13.1 磁场 磁感线（表格式）课时教案-2025--2026年人教版高中物理必修第三册

13.1 《磁场 磁感线》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 人教版（2019）高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第三册第十三章第一节，是电磁学的起始课。教材从生活中的磁现象引入，提出“磁场”这一抽象概念，并通过实验观察和模型建构的方式引导学生认识磁感线及其特点。本节内容为后续学习安培力、洛伦兹力、电磁感应等知识奠定基础，在整个电磁学体系中具有承上启下的关键作用。
学情分析
高二学生已具备一定的抽象思维能力，初中阶段对磁体、磁极、磁化等已有初步了解，但对“磁场”的本质仍停留在模糊感知层面。学生普遍难以理解“看不见、摸不着”的场的概念，容易将磁场误认为是物质实体。此外，空间想象能力有限，对三维磁感线分布的理解存在障碍。因此教学中需借助实验演示、可视化模型与类比法降低认知门槛，帮助学生建立科学的物理观念。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确说出磁场的基本性质，理解磁场是一种真实存在的特殊物质形态，能够传递磁力作用。
2. 掌握磁感线的概念，能描述其方向、疏密与磁场强弱的关系，并能画出条形磁铁、蹄形磁铁和通电直导线周围的典型磁感线分布图。
科学思维
1. 通过类比电场线构建磁感线模型，发展模型建构能力；能运用归纳法总结磁感线的基本特征。
2. 能根据实验现象推理磁场的存在与方向，提升逻辑推理与抽象概括能力。
科学探究
1. 能设计并参与“用小磁针探测磁场方向”“铁屑显示磁感线”等实验，收集证据验证磁场的存在与分布规律。
2. 在小组合作中完成实验操作、数据记录与结果分析，提升动手实践与协作交流能力。
科学态度与责任
1. 感受科学家探索磁场的历史过程，体会科学研究的严谨性与创造性，增强尊重事实、勇于质疑的科学精神。
2. 认识磁场在现代科技中的广泛应用（如MRI、电动机），激发学习兴趣与社会责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 理解磁场的基本性质及其实质——一种客观存在的特殊物质。
2. 掌握磁感线的方向规定、疏密含义及其典型分布图像。
难点
1. 建立“场”的抽象物理观念，克服“只有接触才有作用”的前概念误区。
2. 理解磁感线是人为假想的工具而非真实存在，掌握其空间分布特征的空间想象力。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习
教具准备
条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针若干、玻璃板、铁粉、投影仪、多媒体课件、3D磁感线动画视频
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：磁之谜踪
【5分钟】 一、创设问题情境，激发认知冲突 （一）、播放视频：指南针自动偏转与铁钉隔空被吸起
教师播放一段精心剪辑的短视频：画面中一个静止的指南针突然发生偏转；接着是一枚铁钉悬挂在细线下，靠近一块未接触的磁铁时缓缓摆动并最终吸附上去。“同学们，请仔细观察这两个现象——指南针为什么会自己转动？铁钉明明没有碰到磁铁，怎么就被吸过去了？”教师停顿片刻，环视全班，“我们常说‘力的作用是相互的’，但这里既没有手去推，也没有绳子拉，那这个‘力’是从哪里来的呢？”
（二）、回顾旧知，引出“超距作用”困惑
教师继续引导：“在力学中，两个物体要产生力的作用，通常需要直接接触，比如推桌子、踢足球。可这里的磁力却似乎能‘隔空发力’，这是否违背了我们的常识？古希腊哲学家曾认为这是‘神秘力量’，而牛顿也因万有引力的超距作用深感不安。那么，现代物理学是如何解释这种非接触力的存在的呢？”此时屏幕上缓缓浮现法拉第的一句名言：“我认为电和磁的作用必须通过某种介质来传递。”教师轻声诵读，“正是基于这样的思考，一位伟大的科学家提出了一个革命性的概念——‘场’。”
（三）、揭示课题，明确学习任务
