沪科版九年级物理《第十六章 从指南针到磁悬浮列车》教案及同步练习答案(湖南省岳阳市)

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课题 第十六章 从指南针到磁悬浮列车
第一节 磁是什么（1）
教学目标
1．知识目标：
（1）知道磁在日常生活，工业生产乃至高科技领域有着重要应用。
（2）知道磁极间有相互作用，会判断物体是否有磁性，以及磁体的磁极。
（3）知道磁体周围存在着磁场和磁场具有方向性。
（4）知道磁体周围存在磁场，并会画常见磁体的磁感线。
（5）初步了解地磁场。
2、技能目标：培养学生用磁感线形象描述磁场这一抽象概念的思维能力。
3、情感态度价值观：通过了解我国古代的磁文明，激发学习热情；通过介绍我国近代“磁文明的衰落” 提升学生的人文素养，渗透“爱国主义教育”。
教学重难点 感知磁场，并会用磁感线描述磁场。
教学器材 条形、U形磁体、小磁针；多媒体课件及相应图片；探究卷等。
师生互动过程设计
一、导入课题：
1：“磁文明”。（6分钟）
课题内容：追古抚今，以“罗盘的辉煌”映射我国近代“磁文明的衰落”。
（师语）南宋文天祥在抗元失败后，曾道“臣心一片磁针石，不指南方死不休！”赤子之心溢于言表，除此之外诗中还蕴涵何意？
（生）发表见解，并相互交流了解古代磁文明。
内容一：战国时期的司南──世界上最早的指南工具。（自豪之情）
内容二：“鸦片战争”有关图片。
（低沉的话外音）中国的磁文明源远流长，但众所周知，在近代，“磁”文明与华厦文明一起走向了衰落，西方人利用“罗盘”漂洋过海，用坚船利炮打开了我们的国门，华夏文明遭受了前所未有的浩劫，同学们，“文明的衰落”是残酷的，今天的我们应该……
（生）表决心。（师语）心动不如行动，让我们开始有关“磁”的研究。
二、合作探究
2：“磁的妙用”（8分钟）
课题内容：探究磁现象，认知磁体特性。
（师语）磁体的形状有很多，如条形、蹄形、针形等，但不同形状的磁体有着许许多多的共性。
(师)提出问题：（1）你见过那些磁体？（2）什么是磁体的磁性？（3）他们的磁极在什么地方？（4）磁极间的是如何相互作用的？（5）什么是磁化？(观看视频)
（生）讨论交流，并发表见解归纳得：
（1）磁性：磁体吸引铁、钴、镍等物质。
（2）磁极：任何磁体都分两极（N极和S极）磁体两极磁性最强。
（3）磁极间相互作用：同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。
（4）磁化：原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
（引思）磁体间能发生相互作用的本质原因是什么？
（生）猜想。
（生生、师生合作开展科学探究。经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，培养学生的归纳能力，激发学生的问题意识及猜想意识。）
3：“磁本质——磁场”
磁体的周围有什么？
实验探究：磁体周围有什么？
铁屑分布：
（1）条形 （2）U形 （3）异名 （4） 同名
结论：大量的科学研究表明，磁体周围确定存在着一种物质，物理学中把这种物质命名“磁场”。
课题内容：感知磁场及用磁感线描述磁场特性。
游戏一：让小磁针动起来。（生）可能采用的方式：用手拨、用嘴吹、用磁体去靠近小磁针。
（引思）用手拨──是（看得见的）手使小磁针动，且手与小磁针接触。用嘴吹──是（可感知的）空气使小磁针动，且空气与小磁针接触。
小结1．要有物质（物体）直接接触小磁针并产生作用时，小磁针才会动起来；
2．磁体靠近小磁针时，能使小磁针动，说明磁体与磁针间存在着某种物质。
　　（师语）这种物质叫“磁场”，它是由磁体产生。虽然它看不见、摸不着，但我们可以利用实验去感知它，包括感知它的某些特性。
游戏二：让小磁针排队。（投影）
1．让几只小磁针在“条形磁体”周围“排队”。感知磁体周围的磁场具有方向性（磁场方向的规定让学生自己从书中寻找）。
