5.1 磁场及其描述 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

5.1《磁场及其描述》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版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
本节内容选自鲁科版高中物理必修第三册第五章第一节《磁场及其描述》，是电磁学的开篇，具有承前启后的重要地位。学生在初中已初步接触磁现象，本节在此基础上深化对磁场本质的理解，引入“磁场”作为物质存在的新形态，并通过磁感线、磁感应强度等概念建立定量描述磁场的方法。教材通过实验现象引导学生构建物理模型，强调科学思维与实验探究的结合，为后续学习安培力、洛伦兹力及电磁感应奠定基础。
学情分析
高二学生已具备一定的抽象思维能力和实验观察能力，掌握了力学和电场的基本知识，能够理解“场”的初步概念。但“磁场”看不见、摸不着，学生容易将其视为虚幻存在，缺乏真实感。同时，磁感线的空间分布、方向判断以及磁感应强度的矢量性理解存在困难。学生在自主探究中常出现逻辑不清、表述不准确等问题。因此，教学中需借助直观演示与生活实例增强感知，通过小组合作与问题驱动促进深度思考，帮助学生突破认知障碍，建立科学的磁场观念。
课时教学目标
物理观念
1. 理解磁场的基本性质，知道磁场是一种客观存在的特殊物质，能对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
2. 掌握磁感线的概念，能用磁感线描述常见磁体（条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流）周围的磁场分布，并理解其疏密表示强弱、切线方向表示方向的特点。
科学思维
1. 能通过实验现象推理出磁场的存在，发展模型建构能力，学会用磁感线这一理想化模型来形象化描述抽象的磁场。
2. 能对比电场与磁场的异同，提升类比迁移与归纳总结的能力，初步形成系统的“场”观念。
科学探究
1. 经历观察小磁针偏转、铁屑排列等实验过程，体验从现象到本质的探究路径，掌握“转换法”和“理想模型法”在物理研究中的应用。
2. 在教师引导下设计简单实验方案验证磁场方向与电流方向的关系，培养提出假设、设计方案、分析证据的探究素养。
科学态度与责任
1. 感受科学家探索自然规律的执着精神，体会物理理论发展的曲折历程，激发探索未知的兴趣。
2. 认识磁场在现代科技中的广泛应用（如MRI、电动机、磁悬浮），增强将物理知识服务于社会的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 理解磁场的基本性质及其物质性，认识磁场是客观存在的特殊物质。
2. 掌握磁感线的定义、特点及其在描述磁场中的作用，能画出典型磁场的磁感线分布图。
难点
1. 建立“磁场”作为独立物质形态的认知，克服“磁场只是磁力作用的表现”的错误观念。
2. 理解磁感线的空间立体分布特征，特别是通电导线周围同心圆状磁感线的方向判断与三维想象。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验演示法、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、铁屑、直流电源、导线、开关、通电螺线管、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：磁之谜踪
【5分钟】 一、设疑激趣，引发认知冲突。 （一）、播放视频：司南指南与现代磁悬浮列车。
教师播放一段短视频：画面从中国古代四大发明之一的司南缓缓转动指向南方，过渡到上海磁悬浮列车以430公里/小时的速度平稳飞驰于轨道之上。“同学们，从两千多年前的司南到今天高速运行的磁悬浮列车，是什么神秘的力量在默默牵引着它们前行？这种力量看不见、摸不着，却真实地改变着我们的世界。”教师语气深沉而富有启发性，“正如爱因斯坦所说：‘宇宙最不可理解之处，在于它是可以理解的。’今天，我们就一起揭开这股无形之力的面纱——走进磁场的世界。”
（二）、现场演示：隔空移物的魔法。
