11.2《电流的磁场 磁感应强度》课时教案--2025--2026年沪科版高中物理必修第三册（表格式）

11.2《电流的磁场 磁感应强度》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 沪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
本节内容位于沪科版高中物理必修第三册第十一章第二节，是电磁学的起始核心内容之一。教材通过奥斯特实验引入电流周围存在磁场的事实，进而引导学生理解“电生磁”的基本规律，建立安培定则判断通电导线周围的磁场方向，并初步构建磁感应强度B的概念，为后续学习安培力、洛伦兹力及电磁感应打下基础。本节内容兼具实验探究性与理论抽象性，体现了物理学从现象观察到定量描述的科学思维过程。
学情分析
高二学生已具备一定的力学和电学知识基础，对电场有初步认识，知道电荷周围存在电场并能用场强E描述其强弱。但磁场较为抽象，缺乏直观体验，学生容易将电场与磁场混淆。同时，空间想象力较弱，对三维磁场分布的理解存在困难。此外，部分学生在实验观察能力、数据分析能力和科学推理方面仍需提升。因此，教学中应注重通过可视化实验增强感知，借助类比法帮助理解概念，利用小组合作探究促进思维深化，突破认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 能说出奥斯特实验的现象及其意义，理解电流能够产生磁场，形成“电生磁”的基本物理观念。
2. 能运用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管周围的磁场方向，并能用磁感线形象描述其分布特点；理解磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，知道其单位和矢量性。
科学思维
1. 通过分析奥斯特实验和通电导线在磁场中的受力情况，经历从实验现象到物理规律的归纳推理过程，发展科学建模能力。
2. 运用电场与磁场的类比方法，理解磁感应强度B的定义方式，体会类比迁移在物理概念建构中的作用。
科学探究
1. 能设计简单的实验方案验证通电导线周围存在磁场，并能正确使用小磁针、铁屑等工具观察磁场分布。
2. 在教师引导下参与探究磁感应强度定义的过程，理解用比值法定义物理量的科学思想。
科学态度与责任
1. 通过对奥斯特发现电流磁效应的历史回顾，感受科学家敏锐的观察力和坚持不懈的探索精神，激发科学探究兴趣。
2. 认识电磁技术在现代生活中的广泛应用（如电动机、电磁铁），增强将物理知识应用于实际的社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 奥斯特实验现象的理解及安培定则的应用。
2. 磁感应强度B的概念、方向判断及其矢量性。
难点
1. 磁场的空间分布想象与磁感线的空间构建。
2. 理解磁感应强度B的定义逻辑及其与电场强度E的类比关系。
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
直流电源、导线、开关、小磁针阵列、有机玻璃板、铁屑、条形磁铁、通电螺线管模型、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
创设情境，导入新课
【5分钟】 一、故事导入：科学发现的偶然与必然 （一）、讲述奥斯特实验的历史背景：
同学们，请大家先看一段视频——这是1820年的一堂普通物理课。丹麦物理学家奥斯特正在给学生们演示电流的热效应实验。当时人们普遍认为电与磁是两种独立的现象。然而就在一次实验结束前，他无意间将一根通电导线靠近了旁边的小磁针，奇迹发生了：小磁针竟然微微偏转了一下！这个微小的动作让全场震惊，也彻底改变了人类对自然界的认知。奥斯特没有放过这一瞬间的异常，经过反复实验，终于确认了电流可以产生磁场。这不仅是一次伟大的科学发现，更告诉我们：真正的科学始于对细节的关注和对未知的执着追问。正如爱因斯坦所说：“我没有什么特别的才能，我只是充满好奇。”今天我们就沿着奥斯特的脚步，一起揭开“电流的磁场”这一神秘面纱。