2．让很多的小磁针在条形磁体周围排队。让学生用曲线画出小磁针排队路线。
　　（师语）同学们，你们在无意之中已经找到了一种形象化地描述磁场的方法，你所画的曲线在物理学中叫做“磁感线”。不过，老师要提醒你：磁感线只是假想的物理模型，实际并不存在。
（师）补充探究：将透明薄玻璃板置于条形、蹄形磁体之上，在板上均匀撒上铁屑，轻轻敲击玻璃板，直至铁屑形成条纹状。让学生再次整体感知磁场特性。(视频)
（师小结）磁场的特性：磁场具有方向性，它总是由磁体的N极指向S极，同时也是该处小磁针N极指向；我们可以用我们假想的磁感线来表示磁场方向，同时通过磁感线的疏密程度可以看出磁场的强弱。
（用游戏打开学生主动探究心向，在探究中领悟磁的本质，并寻找到一种描述磁场的方式，化难为易，突破本课重难点。）
4：“磁”应用（6分钟）
1、思考：为什么指南针总指南？（介绍地磁场）
2、了解磁体在生产、生活中的应用（观看图片）
（师语）正是电和磁和结合引领我们走进机器时代，曾有位知名的科学家这样预言：谁掌握住了电和磁，谁就掌握了未来。
（从知识走向应用，从物理走向社会。）
三、巩固小结：
板书设计 第一节 磁是什么
一、磁现象：磁性、磁极、磁极间的相互作用、磁化。
二、磁本质：磁场——磁场周围的特殊物质。
三、磁应用：
1、地磁场
2、生活中：软盘、信用卡、磁带、电脑硬盘、磁悬浮列车等。
四、作业：P117T2
辨别方向，
走向世界。
课题 第一节 磁是什么（2）
教学目标：
1．知道磁体周围存在着磁场和磁场具有方向性。
2．知道磁感应线，绘画常见磁体的磁感应线。
3．初步认识地磁场。
4．通过实验探究，培养学生用磁感应线形象地描述磁场这一抽象概念，从而体会到探究实验的乐趣。
教学重点：磁场的性质及如何用磁感线描述磁场。磁感线—一种描述磁场的方法。
教学难点：磁场的客观存在及如何用磁感线来描述。
教学器材：条形磁体、蹄形磁体、玻璃板、铁屑、有关磁感线、图片等。
教学过程：
一、课题导入：
磁体周围存在着磁场。P116课文：磁体周围确实存在着一种物质，物理学中把这种物质命名为“磁场”。
二、师生互动探究：
1．磁感应线：——一种描述磁场的方法。
磁场——磁感线
（1）磁感线：假想的，布满磁体周围空间的封闭的有向曲线。
风——替换：红旗飘、草晃动
电——替换：电灯发光，电扇转动。
方向：（1）小磁针静止时北极所指方向与该点磁感线方向一致。
（2）磁体外部从北极出发，回到南极。
磁场——磁感线。方向：由N到S。 强弱：密强稀弱。
2．五种磁体的磁场的磁感线：
注意：
（1）磁感线不能相交。（少画几条）
（2）磁感线有方向。（箭头：出，回）
（3）磁感线是模型（假想）
（4）磁感线是封闭曲线（只画部分）
三、巩固小结：
（一）磁感线——描述磁场：方向：由N到S。 强弱：密强稀弱。
磁感线
1、定义 2、方向
3、在磁场中的某点，北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致，南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。
4、磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来，回到磁体南极。
5、磁感线分布的疏密可以表示磁场的强弱，磁体两极处磁感线最密，表示其两极处磁场最强。
（二）达标练习
1、磁极间的相互作用规律是：同名磁极互相　　　，异名磁极互相　　　　。
2、在磁场中，小磁针北极所受磁场力的方向跟该点的磁场方向　　　　。
3、关于磁感线，下列说法正确的是（ ）
A.磁感线是磁场中实际存在的曲线
B.磁体周围的磁感线都是从磁体北极出发，回到磁体南极
C.小磁针南极在某处受磁场力的方向，跟该处磁感线方向相同
D.磁感线只分布在磁体处，不分布在磁体内
4、下列器件中没有应用磁性材料的是：
A.录音机的录音带 B.计算机的存储软盘
C.电话用的IC卡 D.VCD播放器用的光碟
