解】由图可知，小磁针的左端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，螺线管的b端为S极、a端为N极，根据安培定则可知，电流从螺线管的左端流入，所以c端为正极，故ACD错误，B正确。故选B。7．如图所示，闭合开关、，两个通电螺线管的相互作用情况以及A、B端的极性分别是（ ）A．相斥，A端为N极，B端为N极 B．相斥，A端为S极，B端为S极C．相吸，A端为S极，B端为N极 D．相吸，A端为N极，B端为S极【答案】A【详解】对于左螺线管，电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，该螺线管的左端（A端）为N极，右端为S极；对于右螺线管，电流从右端流入，左端流出，根据安培定则可知，该螺线管的右端（B端）为N极，左端为S极；根据磁极间的相互作用规律可知，两个螺线管相互排斥。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。8．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，小明进行了如下操作。(1)如图所示，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。①由图中实验现象可知，通电螺线管的右端相当于条形磁体的 极。②放入小磁针的作用是 。③实验时小明发现现象不明显，为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取 的办法。(2)闭合开关后，为了更好地通过铁屑客观地描述磁场分布情况，接下来的操作是轻敲硬纸板，这样做的主要目的是减小铁屑与玻璃板之间的 ，使铁屑在磁场力的作用下动起来。实验中如果用铜屑代替铁屑， （选填“能”或“不能”）显示出磁场分布情况。(3)改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状 （选填“没有改变”或“发生改变”），而小磁针北极的指向与原来 。【答案】(1) N 显示磁场的方向 增大电流(2) 摩擦 不能(3) 没有改变 相反【详解】（1）[1]同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，由图可知，通电螺线管的右端与小磁针的S极相互吸引，则通电螺线管的右端相当于条形磁体的N极。[2]小磁针在磁场中会受到力的作用，所以小磁针的作用是显示磁场的方向。[3]在不改变线圈匝数的情况下，电流越大，螺线管磁场强度越大，因此为了增强磁场的强度，在不改变线圈匝数的情况下，可以采取增大电流的办法。（2）[1]闭合开关后，通过铁屑客观直接地描述磁场的分布情况，为了达到更好的效果，采用轻敲硬纸板，目的是使铁屑与硬纸板之间的摩擦减小，让硬纸板上的铁屑在磁场力的作用下动起来。[2]因为铜屑不是磁性材料，不能被磁化，所以不能用铜屑代替铁屑。（3）[1][2]改变电流方向，由安培定则知磁场方向发生改变，但通电螺线管的磁场形式不变，因此铁屑的分布形状没有改变，而小磁针指向与原来相反。
8.教学反思与改进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和断电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安培定则。
作业设计
20.2电生磁课时作业（时间：20min）
【基础训练】
知识点1：电流的磁效应
1．奥斯特实验证明：通电导线的周围存在着 ，磁场的方向跟 的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。
【答案】 磁场 电流
【详解】[1][2]奥斯特实验说明了通电导体周围存在磁场，且磁场的方向与电流方向有关。
知识点2：通电螺线管的磁场
2．通电螺线管的磁场：
通电螺线管外部的磁场分布和 的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的 ，通电螺线管两端的 跟螺线管中电流的 有关。
【答案】 条形磁体 两极 极性 方向
【详解】[1][2]实验发现，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁铁的磁场一样。通电螺线管相当于磁体，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两极。
[3][4]通电螺线管两端的磁极性跟螺线管中电流的方向有关，当其他条件相同时，螺线管中电流方向不同，通电螺线管两端的磁极不同。