（二）、提出驱动性问题：
那么，电流真的能像磁铁一样影响小磁针吗？它的磁场长什么样？我们又该如何描述它的强弱和方向呢？带着这些问题，让我们开启今天的探究之旅。 1. 观看视频，倾听故事。
2. 感受科学发现的魅力。
3. 思考教师提出的三个核心问题。
4. 产生探究欲望。
评价任务 注意力集中：☆☆☆
问题意识强：☆☆☆
情感共鸣深：☆☆☆
设计意图 通过真实科学史实创设情境，激发学生好奇心与求知欲；以名人名言升华科学精神，引导学生关注实验细节，培养严谨态度；提出层层递进的问题链，明确学习目标，驱动主动思考。
实验探究，感知磁场
【10分钟】 一、重现奥斯特实验，验证“电生磁” （一）、演示实验：通电直导线对小磁针的影响
教师在讲台上布置实验装置：一根南北方向水平放置的直导线连接电池组和开关，在导线下方平行排列多个小磁针（初始指向地磁场方向）。闭合开关，观察小磁针的变化。可以看到所有小磁针发生偏转，且N极指向一致；断开开关，小磁针恢复原状。改变电流方向后再次闭合开关，发现小磁针偏转方向相反。引导学生记录现象并讨论：
1. 实验说明了什么物理事实？——电流周围存在磁场。
2. 磁场的方向与什么有关？——与电流方向有关。
3. 如何判断磁场方向？能否总结出规律？
（二）、引入安培定则（右手螺旋定则）
为了方便判断直线电流产生的磁场方向，法国物理学家安培提出了一个简单的方法——右手螺旋定则。教师示范：右手握住导线，大拇指指向电流方向，四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向，也就是小磁针N极所指的方向。请同学们伸出右手，跟着老师一起练习几次。例如，当电流自南向北流过导线时，下方的小磁针N极会向哪个方向偏转？请大家用手势判断，并与实验结果对照。
二、观察磁场分布，构建空间图像 （一）、铁屑法展示磁场形态
教师更换实验装置：将直导线垂直穿过一块有机玻璃板，在板面上均匀撒上细铁屑。接通电源后轻敲玻璃板，铁屑在磁场作用下排列成同心圆状图案。关闭电源后轻轻晃动，铁屑散乱。再次通电，图案重现。通过投影仪放大显示，让学生清晰看到磁场是以导线为中心的一系列同心圆。
提问：这些圆心在哪里？平面是否唯一？强调磁场是三维空间存在的，每一个包含导线的平面内都有这样的同心圆分布。
（二）、类比电场线，引出磁感线概念
我们之前学过用电场线来形象描述电场。同样，我们也用“磁感线”来描述磁场。磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向，疏密程度反映磁场的强弱。对于直线电流，磁感线是一组围绕导线的同心圆，越靠近导线越密集，说明磁场越强。 1. 观察实验现象并记录。
2. 参与讨论，回答问题。
3. 模仿手势练习安培定则。
4. 描述铁屑分布特征。
评价任务 现象描述准：☆☆☆
规律归纳清：☆☆☆
手势操作对：☆☆☆
设计意图 通过亲手演示经典实验，增强学生的感官体验和证据意识；利用铁屑可视化磁场分布，将抽象概念具象化；结合手势训练强化记忆，突破空间想象难点；通过类比电场线自然引出磁感线，实现知识迁移，降低理解门槛。
拓展应用，深化理解
【12分钟】 一、推广至其他电流形式 （一）、环形电流的磁场方向判断
教师展示一个单匝圆形线圈，通以电流。提问：如何判断其内部中心轴线上的磁场方向？介绍安培定则的另一种应用：右手弯曲的四指表示电流方向，伸直的大拇指指向环形电流中心轴线上的磁场方向（即N极）。演示实验：在线圈轴线上放置小磁针，通电后观察其偏转方向，验证结论。进一步说明：多个环形线圈叠加重合就构成了螺线管。
（二）、通电螺线管的磁场模拟条形磁铁