教师在黑板中央写下本节课的主题——“磁场 磁感线”，并在下方标注：“今天我们就要揭开这个‘看不见的手’的神秘面纱，走进法拉第的思想世界，理解磁场的本质，并学会用一种形象的方法——磁感线，来描绘它。”过渡语自然引出：“就像风虽无形，但我们可以通过树叶的摇曳感知它的存在一样，磁场虽不可见，却可通过效应显现其踪迹。接下来，让我们化身小小科学家，亲自去‘触摸’这无形的磁场。” 1. 观看视频，描述现象。
2. 思考磁力来源，表达疑惑。
3. 回忆接触力概念，对比非接触力。
4. 明确本课学习目标。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以真实且富有悬念的生活现象切入，制造认知冲突，激活学生已有经验中的矛盾点，引发深度思考。引用法拉第名言渗透科学史教育，体现科学观念的演进过程，赋予课堂人文厚度。通过类比“风”与“树叶”，为抽象的“场”提供直观意象铺垫，降低理解门槛。
探究新知：感知磁场
【12分钟】 一、实验探究：用小磁针感知磁场方向 （一）、演示实验：绘制条形磁铁周围某点的磁场方向
教师取出一块条形磁铁放置于桌面中央，并在其一侧固定一个小磁针支架。缓慢移动小磁针至磁铁正上方某一位置，待其静止后，用记号笔在桌面上沿小磁针N极指向画一条短线并标上箭头。“现在，这个箭头就代表了该点磁场的方向。”随后更换多个不同位置重复此操作，逐步形成一组方向各异的箭头。“大家发现这些箭头有什么规律吗？”学生可能回答“都指向或背离磁极”。教师顺势总结：“科学上规定：磁场中某点的磁场方向，就是小磁针静止时N极所指的方向。”
（二）、分组实验：构建多点磁场方向图
教师将学生分为四人小组，每组发放一块条形磁铁、五个小磁针和一张坐标纸。“请你们模仿老师的步骤，在磁铁周围选定至少六个测试点，依次摆放小磁针，记录下每个点N极的指向，并用带箭头的线段表示出来。”教师巡视指导，提醒学生轻放磁针避免干扰，确保每次只测一个点以免相互影响。完成后邀请一组代表将结果投影展示。“你们绘制的方向线呈现出怎样的整体趋势？”引导学生发现方向线从N极出发指向S极，初步感知磁场的有序性。
二、深化理解：磁场是真实存在的特殊物质 （一）、提问辨析：磁场是否真实存在？
教师抛出问题：“刚才我们看到的是小磁针的偏转，而不是磁场本身。有人会说：磁场只是我们为了方便描述而虚构出来的概念，真的存在吗？”组织短暂讨论后，教师严肃指出：“物理学告诉我们，磁场是客观存在的！它虽然看不见摸不着，但具有能量、能施加力、可储存信息——比如磁带录音、硬盘存储都是利用磁场记录信号。爱因斯坦曾说：‘宇宙最不可理解之处，就在于它是可以理解的。’我们不能因为感官无法直接感知，就否认其存在。正如空气看不见，但我们呼吸依赖它；电流看不见，但灯泡因它而亮。磁场也是一种特殊的物质形态，属于‘场物质’。”
（二）、类比强化：与电场建立联系
教师在PPT上并列呈现“电荷→电场→检验电荷受力”与“磁体→磁场→小磁针偏转”的对应关系图。“还记得电场吗？我们用同样的逻辑定义了电场强度E=F/q。今天我们也可以说：磁场对放入其中的磁极有力的作用，这种作用的强弱和方向构成了磁场的属性。两者都是‘场’，都是物质存在的另一种形式。” 1. 观察教师演示，记录方向。
2. 小组合作完成方向测量。
3. 整理数据，绘制方向矢量图。
4. 参与讨论，理解磁场实在性。
评价任务 操作规范：☆☆☆
方向准确：☆☆☆
结论归纳：☆☆☆
设计意图 通过“演示+分组”双轨实验模式，让学生亲历科学探究全过程，从个别观测到整体归纳，实现由点到面的认知跃迁。强调实验细节控制，培养严谨作风。针对“场是否真实”的哲学级疑问，引入权威观点与现代应用实例进行回应，提升说服力。通过与电场类比，打通知识迁移通道，促进结构化认知。
模型建构：描绘磁感线
【15分钟】 一、观察铁屑图案，发现磁场分布规律 （一）、经典实验再现：铁屑显形磁感线
教师将一块条形磁铁置于投影台上，覆盖一块透明玻璃板，均匀撒上细铁粉，轻轻敲击玻璃板边缘。随着震动，铁粉逐渐排列成清晰可见的曲线状图案，从N极延伸至S极，中间密集两端稀疏。教师开启投影放大图像，“请大家仔细观察这些自发形成的线条——它们有没有交叉？走向如何？疏密有何特点？”学生纷纷回答“不交叉”“从N到S”“中间密两边疏”。教师肯定观察结果，并解释原理：“每个铁屑都被磁化成了微小磁针，它们首尾相连排列起来，就勾勒出了磁场的整体轮廓。这些曲线，我们就称之为‘磁感线’。”
