鲁科版高中物理选修3-1第5章 磁场第2节 用磁感线描述磁场 （教案）

《用磁感线描述磁场》教学设计


［三维目标］：
（一）知识与技能
1、知道什么是磁感线。
2、知道条形磁铁、蹄形磁铁、直线电流、环形电流和通电螺线管的分布情况。
3、会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
（二）过程与方法
通过模拟实验体会磁感线的形状，培养学生的空间想象能力。
（三）情感、态度与价值观
1、通过讨论与交流，培养对物理探索的情感。
2、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值感。
［教学重点］：会用磁感线描述各种磁场。安培定则
［教学难点］：安培定则判断磁感线方向,各种磁感线的各向视图
［教学器材］：条形磁铁、铁屑、玻璃板、通电螺线管/环行电流/通电直导线的磁感线分布演示器 、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源
［教学方法］：类比法、实验法、比较法
［教学手段］演示实验，多媒体展示
［教学媒体］
实验器材：小磁针、条形磁铁；铁屑；玻璃板；实物投影；通电螺线管/环行电流/通电直导线的磁感线分布演示器
教学过程
【新课导入】
提出问题：在上一节课的学习中，我们是用什么方法知道哪些物体周围有磁场存在的？
我们的方法是用小磁针来检验．因为知道磁场对小磁针有作用。所以可以与用检验电荷 检验电场存在一样，用小磁针来检验磁场的存在．
演示：检验磁场． 方法：把小磁针放在磁场中被检验点A处，如果看到小磁针摆动后静止，磁针不再指向南北方向，而指向一个别的方向，说明A点有磁场．检验B点磁场会发现同样现象，说明B点也有磁场．同时可以发现A、B两点小磁针静止时的指向也不相同，这说明小磁针在A、B处受磁场力方向不同，显然磁场是有方向的．
【新课内容】
1、 磁场的方向：在电场中，电场方向是人们规定的，同理，人们也规定了磁场的方向． 我们规定：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向就是那一点的磁场方向． 测量磁场方向的方法是：将一能自由转动的小磁针放入磁场中需测定的位置，当小磁针在该位置静止时，小磁针N极的指向即为该点的磁场方向．
板书：小磁针N极在磁场中静止时所指的方向为该点的磁场方向。
同一小铁钉在离条形磁铁的磁极远近不同的地方受到的磁力大小也不同，说明磁场也是有强弱的。 一般来说，靠近磁极的地方磁场强。而不同的磁铁，其形成的磁场强弱和分布也不同。我们可以用什么方法来形象到描绘磁场的强弱和方向呢？

提示：——可以类比电场的描绘
2、 磁感线：磁场强的地方密，弱的地方疏。用线的切线来表示磁场的方向。
教师指出并通过板书明确：在磁场中画出一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，如右图。这样描绘出来的线叫磁感线
（1）磁感线上每一点切线方向跟该点磁场方向相同，磁感线的疏密表示磁场的强弱程度。
（强调不叫磁场线），这也是法拉第提出的。我们也用类似于蓖麻油中的头发屑在电场中排列成模拟电场线的方法，用小铁屑（粉）的分布来模拟磁感线。说明: 在实验中常用铁屑在磁场中被磁化的性质,来显示磁感线的形状.在磁场中放一块玻璃板,在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑,细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”,轻敲玻璃板使铁屑在磁场作用下转动铁屑静止时就能规则地排列起来,显示出磁感线的形状。
演示实验并投影典型磁场的分布情况：
观察条形磁铁、同名磁极、异名磁极、蹄形磁铁、地磁场磁感线的分布。强调磁感线是立体的。我们看到的只是它在一个面上的情况而已。 观察各种磁感线模拟效果，在黑板上版画出磁感线分布图（如上图）。请大家观察并归纳磁感线的特点。
教师板书：
（2）磁感线特点
（1）磁感线的切线方向表示该点磁场方向，疏密程度表示磁场的强弱。
（2）任意两条磁感线都不相交。
（3）磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线从N极指向S极，在磁体内部，磁感线从S极指向N极。磁场的磁感线分布是三维的，立体的。
3、电流周围的磁场
（1）通电直导线的磁场
先让学生猜想通电直导线磁场分布情况，演示实验：引导学生认真观察
铁粉的排列，让学生回答通电直导线周围铁粉的分布情况，模拟铁粉的排列 画出磁感线
在与导线垂直的一个平面上放几个能自由转动的小磁针，通以方向相反的电流，观察小磁针的指向如何；电流方向改变，小磁针的指向如何改变？
微课视频验证，学生观察后回答。教师归纳总结
教师板书磁场分布情况：在垂直于电流的平面内磁感线是一组以导线上的各点为圆心的同心圆，离电流越近磁感线越密，磁场越强。
磁感线方向与电流方向关系判断方法
安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致， 弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
引导学生从不同角度观察，画出各种视图
教师版画：直线电流的磁场的几种视图：