教师展示一个透明外壳的通电螺线管模型，内部绕有漆包线。接通电源后，在其周围放置多个小磁针，显示出明显的N极和S极。再撒上铁屑，呈现出与条形磁铁极为相似的磁感线分布——外部从N极指向S极，内部从S极回到N极，形成闭合曲线。引导学生对比条形磁铁与通电螺线管的磁场分布图，得出结论：通电螺线管的磁场与条形磁铁等效。
继续应用安培定则：右手握住螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指的一端就是螺线管的N极。组织学生分组练习判断不同绕向和电流方向下的N极位置。
二、类比建构：磁感应强度B的概念 （一）、回顾电场强度E的定义方法
教师引导回忆：我们是如何描述电场强弱的？引入试探电荷q，测量其所受电场力F，定义电场强度E = F/q，它只由电场本身决定，与试探电荷无关。这种方法称为“比值定义法”。
（二）、类比提出磁感应强度B的定义思路
现在我们要描述磁场的强弱，是否也可以找一个“试探物体”放入磁场中，测量它受到的作用力？但磁场对静止电荷无作用力，只能对运动电荷或电流元施加力。于是我们选择一段通电导线作为“试探对象”。实验表明，当导线与磁场垂直时，其所受安培力F与电流I和导线长度L的乘积成正比，即F ∝ IL。因此，我们可以用F/(IL)这个比值来反映磁场本身的强弱，这就是磁感应强度B的定义式：B = F/(IL)（当B⊥I时）。单位是特斯拉（T），1T = 1N/(A·m)。
强调：B是矢量，既有大小也有方向，其方向就是小磁针N极在该点的受力方向。 1. 学习并应用新规则。
2. 观察磁针与铁屑分布。
3. 分组练习判断N极。
4. 参与类比推理过程。
评价任务 规则迁移活：☆☆☆
类比推理清：☆☆☆
方向判断准：☆☆☆
设计意图 由直线电流推广到环形和螺线管，体现知识的系统性和扩展性；通过实验对比强化“电磁等效”观念；采用类比法引导学生自主建构B的概念，突出科学思维方法的教学；强调比值定义法的本质，避免学生误认为B与F、I、L有关，深化对物理本质的理解。
典例剖析，巩固提升
【10分钟】 一、典型例题讲解 （一）、安培定则综合应用题
题目：如图所示，一个螺线管由两部分组成，左侧绕线顺时针，右侧绕线逆时针，中间共用一根导线，整个电路接通直流电源。请判断该螺线管两端的极性（哪端是N极，哪端是S极）。
教师带领学生逐步分析：首先将螺线管分为左右两个独立线圈；根据电源正负极确定每段线圈中的电流流向；分别用右手螺旋定则判断每个线圈自身的N极方向；由于两个线圈串联在同一回路中，电流方向一致，但绕向相反，导致它们的磁场方向相反；最终整体的N极取决于哪一部分占主导或是否抵消。通过此题强化学生对“电流方向+绕向”共同决定磁场方向的理解。
（二）、磁感应强度方向判断题
题目：在赤道上方有一根东西走向的水平通电直导线，电流方向由东向西。试判断该导线下方某点P处的磁场方向。
解析：使用安培定则——右手握住导线，大拇指指向西（电流方向），四指弯曲方向即为磁感线环绕方向。在导线下方，四指由南向北弯曲，故P点磁场方向向北。同时提醒学生注意地理方位与磁场方向的关系，防止混淆。 1. 审题并尝试解答。
2. 听取教师分析思路。
3. 记录解题关键步骤。
4. 提出疑问并交流。
评价任务 审题准确：☆☆☆
思路清晰：☆☆☆
表达规范：☆☆☆
设计意图 通过综合性例题检验学生对安培定则的掌握程度，暴露常见误区（如忽略绕向差异）；通过贴近生活的方位题加强空间定位能力；教师示范规范解题流程，培养学生逻辑表达能力；鼓励质疑互动，营造积极课堂氛围。
课堂总结，升华主题
【8分钟】 一、结构化回顾知识点 （一）、梳理本节课三大主线
今天我们沿着“现象—规律—概念”的路径完成了对电流磁场的初步探索。第一条线是实验发现：奥斯特实验证明了电流能产生磁场，打破了电与磁的壁垒；第二条线是规律总结：我们学会了用安培定则判断三种典型电流（直导线、环形、螺线管）的磁场方向，并用磁感线描绘其空间分布；第三条线是概念建构：通过类比电场强度，我们引入了磁感应强度B来定量描述磁场的强弱和方向，理解了它是矢量，单位是特斯拉。
