【大单元·任务式】《14.3.1电流的磁场（第一课时）》课时导学案（含答案）--北师大2024版9年级

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【学习目标】
学习目标 物理观念：知道电流的磁效应，掌握直线电流周围磁场呈环形分布的特点，明确磁场方向与电流方向有关。 科学思维：学会用转换法感知电流的磁场，通过实验现象归纳电与磁的关联规律，提升抽象思维与逻辑推理能力。 科学探究：能参与奥斯特实验、直线电流磁场分布的探究，规范操作实验器材，准确记录实验现象并分析磁场的分布与方向特点。 科学态度与责任：体会奥斯特实验在物理学发展中的里程碑意义，养成严谨的实验观察习惯，激发对电与磁相互联系的探究兴趣。
学习重点 1.电流的磁效应。 2.直线电流周围磁场的分布特点。
学习难点 1.理解直线电流磁场的环形空间分布。 2.辨析电流方向与磁场方向的对应关系。
【课前预习】
一、电流的磁效应初探
1. 1820年，物理学家______通过实验发现，通电导线周围存在磁场，这一现象称为______，它揭示了电与磁之间的联系。
2. 在小磁针上方平行放置一根直导线，当导线不通电时，小磁针静止时指向______方向；当导线通电时，小磁针会发生______，说明通电导线周围产生了______。
二、直线电流的磁场特点
3. 探究直线电流周围磁场分布时，在导线周围撒上铁屑并轻敲玻璃板，铁屑会排列成______形，这表明直线电流周围的磁场分布呈______状。
4. 直线电流周围的磁场方向可以用______来判断，其静止时______极的指向就是该点的磁场方向，这种通过可见现象感知无形磁场的方法是______法。
5. 铁屑本身没有磁性，在电流周围能有序排列，是因为铁屑被电流的______磁化，从而受到磁场的作用力。
三、磁场方向与电流方向的关联
6. 保持导线与小磁针的位置不变，改变导线中电流的方向，会发现小磁针静止时的______发生改变，这说明直线电流周围磁场的______与电流方向有关。
7. 生活中，利用电流磁效应工作的设备有很多，例如______（写出一种即可），其核心原理是通电后产生磁场。
【课中研学】
1. 观察演示实验或图示，记录小磁针的运动现象。小组内交流猜想，结合上节课 “磁场对磁体有力的作用” 的知识，推导现象背后的原因。
2. 课堂小实验一中，小磁针转动说明它受到了力的作用，这个力来自哪里？改变电流方向后，小磁针偏转方向改变，这能得出什么结论？
3. 什么是电流的磁效应？
4. 学生分组完成操作一和操作二：让直导线竖直穿过水平纸面并通电，可以用放在水平纸面上可自由转动的小磁针静止时N极的指向，研究导线周围各点的磁场方向；在导线周围的水平纸面上均匀地撒上一些铁屑，轻敲纸面，观察铁屑的分布情况。
5.总结直线电流周围磁场的分布情况。
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1. 1820年，物理学家______发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的内在联系。
2. 通电导线周围存在______，这种现象称为电流的磁效应，我们可通过小磁针的______感知其存在，这种方法是______法。
3. 直线电流周围的磁场分布呈______状，铁屑在电流周围的环形排列就是这一特点的直观体现。
4. 直线电流周围磁场的______与电流方向有关，改变电流方向，磁场方向会随之改变。
5. 小磁针静止时______极的指向，就是该点磁场的方向，这是物理学中规定的磁场方向判断依据。
二、选择题
6. 下列现象能直接证明电流磁效应的是（ ）
A. 通电导线发热 B. 通电导线吸引铁钉 C. 通电导线旁小磁针偏转 D. 导线导电
7. 关于直线电流周围的磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场是真实存在的曲线 B. 磁场分布呈条形
C. 越靠近导线磁场越强 D. 磁场方向与电流方向无关
8 探究电流磁效应的实验中，导线不通电时小磁针静止指向南北，通电后小磁针偏转，原因是（ ）
A. 小磁针被导线吸引 B. 通电导线产生了磁场
C. 导线发热影响小磁针 D. 地磁场消失了
9. 用转换法研究电流的磁场，“转换”的具体体现是（ ）
A. 用导线代替磁体 B. 用小磁针偏转反映磁场存在
C. 用电流代替电压 D. 用铁屑代替导线
10. 保持直线电流与小磁针位置不变，反向改变电流方向，观察到的现象是（ ）
A. 小磁针不偏转 B. 小磁针偏转方向不变 C. 小磁针偏转方向反向 D. 小磁针被吸引
（拓展性作业）
11. 在探究直线电流磁场分布的实验中，轻敲铺有铁屑的玻璃板，目的是（ ）
A. 使铁屑发热 B. 减小铁屑与玻璃板的摩擦，让铁屑随磁场排列
C. 让铁屑聚集在导线处 D. 使玻璃板振动产生磁场
12. 关于电流的磁效应，下列应用与原理对应正确的是（ ）