（二）、动态演示：多类型磁体磁感线对比
教师依次更换为蹄形磁铁和通电直导线（配合电池与铁粉），重复实验。投影显示蹄形磁铁两极间近乎平行的直线状磁感线，以及环绕导线的同心圆状磁感线。“比较三种情况：条形磁铁两端弯曲汇聚，蹄形磁铁内部均匀，通电导线呈闭合圆圈。这说明什么？”引导学生得出结论：磁感线分布取决于磁源结构。
二、归纳特征，建立磁感线物理模型 （一）、系统总结磁感线五大特征
教师结合实验图像，在黑板上逐条板书：
① 磁感线上任一点的切线方向 = 该点磁场方向；
② 磁感线密处磁场强，疏处磁场弱；
③ 磁感线是闭合曲线（外部N→S，内部S→N）；
④ 磁感线永不相交（否则同一点有两个磁场方向）；
⑤ 磁感线是假想曲线，用于形象描述磁场。
特别强调第五条：“请注意！铁粉排成的不是真实的线，而是无数小磁针排列的结果。磁感线是我们为了研究方便而引入的理想化模型，就像地图上的等高线一样，并非实地存在。”
（二）、三维空间想象训练
教师拿出立体磁感线模型或播放3D动画：“磁场是三维的！条形磁铁的磁感线不仅在平面上分布，更是在空间中环绕延伸。请大家闭上眼睛，想象自己站在磁铁旁边，四周都有无形的曲线包裹着你……睁开眼，我们一起用手势模拟磁感线的走向。”带领学生用手臂划出弧线运动，增强空间感知。 1. 观察铁屑实验现象。
2. 描述磁感线分布特点。
3. 归纳磁感线基本特征。
4. 动手模拟空间磁感线。
评价任务 观察能力：☆☆☆
归纳能力：☆☆☆
空间想象：☆☆☆
设计意图 铁屑实验以其强烈的视觉冲击力成为本节课的核心亮点，将抽象磁场转化为可视图像，极大增强学生的感性认识。通过对比不同类型磁源的磁感线，凸显“结构决定性质”的科学思想。系统提炼五条特征，突出“闭合性”与“不相交”等关键点，澄清常见误解。借助手势模拟突破二维局限，发展三维空间思维，体现“做中学”的理念。
巩固应用：绘图与判断
【8分钟】 一、动手绘图：绘制典型磁感线分布 （一）、示范引领：教师板演条形磁铁磁感线
教师在黑板左侧用彩色粉笔规范绘制条形磁铁及其外部磁感线：从N极出发，呈弧线状弯向S极，近极处密集，远端稀疏，箭头统一由N指向S。边画边讲解要点：“注意起始点、闭合性、对称性和疏密变化。内部磁感线也要补全，形成完整回路。”
（二）、学生练习：独立绘制蹄形磁铁与通电螺线管
下发练习纸，要求学生根据所学知识，分别画出蹄形磁铁（两极相对）和通电螺线管（标有电流方向）的磁感线分布。提示参考教材插图，注意方向一致性与闭合特征。教师巡视，重点关注是否遗漏内部磁感线、是否出现交叉、箭头方向错误等问题，及时个别辅导。
二、辨析纠错：识别常见错误图示 （一）、展示典型错误案例
投影出示几幅含有典型错误的学生作业图样：如磁感线交叉、未闭合、方向混乱、内部缺失等。“请找出下列图形中的错误，并说明理由。”组织同桌互评，鼓励大胆发言。
（二）、师生共评，强化标准
逐一分析错误原因，重申正确画法标准。例如：“两条线相交意味着该点有两个磁场方向，违反唯一性原则。”“断开的曲线不符合磁感线闭合的本质。”通过反例强化正确认知，达到“以错促学”的效果。 1. 观察教师示范画法。
2. 独立完成磁感线绘图。
3. 识别并纠正错误图示。
4. 同伴互评，交流改进。
评价任务 绘图规范：☆☆☆
方向正确：☆☆☆
纠错准确：☆☆☆
设计意图 绘图既是技能训练也是思维外化过程，帮助学生将零散知识整合为系统表征。通过“示范—练习—反馈”闭环，确保技能落实。设置辨析环节直击学习盲区，变被动接受为主动批判，深化对磁感线本质的理解。同伴互评促进合作学习，提升语言表达与评价能力。
课堂总结：无形之力，有形之美
【5分钟】 一、结构化回顾：梳理核心知识脉络 （一）、师生共同完成知识框架
教师引导学生齐声回顾：“今天我们从‘隔空发力’的现象出发，认识到——磁场是真实存在的特殊物质；我们通过小磁针探测方向，用铁屑显现分布，最终建构起——磁感线这一理想模型；我们掌握了它的五大特征：切线定方向、疏密显强弱、闭合不相交、外部N到S、内部S回N。”随着学生回答，教师在黑板右侧完善思维导图式板书。