二、情景化+激励性总结 （二）、联系生活，展望未来
你们知道吗？我们教室里的日光灯镇流器、手机里的振动马达、甚至高铁的牵引电机，背后都藏着今天所学的“电流生磁”原理。正是无数科学家像奥斯特那样保持好奇、勇于探索，才让我们得以驾驭电磁之力，点亮万家灯火。麦克斯韦曾说：“科学的伟大进步源自崭新的大胆的想象力。”希望你们也能保有这份想象力，在今后的学习中不断追问“为什么”，勇敢地去揭开更多自然之谜。记住：每一个看似微小的电流，都能激荡出改变世界的磁场力量！ 1. 跟随教师回顾主线。
2. 记录关键术语与公式。
3. 思考知识的实际价值。
4. 感受科学精神的熏陶。
评价任务 知识脉络清：☆☆☆
概念理解深：☆☆☆
情感认同强：☆☆☆
设计意图 采用“三线并进”式结构化总结，帮助学生构建清晰的知识框架；结合生活实例体现物理的实用性，增强学习动机；引用麦克斯韦名言激励学生发展科学想象力；结尾以富有诗意的语言升华主题，传递科学之美与责任担当。
作业设计
一、基础巩固题
1. 奥斯特实验表明：__________周围存在磁场，磁场的方向与__________有关。
2. 判断下列各图中通电导线周围的磁场方向或小磁针N极指向（画出箭头或标出N/S）：
（1）竖直导线，电流向上 → 磁场方向：______（俯视顺/逆时针）
（2）环形电流，俯视顺时针 → 中心轴线磁场方向：______（向上/向下）
（3）螺线管，左端为N极，电流方向：______（从A流入/B流入）
二、能力提升题
3. 一根长为0.2m的直导线，垂直放入匀强磁场中，当通过的电流为5A时，受到的安培力为0.4N。求该处磁感应强度的大小是多少特斯拉？
4. 解释为什么通电螺线管可以等效为一个条形磁铁？写出你的推理过程。
三、实践拓展题
5. 利用废旧耳机线、电池和回形针自制一个简易电磁铁，尝试吸引小铁钉，并记录实验现象。思考：哪些因素可能影响它的磁性强弱？
【答案解析】
一、基础巩固题
1. 电流；电流方向
2. （1）逆时针 （2）向下 （3）从B流入（右手定则判断）
二、能力提升题
3. 解：由B = F / (I·L) = 0.4N / (5A × 0.2m) = 0.4 / 1 = 0.4 T
答：磁感应强度为0.4特斯拉。
4. 答：通电螺线管外部磁感线从一端发出进入另一端，内部磁感线连续贯穿，形成闭合曲线，分布形态与条形磁铁完全相同；且两端表现出明确的N极和S极性质；均可吸引铁磁性物质。因此可等效。
板书设计
§11.2 电流的磁场 磁感应强度
【左侧主板书】
一、奥斯特实验 → 电生磁
二、安培定则：
1. 直线电流：右手握导线，拇电四磁
2. 环形电流：四指电流，拇指轴向
3. 螺线管：四指电流，拇指N极
三、磁感线特点：
- 闭合曲线（外N→S，内S→N）
- 不相交
- 疏密表强弱，切线表方向
【右侧副板书】
四、磁感应强度 B
定义式：B = F / (I·L) （B⊥I）
单位：特斯拉（T）
矢量性：方向为小磁针N极受力方向
类比：E = F/q → B = F/(IL)
教学反思
成功之处
1. 以奥斯特实验的故事为主线贯穿始终，增强了课堂的情境感和人文气息，有效激发了学生的学习兴趣。
2. 充分利用铁屑实验和小磁针阵列直观展示磁场分布，将抽象的空间磁场可视化，显著提升了学生的空间想象能力。
3. 采用类比法引入磁感应强度B，借助学生已有的电场知识基础，降低了新概念的理解难度，体现了科学思维的连贯性。
不足之处
1. 部分学生在判断复杂绕向的螺线管极性时仍存在困难，说明对“电流方向与线圈绕向”的协同关系理解不够深入，需增加针对性训练。
2. 实验环节时间略显紧张，个别小组未能充分动手操作，建议下次可安排前置预实验或分组轮换体验。
3. 对磁感应强度B的微观本质（如与洛伦兹力的关系）未作延伸，虽符合课标要求，但对于学有余力的学生可提供拓展阅读材料。