A. 电暖气——电流的磁效应 B. 电磁铁——电流的磁效应
C. 电灯——电流的磁效应 D. 电动机——电流的磁效应
13. 小明在做奥斯特实验时，发现小磁针偏转不明显，下列改进措施中最合理的是（ ）
A. 换用更轻的小磁针 B. 增大导线中的电流
C. 让导线与小磁针垂直放置 D. 减小导线与小磁针的距离
14. 下列关于直线电流磁场和条形磁体磁场的说法，正确的是（ ）
A. 两者磁场分布形状相同 B. 两者磁场都有两个磁极
C. 两者磁场方向都与电流有关 D. 两者磁场都可通过小磁针感知
15. 下列实验操作中，能探究“磁场方向与电流方向关系”的是（ ）
A. 改变导线中电流大小，观察小磁针偏转角度
B. 改变导线与小磁针的距离，观察小磁针偏转角度
C. 保持电流大小不变，改变电流方向，观察小磁针偏转方向
D. 换用不同磁性的小磁针，观察偏转情况
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16．请设计实验，验证“通电导线周围存在磁场”（即电流的磁效应）。要求写出：①实验器材；②实验步骤；③实验现象及结论。
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17. 小红在做直线电流磁场探究实验时，先将导线沿南北方向放置在小磁针上方，通电后小磁针偏转明显；随后将导线沿东西方向放置，同样通电后小磁针偏转不明显。请结合本课时知识分析原因，并说明实验中导线沿南北方向放置的优点。。
参考答案
【课前预习】
1. 奥斯特；电流的磁效应
2. 南北；偏转；磁场
3. 环；环形
4. 小磁针；N（北）；转换
5. 磁场
6. 指向；方向
7. 电磁铁（或电磁继电器等，合理即可）
【作业布置】
1. 奥斯特
2. 磁场；偏转；转换
3. 环形
4. 方向
5. N（北）
6. C（解析：A是电流的热效应，B是磁体的吸铁性，D是电流的基本性质，只有C是电流磁效应的直接体现）
7. C（解析：磁场是客观存在的物质，磁感线是假想曲线，A错；直线电流磁场呈环形，B错；磁场方向与电流方向有关，D错；越靠近导线磁感线越密集，磁场越强，C正确）
8. B（解析：通电导线产生的磁场对小磁针产生作用力，导致小磁针偏转，与吸引、发热无关，地磁场不会消失，B正确）
9. B（解析：转换法的核心是将不易观察的现象转化为易观察的现象，用小磁针偏转反映磁场存在，符合转换法内涵，B正确）
10. C（解析：磁场方向与电流方向有关，电流方向反向，磁场方向反向，小磁针N极指向与磁场方向一致，故偏转方向反向，C正确）。
11. 1B（解析：铁屑在磁场中会受到作用力，但与玻璃板间的摩擦会阻碍其运动，轻敲玻璃板可减小摩擦，使铁屑沿磁场方向排列，B正确）
12. B（解析：电暖气、电灯利用电流的热效应，A、C错；电动机利用通电导体在磁场中受力，D错；电磁铁利用电流的磁效应，通电产生磁场，B正确）
13. B（解析：小磁针偏转不明显是因为磁场较弱，增大电流可增强磁场，使偏转更明显；A、D对偏转效果影响小，C会减小磁场对小磁针的作用力，B合理）
14. D（解析：直线电流磁场呈环形，条形磁体磁场呈条形，A错；直线电流磁场无磁极，B错；条形磁体磁场与电流无关，C错；两者磁场都能使小磁针偏转，可通过小磁针感知，D正确）
15. C（解析：探究磁场方向与电流方向的关系，需控制其他变量不变，只改变电流方向，观察磁场方向变化（通过小磁针偏转方向体现），C符合控制变量法要求）。
16. ①实验器材：干电池组、直导线、小磁针、开关、导线夹。②实验步骤：a. 将小磁针水平放置在桌面上，待其静止后，记录小磁针N极指向（南北方向）；b. 用导线夹将直导线水平固定在小磁针正上方，使导线与小磁针平行（沿南北方向）；c. 将导线两端连接干电池组和开关，闭合开关使导线通电，观察小磁针是否偏转；d. 断开开关，观察小磁针是否恢复到原来的指向。③实验现象及结论：闭合开关后，小磁针发生明显偏转；断开开关后，小磁针恢复南北指向。说明通电导线周围存在磁场，验证了电流的磁效应（解析：实验设计需控制地磁场的影响，导线沿南北方向放置可避免地磁场与电流磁场方向一致，使偏转更明显，同时通过“通电偏转、断电恢复”排除其他因素干扰）。
17. 原因：地磁场使小磁针静止时指向南北方向。当导线沿东西方向放置时，电流产生的磁场方向与地磁场方向可能一致或相反，小磁针受力变化不明显；而导线沿南北方向放置时，电流产生的磁场方向为东西方向，与地磁场方向垂直，小磁针在两个垂直磁场的作用下，偏转更显著。优点：①可最大程度避免地磁场对实验现象的干扰，使小磁针偏转明显，便于观察；②能更直观地体现电流磁场的存在，增强实验说服力（解析：核心是结合地磁场方向与电流磁场方向的叠加效果分析，导线沿南北方向放置时，电流磁场与地磁场垂直，合力方向改变明显，小磁针偏转更易观察）。
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