（参考答案：1.排斥，吸引。2.相同。3.B。4.D。）
四、课外作业
请你收集关于指南针的资料（上网或进图书馆查找）。简述指南针发明的意义和价值。
画出磁体的磁感线。
课题 第二节　电流的磁场（1）
教学目标
1、通过对日常生活、工业生产中的电器设备的观察，知道电与磁有密切的联系。
2、知道电流周围存在磁场。
3、通过探究实验，知道通电螺线管对外相当于一条形磁铁。
4、会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
教学重点：通电螺线管的磁场及其应用。
教学难点：会用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
教学器材：一根硬直导线，干电池2－4节，小磁针、铁屑、螺线管、开关、导线若干。教学过程
一、新知导入
带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？科学家们基于这种想法，一次又一次地寻找电与磁的联系。1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场。这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。现在我们亲自动手重做这个实验。
二、师生互动探究
(一)磁与电的关系 P118课文。
扬声器、话筒、电磁起重机、电吉他、电话都用到电磁体，它们都离不开电，电与磁有什么关系？首先揭开这个奥秘的科学家是奥斯特。
（二）奥斯特实验
(1)指导实验进行的方法、步骤，要求把磁针放在导线的上方和下方，分别观察通电、断电时，小磁针N极的指向有什么变化。
(2)改变电流方向再观察小磁针N极的指向有什么变化？
讲述：奥斯实验的物理意义在于，揭示了电现象与磁现象不是各自孤立的，而是有密切联系的，这一发现激发了各国科学家探索电磁本质的热情，有力推动了电磁学的深入研究。
平行小磁针的导线通电时，小磁针指向发生偏转。
说明：通电导线周围存在着磁场。
（三）通电螺线管的磁场
1、将一根粗导线绕在圆棒上，定型后取下来，我们把导线弯成这样的螺线管，给它通电，它周围也会有磁场存在吗？
2、演示通电螺线管的磁场：
（1）观察通电螺线管外部铁屑分布的情况。
（2）观察通电螺线管两端对小磁针的作用。
（3）改变电流方向，检验通电螺线管两端的极性。
（4）对比条形磁铁周围磁感线的分布情况，得到什么启示？
仔细观察课本 P119图16－9后思考、回答：（如图16.2—2）
通电螺线管周围存在着 ；
a端的小磁针N极被 ；
b端的小磁针N极被 ；
这说明通电螺线管a端为 ，b端为 。
通电螺线管周围铁屑分布状态与条形磁铁 ，因此，其周围的磁场与条形磁铁 。
参考答案：磁场；吸引；吸引；S极；N极。相似，相同。
分析与论证
如果改变通电螺线管的电流方向，那么其周围的磁场分布状态和磁场方向是否改变？若给你一只小磁针，你怎样利用它判断通电螺线管的磁极？
1、安培定则作用是什么？
2、安培定则的内容是什么？
讲述：
判断方法：
（1）标出螺线管上电流的环绕方向。
（2）用右手握住螺线管，让四指弯向电流的方向。
（3）则大拇指所指的那端就是通电螺线管的北极。
3、安培定则的应用：
（1）判断磁极
（2）判断电流方向
（3）判断导线的绕法
参考答案：
图16.2—4的答案如图16.2—6所示。图16.2—5的答案如图16.2—7所示。
三、巩固小结
奥斯特实验——平行小磁针指向的导线通电，小磁针偏转。
实质：电流周围存在着磁场。电→磁
通电螺线管磁场——条形磁铁。记忆：安培定则。电流方向→N极。
练习：
奥斯特实验说明了（　　）
A．通电导体的周围存在着磁场。
B．导体的周围存在着磁场。
C．磁体周围存在着磁场。
D．磁场对电流有力的作用。
参考答案：A。
四、作业：P123 T1作业。
课题 第二节　电流的磁场（2）
教学目标