教师拿出一块条形磁铁，靠近桌面上静止的小磁针，小磁针立即发生偏转；再将磁铁置于一张玻璃板下方，撒上细铁屑，轻轻敲击玻璃板，铁屑自动排列成规则的曲线图案。“请大家注意观察：磁铁并未直接接触小磁针或铁屑，但它们却发生了明显的变化。这说明了什么？”停顿片刻，让学生思考后提问，“如果磁铁与物体之间没有实体连接，那一定有一种我们肉眼无法看见的媒介在传递作用——这就是我们今天要研究的‘磁场’。”通过直观现象打破学生“力必须接触才能产生”的固有认知，引出课题并板书：“5.1 磁场及其描述”。 1. 观看视频，感受磁场的历史价值与现代应用。
2. 观察实验现象，思考磁铁如何影响远处物体。
3. 回答教师提问，尝试解释非接触力的原因。
4. 明确本节课的学习主题与目标。
评价任务 现象观察：☆☆☆
问题回应：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以历史与科技双线并进的情境导入，既体现文化的厚重感，又彰显物理的时代价值，迅速吸引学生注意力。通过“隔空移物”的实验制造认知冲突，促使学生质疑已有经验，主动建构“场”的概念，实现从现象感知到理性思考的自然过渡。
新知建构：探秘磁场
【15分钟】 一、层层递进，揭示磁场本质。 （一）、回顾旧知，类比电场建立“场”观念。
教师引导：“我们在前面学习了电场，知道带电体周围存在电场，它会对放入其中的其他电荷施加电场力。那么，磁体周围是否也存在类似的特殊区域呢？”随即展示一个悬挂的小磁针，在其附近放置另一块磁铁，小磁针发生偏转。“这个实验告诉我们，磁体A能使磁体B受力，即使两者未接触。我们可以类比电场，提出一个假说：磁体周围存在着一种看不见的特殊物质——磁场。当另一个磁体进入该区域时，就会受到磁场的作用力。这种观点最早由法拉第提出，他坚信‘力线’真实存在于空间之中，而不是仅仅数学上的辅助工具。”
（二）、实验证据，证明磁场客观存在。
教师组织学生分组实验：每组发放一个小磁针和一根条形磁铁。要求学生缓慢移动磁铁，观察小磁针N极指向的变化，并记录不同位置的方向。“请你们像绘制地图一样，标出每个点上小磁针N极所指的方向。”随后教师利用投影仪汇总多个小组的数据，形成一幅方向分布图。“这些方向并非杂乱无章，而是呈现出有序的规律性。这正是磁场存在的有力证据——它不仅施加力，还具有确定的方向性。因此，磁场不是虚构的，而是一种客观实在的物质形态，尽管它不同于我们熟悉的固体、液体或气体。”
二、模型构建，引入磁感线描述。 （一）、演示铁屑实验，展现磁场形态。
教师将条形磁铁平放在桌面上，覆盖一层透明玻璃板，均匀撒上铁屑，轻敲玻璃板，铁屑逐渐排列成从N极指向S极的弧形曲线。“大家看到了吗？这些铁屑就像被无形的手牵引着，自动连成了线状结构。这些线就是我们用来描述磁场的‘磁感线’。”教师边讲解边用红色粉笔在黑板上描摹铁屑形成的图案，“磁感线有以下几个重要特点：第一，它是闭合曲线，外部从N极出发回到S极，内部则从S极回到N极；第二，任一点的切线方向代表该点磁场方向，也就是小磁针N极的指向；第三，磁感线的疏密程度反映磁场的强弱，越密集的地方磁场越强。”
（二）、动态模拟，强化空间想象力。
教师播放三维动画：展示条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线周围磁感线的空间分布。“请注意，磁感线是立体的！比如通电直导线周围的磁感线是以导线为中心的一系列同心圆，分布在导线周围的整个空间中。”接着提问：“如果我们改变电流方向，磁感线方向会发生怎样的变化？”鼓励学生猜测后，教师演示反接电源，铁屑重新排列，方向相反。“这就是安培定则的应用基础。” 1. 回忆电场知识，参与类比推理。
2. 动手操作实验，记录磁场方向数据。
3. 观察铁屑排列，理解磁感线的实际呈现。
4. 观看三维动画，建立磁场的空间概念。
评价任务 实验操作：☆☆☆
现象描述：☆☆☆
概念理解：☆☆☆
设计意图 通过类比电场降低认知难度，帮助学生迁移已有知识。采用“提出假说—实验验证—归纳结论”的科学探究路径，使学生亲历物理概念的形成过程。铁屑实验提供直观视觉支持，三维动画弥补平面图像的局限，共同促进学生对磁场空间分布的理解，突破教学难点。
深化理解：绘图与应用
【12分钟】 一、动手实践，绘制典型磁感线。 （一）、指导绘图规范，开展小组合作。