立体图 横截面图 纵截面图
2、环形电流的磁感线
先让学生猜想通电直导线磁场分布情况，演示实验：引导学生认真观察
铁粉的排列，让学生回答铁粉的排列的形状，模拟铁粉的排列画出磁感线
微课视频验证，学生观察后回答。教师归纳总结
磁场分布情况：是一些绕环行导线的闭合曲线，在通电线圈的中心轴上，磁感线与通电线圈所在平面垂直，且离环心越远磁场越弱。
磁感线方向与电流方向关系判断方法—安培定则 安培定则（二）：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是环形导线内部磁感线的方向。
引导学生从不同角度观察，画出各种视图
教师版画：环形电流的磁场几种视图

3、通电螺线管的磁感线
学生在初中曾经学过通电螺线管的磁场，通过练习让学生回顾，播放微课视频，学生观察后回答。教师归纳总结
磁场分布情况：通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似.内部近似一匀强磁场。
磁感线方向与电流方向的关系—安培定则来判定 安培定则（二）：用右手握住螺线管让右手弯曲的四指和电流环绕的方向一致，伸直大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。也可以说大拇指指向螺线管的N极。
引导学生从不同角度观察，画出各种视图
教师版画： 通电螺线管的磁场几种视图




纵截面图
立体图


随堂练习：1、标出各图中电流的方向

2、问题：请大家比较一下，同时安培定则，在用于直导线和用于环形电流与通电螺线管时有什么不 同呢？——巩固安培定则




【课堂小结】让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
【板书设计】
一、磁感线
1、概念： 在磁场中画出一些有方向的假想曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向相同，这样的曲线叫做磁感线。
2、特点：（1）磁感线的切线方向表示该点磁场方向，疏密程度表示磁场的强弱。
（2）任意两条磁感线都不相交。
（3）磁感线是闭合曲线，在磁体外部，磁感线从N极指向S极，在磁 体内部，磁感线从S极指向N极。磁场的磁感线分布是三维的，立体的。

2、用磁感线描述电流的磁场
1.直线电流的磁感线
（1）磁场分布情况：
（2）磁感线方向与电流方向关系判断方法
（3）直线电流的磁场的几种视图：
2.环形电流的磁感线（1）磁场分布情况：（2）磁感线方向与电流方向关系判断方法
安培定则：（3）环形电流的磁场的几种视图：
3、通电螺线管电流的磁感线（1）磁场分布情况：（2）磁感线方向与电流方向关系判断方法
安培定则：（3）通电螺线管的磁场的几种视图：



【课后作业】1、比较磁感线与电场线的异同点？
2、P102的第2、3、4题
3、练习第4、7题

【教学反思】
【教学反思】三种常见的电流周围磁场的磁感线空间分布情况是这节课的重点，他们周围的磁感线的画法包括立体图，截面图，侧面图是这节课的难点，也是学生不容易掌握的地方。在授课时，特别注意到这方面的讲解，用多媒体课件展示了几种电流周围的磁场的磁感线的分布。而且用视频播放了用铁屑模拟在不同电流周围的磁场的磁感线分布实验，用小磁针确定磁感线的方向，这样就比较形象，直观，让学生记忆也深刻。在授课快结束时，准备几个练习题进行教学反馈，引导学生分析解答出来。直接让学生领悟解题方法和思路，给学生完成课后的练习引路。在上课的时候，讲解语速也稍微有点快，这与课堂内容的安排有关，因为内容容量还是有点大，所以总是加快语速，这样对于基础不是很好的学生学习起来就造成困难。在多媒体课件中，有些小问题，通电圆环周围磁感线分布的横截面图没有给学生讲解到位，应该先让学生建立感官的认识，再从感性认识升华到理性分析。个人觉得在课程的完成度方面还是满意的，学生积极回答问题，课堂氛围很好，课后反馈也不错，只是在知识“细”的方面上，做的不够好，在以后的教学中要经常注意这方面的问题，也培养学生细心的好习惯。