1、熟练地用右手螺旋定则判定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
2、了解电磁铁的构造和决定电磁铁磁性的因素。
教学重点：决定电磁铁磁性的因素。
教学难点：用右手螺旋定则判定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
教学器材：干电池2－4节，小磁针、铁屑、螺线管、开关、铁芯、导线若干。教学过程
一、新知导入
1、1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场。这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。人们是怎样将这一发现应用到实际？
2、判定图16.2—8所示通电螺线管的磁极。
参考答案：
图16.2—8的答案如图16.2—9所示
二、师生互动探究
1、螺线管插入铁芯后磁性有什么变化？（磁性大大增强）
实验探究；
2、电磁铁：插入铁芯的螺线管。
3、影响螺线管的磁性的因素：（变量控制——变量单一）
（1）插入铁芯→磁性增强。
（2）电流增大→磁性增强。
（3）线圈匝数增加→磁性增强。
4、电磁铁的优点：
三、巩固练习
1、电磁铁：插入铁芯的螺线管
2、电磁铁的优点：磁性的有无、强弱、磁极极性都可以用电流控制。
3、应用：自动控制。
4、课堂练习：
(1)电磁铁的优点是：它的＿＿＿有无可以由通断电流来控制，它的　　　　大小可以由电流的强弱来控制，它的　　　可由变换电流的方向来控制。
(2)一个通电螺线管两端磁极的极性决定于（　　　）
A.螺线管的匝数。
B.通电螺线管的电流方向。
C.螺线管内有无铁芯。
D.通电螺线管的电流强度
（3）怎样用漆包线、纸筒、小磁针判断蓄电池的正负极？
参考答案：（1）磁性，磁极，电流。（2）B。
（3）方法：把漆包线绕在纸筒上制成螺线管，试触蓄电池正负极。根据小磁针N极指向，判定螺线管的电流方向和蓄电池极性。如图16.2-10示。
（4）电铃工作原理
合上开关，电路接通，电磁铁有磁性，吸引软铁棒，软铁棒锤敲打电铃；同时触点断开，电磁铁无磁性，软铁棒弹回原位，触点连通，电磁铁再吸引软铁棒……，如此循环往复。
四、作业：P123 T2.
第三节 科学探究：电动机为什么会转动
教学目标
1、通过学生亲自实验探究，体验科学研究的基本方法，即提出问题，观察实验，收集证据，分析和论证等，知道电动机转动原理。
2、学会安装和制作简单的电动机。
教学重点：
理解电动机的转动原理；磁场对电流的作用，其方向与磁场方向、电流方向有关。
教学难点：
电动机是怎样转动的。
教学器材：
小型直流电动一台，电动机模型一台，学生电源一台，大蹄形磁铁一块，用铝箔自制圆筒一根（代替课本图16-20中自由滚动的金属杆）支架（支起金属轨道），课本图16-21的挂图，也可进行学生分组实验或利用多媒体课件。
教学过程
一、新知导入
电吹风等内部有一个重要的部件——电动机，你知道电动机为什么会转动吗？
二、师生互动探究
（一）电动机为什么会转动
电吹风、电磁炉、收录机、洗衣机、电风扇等内部都有一个重要部件——电动机。
（二）实验探究：
1、观察并研究电动机的结构
提出问题：电动机内部结构怎样？它由哪几部分组成，它们各起什么作用？电动机是怎样转起来的？
进行实验与收集证据
（1）演示：给直流电动机通电，电动机转动。
师述：电流通过直流电动机，电动机的轴就转动起来，电动机的原理是什么？
（2）电动机的构造
磁极、线圈、电刷、铜半环
2．转动的原理
引导学生围绕探究活动提出有意义的问题，将有助于探究活动有目的的进行。
按照图16.3—1所示的实验装置。
当接通电源时，们会看到导体运动起来，这说明了什么？
引导学生分析总结磁场对电流产生作用的两个不可缺少的条件是什么？
（电流、磁场）
当保持磁场方向不变，改变电流方向，导体的运动方向 。
当保持电流方向不变，改变磁场方向，导体的运动方向 。
分析与论证：