3．在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有 ，通过小磁针静止时 极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与 有关。
【答案】 磁场 N 电流方向
【详解】[1][2]电流的周围存在磁场，闭合开关，电流通过螺线管，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；实验中，通过小磁针静止时N极的指向，可确定该点的磁场方向。
[3]调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。
知识点3：安培定则
4．如图所示的电路，闭合开关S后，可自由转动的小磁针静止时指向如图，电流表正常偏转，则电流表的左端为 （选填“正”或“负”）接线柱。
【答案】正
【详解】由于小磁针静止时，其左端为N极，右端为S极，小磁针静止时N极所指方向为该点的磁场方向，在磁体外部磁场方向从N极出发回到S极，所以螺线管的右端为N极，左端为S极；由安培定则可以确定电流是从螺线管的左端流出，右端流入。由于电流是从电源的正极流出，经过外电路回到电源负极，所以可以确定，右端是电源的正极，左端是电源的负极，所以电流表的左端接电源正极，为正接线柱。
5．小磁针静止时N、S极的指向如图所示，由此可判断电流是从 （选填“a”或“b”）端流入螺线管的。
【答案】b
【详解】
图中置于通电螺线管右侧的小磁针静止时，其N极指向左侧，由异名磁极相吸引得，通电螺线管的右端为S极，左端为N极；根据安培定则可知，电流从a端流出，b端流入，小雅将连接电源正、负极的导线对调，发现小磁针的指向也改变了。
【能力提升】
6．如图所示，甲、乙两线圈宽松地套在光滑的玻璃棒上，可以自由移动。当电键S闭合时，两个线圈将会（ ）
A．静止不动 B．互相吸引 C．互相排斥 D．不能确定
【答案】C
【详解】由右手螺旋定则可知，甲右侧为N极；乙的左侧为N极，故两线圈为同名磁极相对，两线圈将相互排斥，将向左右分开一些。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
7．根据图中通电螺线管的S极，下列判断正确的是（ ）
A．电源的左端是正极
B．螺线管的左端是S极
C．静止小磁针的左端是S极
D．螺线管周围磁感线是从S极出来的
【答案】C
【详解】AB．依题意得，螺线管的右端为S极，则左端为N极，由右手螺旋定则得，电流从螺线管的右端流入， 则电源的左端是负极，故AB错误；
C．由同名磁极相排斥，异名磁极相吸引得，静止小磁针的左端是S极，故C正确；
D．螺线管周围磁感线使不存在的，是为了形象表示磁场分布人为画出的，磁感线的方向从N极指向S极，故D错误。
故选C。
8．科技小组把带铁芯的螺线管、电源、导线和开关按如图所示电路连接并固定在塑料托盘上，当它漂浮在水面，一个简易的指南针就做成了。该指南针的南极（S）应标在托盘的（ ）
A．a处 B．b处 C．c处 D．d处
【答案】D
【详解】如图所示，电流从螺线管左端流入、右端流出，根据右手螺旋定则可知，螺线管的左端为N极，右端为S极，所以，该指南针的南极（S）应标在托盘的d处，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
9．如图所示是磁现象的四幅示意图，其中磁感线方向或小磁针静止时南北极的指向正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】AD．在磁体的外部，磁感线从N极出发回到S极，故A正确，D错误；
B．由图知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，而磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，因此图中磁体周围磁感线的方向错误，故B错误；
C．由图知，电流从螺线管的左端流入、右端流出，根据安培定则可知，通电螺线管的右端为N极，左端为S极，因此图中通电螺线管的磁极标错，小磁针的指向也错，故C错误。
故选A。
10．小明在课堂上给同学们展示了一个如图所示的实验装置，闭合开关后，下来说法不正确的是（ ）
A．通电螺线管上方的磁感线从左向右
B．通电螺线管左端是 N极
C．小磁针将顺时针旋转90度后静止
D．将小磁针移走后小磁针原来所在位置磁场消失
【答案】D