二、升华情感：致敬科学探索精神 （一）、讲述法拉第的故事
“1831年，法拉第在日记中写道：‘我终于让磁生出了电！’但他并未止步于实验成功，而是执着追问：‘磁力是如何跨越空间作用的？’于是他提出了‘力线’的概念，也就是今天我们所说的磁感线。当时许多人嘲笑他‘画些虚线有何意义’，但他坚信：‘我不在乎别人怎么看，我只关心自然是怎么做的。’正是这份坚持，为麦克斯韦建立电磁场理论奠定了基石。”
（二）、激励展望
“同学们，今天我们所画的每一条磁感线，都承载着一位伟大科学家的智慧与勇气。磁场虽无形，却支撑着现代社会的运转——从手机无线充电到核磁共振成像，无不闪耀着它的光芒。愿你们也能像法拉第一样，敢于追问‘为什么’，善于用模型解释未知，在未来的科学旅程中，亲手描绘出更多属于你们的‘思想之线’！” 1. 参与知识回顾。
2. 倾听科学故事。
3. 感悟科学精神。
4. 树立学习志向。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”双重总结策略，既夯实基础知识，又提升精神境界。通过法拉第的真实故事串联整节课的探究主线，使科学知识与人文情怀深度融合。结尾寄语将个人成长与科技进步相连，激发使命感，实现“知识—能力—素养”三位一体的育人目标。
作业设计
一、基础巩固：填空与选择
1. 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生______的作用。磁场虽然看不见、摸不着，但它是一种______存在的特殊物质。
2. 磁感线上某点的切线方向表示该点的______方向；磁感线的疏密程度反映磁场的______。
3. 下列关于磁感线的说法中，正确的是（ ）
A. 磁感线是磁场中实际存在的曲线
B. 磁感线可以相交
C. 磁感线总是从N极出发，进入S极
D. 磁感线是闭合曲线
4. 在磁场中某点放置一个小磁针，其N极指向该点的______方向。若将小磁针取走，该点的磁场方向______（选填“改变”或“不变”）。
二、能力提升：绘图与分析
5. 请在下方空白处规范画出一个马蹄形磁铁（U形磁铁）周围的磁感线分布图，要求：
（1）标明N、S极；
（2）画出至少6条磁感线；
（3）体现疏密差异；
（4）箭头指示方向。
6. 如图所示为某未知磁体的磁感线分布，请判断其左右两端各为何种磁极，并简述判断依据。
（此处预留图形位置：一组从左端发散、右端汇聚的曲线）
三、拓展探究：联系生活
7. 查阅资料或实地观察，列举三个生活中利用磁场工作的设备或现象，并简要说明其工作原理中涉及的磁场作用。（如：扬声器、磁悬浮列车、信用卡磁条等）
【答案解析】
一、XXX
1. 力；客观
2. 磁场；强弱
3. D（解析：A错，磁感线是假想的；B错，相交则方向不唯一；C错，外部从N到S，但整体是闭合的）
4. 磁场；不变
二、XXX
5. 绘图要点：磁感线从N极发出，进入S极；两极附近密集，中间区域较疏；外部曲线，内部补全闭合；箭头由N指向S。
6. 左端为N极，右端为S极。判断依据：磁感线在磁体外部总是从N极出发，进入S极，图中磁感线从左端发出，向右端汇聚，故左为N，右为S。
板书设计
13.1 磁场 磁感线
[左侧] 实验现象 → 磁场存在（特殊物质）
↓
探测工具：小磁针（N极指向=磁场方向）
↓
可视化手段：铁屑排列 → 磁感线模型
[中部] 磁感线五大特征：
① 切线方向 = 磁场方向
② 疏密 → 强弱
③ 闭合曲线（外N→S，内S→N）
④ 不相交
⑤ 假想工具，非真实存在
[右侧] 典型图示：
条形磁铁：弧线分布，两极密集
蹄形磁铁：两极间近似平行
通电导线：同心圆，右手定则
教学反思
成功之处
1. 以“隔空发力”现象导入，有效激发学生好奇心与探究欲，课堂氛围活跃。
2. 铁屑实验视觉效果显著，成功将抽象磁场具象化，学生参与度高，理解深刻。
3. 融入法拉第科学史实，增强了课堂的人文底蕴，提升了学生的科学情感态度。
不足之处
1. 部分学生在绘制磁感线时仍忽略内部闭合路径，需加强三维空间建模训练。
2. 对“磁场是物质”的哲学层面解释尚显单薄，可补充更多现代科技实例加以佐证。
3. 时间分配略显紧张，最后拓展环节未能充分展开，可在下一课时衔接深化。