磁场对通电导体具有 的作用，其作用的方向与 、 有关。
（参考答案：改变，改变。力，电流方向、磁场方向。）
3、电动机是怎样转动的？
（1）你是否有办法让锡箔筒(金属杆)在轨道上持续往复运动？
（2）让学生分组讨论、交流，并通过学生回答予以肯定。
（3）讲述：不断改变电流方向或磁方向，比较两种办法，自然是改变电流方向比较容易。
（4）提出问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况是怎样的呢？
（5）组织学生分组讨论交流并回答问题。
（6）教师出示课本图16-21的挂图，引导学生分析：
①通电时图(a)中AB边和CD边都在磁场中，都要受力，因为电流方向相反，所以受力方向也肯定相反。
②仔细观察课本图16-21中(a)、(b)、(c)、(d)四图后你能说出电动机是怎样转动的吗？换向器的作用是什么？
4、制作简单的直流电动机
（1）同学们理解了电动机的工作原理后，教师顺势引导学生动脑思考“制作简单的电动机”这一有挑战性和刺激性的问题。
（2）组织学生分组进行制作。
（3）教师巡视学生进行制作情况。
（4）让学生分组讨论、交流，并通过学生展示给予肯定。
三、归纳练习
第三节 科学探究：电动机为什么会转动
一、电动机的构造：
直流电动机主要由：磁铁、线圈、换器和电刷等构成。
二、磁场对电流的作用
1、磁场对通电导体具有力的作用，其作用的方向与磁场方向、电流方向有关。
2、磁场对电流产生作用的两个比不可缺少的条件是磁场和电流。
三、电动机是怎样转动的
1、原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的。它工作时将电能转化机械能。
2、换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变通入线圈中电流的方向，使线圈连续转动。
课堂练习：
1、通过导体和通电线圈在磁场里受到力的作用而发生 时，消耗了
能，得到了 能，在这种现象里， 能转化为 能。
2、要使直流电动机的线圈能连接转动，必须设法使电线圈刚转过平衡位置时就自动改变 方向，完成这一任务的装置叫做 。
3、利用磁场对通电导体产生力的作用来制造的电器是（ ）
A.电动机 B.发电机
C.电铃 D.电磁铁
（参考答案：1、运动，电，机械，电，机械。2、电流，换向器。3.A。）
四、课外作业：
调查一下，你家中有哪些用电器，用到了电动机？
五、教学反思
六、教学参考
一、直流电动机中线圈能持续转动的原因
由于通电线圈在磁场中受力的方向，跟电流的方向和磁感线方向两个因素有关，因此，从理论上讲，改变线圈受力方向有两种方法，一是改变磁感线方向，也就是说及时交换磁极，显然这是不容易做到的，二是改变线圈中电流的方向，这在实际中，通过换向器比较容易实现。
一个原因是线圈每当经过平衡位置时，由于惯性会转过平衡位置；另一个原因是，当线圈刚转过平衡位置时，通过换向器及时改变了线圈中的电流方向。
二、电动机的分类
电动机分直流电动机和交流电动机两大类，用直流电源供电的叫做直流电动机，用交流电源供电的叫做交流电动机。
实际的直流电动机比模型电动机要复杂得多。为了使机器平稳运转，线圈不仅要匝数多，而且还应嵌在圆柱铁芯上，组成转子。换向器也由许多铜片组成。
与热机相比较电动机有许多优点，在功率相同的情况下，电动机的体积小，工作时不排出废气、烟尘和蒸汽，也不需要燃料和水的储备，由于电动机的构造简单，制造方便，效率高，所以应用十分广泛。
直流电动机通常用于电气机车、电车以及轧钢机、起重机等，而家用电器用的一般都是交流电动机。
磁极
指南（S）
指北（N）
磁性：吸铁性 ，指向性
磁极间相互作用
磁场：磁体周围 存在着一种物质
磁体
同名斥
异名引
（1）磁性有无——电流有无
（2）磁性强弱——电流强弱
（3）磁极极性——电流方向
电流控制
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