【详解】图示中，电流从通电螺线管的右端流入，左端流出，据安培定则知，螺线管的左端为N极，右端为S极，据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，小磁针的逆时针转过90度后，静止。磁感线由N极出来，回到S极，所以通电螺线管上方的磁感线从左向右。通电螺线管周围存在着磁场，小磁针移走后，仍然存在，故ABC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
11．如图甲是磁悬浮地球仪。地球仪内有磁体，底座内装有电磁铁，原理如图乙所示。闭合开关，请在图中标出通电螺线管的S极和地球仪内磁体A端的极性。
【答案】
【详解】由图可知，电流从上方后面流入电磁铁，根据安培定则，伸出右手使大拇指指向电磁铁的上端，即N极，电磁铁的下端为S极；已知通电后电磁铁的上端为N极，根据同名磁极相互排斥可知，条形磁体下端A为N极，如图所示：
12．根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出源的正、负极。
【答案】
【详解】螺线管的左端为N极，右端为S极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，所以可以确定磁感线的方向是向右的；螺线管的左端为N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的左端为N极；螺线管的左端为N极，利用安培定则可以确定螺线管中电流是从螺线管的右端流入，左端流出，所以电源的右端为正极，左端为负极。如图所示：
13．如图所示是探究“通电螺线管外部磁场分布”的一部分实验装置。
(1)给螺线管通电后应该 纸板（填写操作方法），再观察铁屑的排列情况；
(2)铁屑的排列如图所示，说明通电螺线管外部的磁场与 的磁场相似；由小磁针静止时所指的方向可知，此通电螺线管的右端为 极；
(3)对调螺线管所接电源的正负极，小磁针指向与原来相反，说明通电螺线管的磁场方向与 的方向有关；
(4)实验结束后，观察到小磁针又偏转回南北方向，这是受到 的影响。
【答案】(1)轻敲
(2) 条形磁体 S
(3)电流
(4)地磁场
【详解】（1）实验中为了减小铁屑与纸板间的摩擦力，需要轻敲纸板，使铁屑自由移动，再观察铁屑的排列情况。
（2）[1][2]通过观察铁屑的排列形状可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似，都有两个磁极；图中小磁针的左端是N极，右端是S极，由异名磁极相互吸引可知，此通电螺线管的左端是N极，右端为S极。
（3）对调螺线管所接电源的正负极，通过螺线管的电流方向发生改变，小磁针指向与原来相反，通电螺线管的磁场方向发生改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流的方向有关。
（4）实验结束后，螺线管内没有电流，小磁针受到地磁场的作用，又偏转回南北方向。
14．小明做“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验。
(1)在硬纸板上均匀撒上铁屑，给螺线管通电后，观察到只有少量铁屑移动；若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，可进行的操作是 。观察铁屑的排列形状如图甲所示，说明通电螺线管外部磁场与 （选填“条形”或“蹄形”）磁体的磁场相似；
(2)图乙中螺线管旁放置一个小磁针，闭合开关，小磁针将 （选填“顺”或“逆”）时针旋转。将电池的正负极对调，观察小磁针的旋转方向，是为了探究通电螺线管外部磁场方向与 方向的关系；
(3)为增强通电螺线管的磁场，可采取的措施有 （写出一种方法即可）。
【答案】(1) 轻敲硬纸板 条形
(2) 逆 电流
(3)见详解
【详解】（1）[1][2]由于纸板表面的阻力较大，若想使铁屑在磁场力的作用下有规律地排列，可进行的操作是轻敲硬纸板，如图甲所示，通电螺线管两端磁性强，中间磁性弱，说明通电螺线管外部磁场与条形磁体的磁场相似。
（2）[1]如图乙中螺线管，电流从左端流入，根据安培定则，线圈右端为N极，根据磁极间相互作用的规律，小磁针N极向右偏转，即小磁针将逆时针旋转。
[2]仅将电池的正负极对调，即改变线圈中电流方向，观察小磁针的旋转方向也发生改变，表明线圈磁场方向与电流方向有关，故是为了探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系。
（3）通电螺线管的磁场强弱与电流大小、线圈匝数等有关，为增强通电螺线管的磁场，可以增大电流的强度或增加线圈的匝数。
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