教师分发练习纸，上面印有条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、环形电流的简图。“现在，请各小组根据刚才的观察和动画，尝试画出这四种情况下磁场的磁感线分布。注意三点：一是磁感线不能相交；二是外部从N到S，内部闭合；三是疏密体现强弱。”教师巡视指导，特别提醒学生注意通电直导线周围磁感线为同心圆，且方向遵循右手螺旋定则。“想象你正俯视导线，电流向上时，磁感线是逆时针还是顺时针？”
（二）、展示成果，师生共同点评。
选取几组学生的绘图通过实物投影展示。“这组同学画出了完整的闭合曲线，很好！但这根导线周围的磁感线间距太均匀了，实际上离导线越近磁场越强，应该更密集一些。”“这位同学用了箭头标注方向，非常规范。不过要注意，磁感线在磁体内部是从S极指向N极的，这里画反了。”通过具体案例纠正常见错误，强化正确表征。
二、联系实际，拓展磁场应用。 （一）、讲述科技故事，感悟物理价值。
“同学们知道医院里的核磁共振成像（MRI）吗？它利用强大的超导磁场对人体组织进行扫描，无需辐射就能获得清晰图像，拯救了无数生命。还有我们每天乘坐的地铁，很多采用直线电机驱动，其核心就是精确控制的磁场推动列车前进。”教师语气充满敬意，“麦克斯韦曾说：‘我最大的乐趣在于发现自然界的统一性。’正是对磁场规律的深入研究，才让这些高科技成为现实。”
（二）、布置微型调查任务，延伸课外学习。
“课后请大家查找资料，了解一种基于磁场原理的现代设备（如电磁炉、扬声器、磁存储硬盘等），下节课我们将举行‘磁场科技秀’微分享会。让科学走出课本，走进生活。” 1. 小组合作绘制磁感线分布图。
2. 参与作品展示与互评。
3. 听取教师点评，修正认知偏差。
4. 明确课后调查任务，准备分享材料。
评价任务 绘图准确：☆☆☆
方向正确：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
设计意图 通过绘图实践将抽象概念转化为可视表达，加深记忆与理解。展示与点评环节营造积极互动氛围，提升语言表达与批判性思维能力。联系前沿科技激发学习热情，微型调查任务打通课堂内外，培养学生信息检索与综合表达能力，落实科学态度与社会责任目标。
归纳升华：构建知识网络
【8分钟】 一、结构化总结，梳理核心要点。 （一）、引导学生复述，完成知识整合。
教师站在黑板前，指着板书的关键词：“今天我们从‘磁’出发，经历了三个阶段：首先是‘见现象’——小磁针偏转、铁屑排列；然后是‘建概念’——认识到磁场是客观存在的特殊物质；最后是‘用模型’——借助磁感线来描述它的方向与强弱。谁能用自己的话总结一下，什么是磁场？磁感线有哪些特点？”邀请两名学生回答，其他同学补充完善。
（二）、对比电场，深化“场”观念。
教师在黑板一侧列出电场与磁场的对比表格：“电场由电荷产生，磁场由磁极或电流产生；电场线起于正电荷止于负电荷，磁感线则是闭合曲线；二者都用疏密表示强弱、切线表示方向。”强调：“虽然来源不同，但它们都是‘场’这种物质形态的具体表现，都具有能量和动量，都能传递相互作用。这是物理学走向统一的重要一步。”
二、情感升华，寄语未来探索者。 （一）、引用名言，激励科学志向。
“法拉第穷尽一生研究电磁现象，最初被人嘲笑‘这有什么用？’他回答：‘新生儿有什么用？’今天我们知道，正是这些‘无用’的研究，点亮了整个电气时代。”教师目光坚定，“希望你们也能保持这份好奇心与坚持，也许未来的某一天，改变世界的那个发现，就来自你现在心中闪过的疑问。” 1. 回顾学习过程，主动复述核心概念。
2. 参与知识对比，理解“场”的统一性。
3. 倾听教师总结，形成系统认知框架。
4. 感受科学精神，树立探索信念。
评价任务 知识整合：☆☆☆
表达流畅：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“现象—概念—模型”三段式结构化总结，帮助学生理清思维脉络，构建清晰的知识体系。通过与电场的系统对比，提升认知层次，形成整体性物理观。结尾以科学家的故事点燃理想之火，实现知识传授与价值引领的深度融合，达成激励性与升华式总结的双重效果。
巩固检测：当堂反馈
【5分钟】 一、即时练习，检测学习成效。 （一）、出示选择题，限时作答。
教师投影题目：
1. 关于磁场的说法，正确的是（ ）
A. 磁场是人为假想的，实际不存在
B. 磁场只存在于磁体周围
C. 磁场是客观存在的特殊物质
D. 磁场方向就是小磁针S极的受力方向
2. 下列关于磁感线的说法中，错误的是（ ）
A. 磁感线是闭合曲线
B. 磁感线可以相交
C. 磁感线的切线方向表示磁场方向
D. 磁感线的疏密表示磁场强弱
学生独立完成后，教师公布答案并简要解析，重点关注错误选项背后的误解。
二、布置作业，延伸学习时空。 （一）、明确作业内容，提出书写要求。
“接下来请大家打开作业本，我们将完成今天的课后任务。” 1. 独立完成选择题，检验理解程度。
2. 听取答案解析，纠正错误认知。
3. 准备作业本，记录作业要求。
4. 思考题目背后的知识点关联。
评价任务 答题准确：☆☆☆
错因分析：☆☆☆
反馈及时：☆☆☆
设计意图 通过精选选择题实现当堂检测，快速获取学情反馈，便于教师调整后续教学策略。题目设计紧扣重点难点，尤其是针对“磁场是否真实存在”“磁感线能否相交”等易错点进行精准诊断，确保教学目标有效达成。
作业设计
一、基础巩固：概念辨析与绘图
1. 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
（1）磁场和电场一样，都是客观存在的物质。（ ）
（2）磁感线是真实存在于磁体周围的空间线条。（ ）
（3）磁感线总是从磁体的N极出发，终止于S极。（ ）
（4）磁感线的疏密可以表示磁场的强弱。（ ）
2. 请在下方空白处分别画出以下两种情况的磁感线分布示意图（标明N、S极及磁感线方向）：
（1）一块条形磁铁；
（2）一根竖直放置、电流向上的通电直导线。
二、能力提升：科学探究与表达
3. 查阅资料，了解“电磁铁”的工作原理，并回答：
（1）电磁铁由哪些主要部分构成？
（2）它的磁性强弱可以通过哪些方式调节？
（3）列举两个生活中应用电磁铁的实例。
4. 写一段150字左右的小短文，题目为《假如世界没有磁场》，发挥合理想象，描述可能出现的现象及其对人类生活的影响。
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）√ （2）× （磁感线是人为引入的理想模型）（3）× （外部从N到S，内部从S到N，整体闭合）（4）√
2. 绘图要求：
（1）条形磁铁：外部磁感线从N极指向S极，呈弧形分布，两端密集中间稀疏；内部画出从S到N的直线或微弯线，形成闭合回路。
（2）通电直导线：以导线为中心画若干同心圆，方向用右手螺旋定则判断——右手握住导线，拇指指向电流方向，四指弯曲方向即为磁感线方向（逆时针）。
二、能力提升
3. （1）铁芯、线圈（绕在铁芯上的绝缘导线）、电源。
（2）调节电流大小、改变线圈匝数、插入或拔出铁芯。
（3）电铃、起重机吸盘、自动控制系统中的继电器等。
4. 示例：若地球失去磁场，太阳风将直接轰击大气层，导致臭氧层破坏，紫外线剧增，生物大量灭绝；指南针失效，导航系统瘫痪；极光消失……人类文明或将退回蒙昧时代。磁场如同隐形的盾牌，守护着生命的摇篮。
板书设计
5.1 磁场及其描述
【左侧】
一、磁场的存在
→ 实验现象：小磁针偏转、铁屑有序排列
→ 本质：客观存在的特殊物质
→ 作用：对磁体、电流有力的作用
【中部】
二、磁感线——描述磁场的理想模型
特点：
1. 闭合曲线（外N→S，内S→N）
2. 切线方向 = 磁场方向 = N极指向
3. 疏密 → 强弱
4. 不相交
【右侧】
三、典型磁场分布
[文字图形]
条形磁铁：
N（外部弧线，内部连接）S
通电直导线：
⊙ 电流向外
同心圆逆时针
电流向里
同心圆顺时针
教学反思
成功之处
1. 以“司南与磁悬浮”双线索导入，巧妙融合历史文化与现代科技，极大提升了学生的学习兴趣与民族自豪感。
2. 铁屑实验与三维动画相结合，有效突破了磁感线空间分布的想象难点，多数学生能准确绘制典型磁场图样。
3. 通过对比电场建构“场”观念，促进了知识的迁移与整合，体现了大单元教学理念。
不足之处
1. 个别小组在绘图时仍存在磁感线交叉、方向标错等问题，说明对“不相交”和“闭合性”的理解还需加强。
2. 对磁场物质性的哲学层面探讨不够深入，部分学生仍持“磁场只是力的表现形式”的朴素观念。
3. 时间分配略显紧张，最后的当堂检测未能充分展开错题讨论，反馈深度有待提升。