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1磁场 磁感线 教学设计
课题 磁场 磁感线 单元 13 学科 物理 年级 高二
教材 分析 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第1节的内容，本节内容多为初中学过的知识，重点是电流的磁效应和磁场概念的形成，可以结合演示实验，对初中知识复习概括并从科学与人文两个角度提升认识，为后续学习打下基础。学生在初中学习奥斯特实验时，可能觉得实验现象很简单，奥斯特也只是碰巧”获得了这个意义重大的发现.教学中要让学生体会到奥斯特发现电流磁效应的历史背景,另外要掌握安培定则,并体会另一种形式的安培定则判定：让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向，最后需要学生了解电流的磁场的应用。
教学目标与核心素养 一、教学目标1.知道磁体周围存在磁场。 2.知道磁感线可用来形象地描述磁场，知道磁感线的方向是怎样规定的。3.掌握安培定则。 二、核心素养物理观念：培养学生相互作用的物理观念。科学思维：通过“用细铁屑模拟磁体的磁场”“感受磁场的强弱”等实验，提高收集信息和处理信息，得出物理结论，分析和解决问题的能力。科学探究：通过对磁感线和磁场的学习，了解物理模型在物理学发展中的作用。 科学态度与责任：通过了解我国古代对磁的研究方面取得的成就，进一步提高学习物理的兴趣。
重点 电流的磁效应和磁场概念的形成。
难点 安培定则
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 关于磁性的问题，我国在很早的时候就有了记载，早在春秋战国时代就有了关于磁石的记载和描述；到了东汉时代我国就有了“司南”的记载。出示图片:司南你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？今天我们首先来学习电和磁有哪些联系。 学生观察图片 为本节的课题做铺垫
讲授新课 一、电和磁的联系 1.磁极与电荷 （1）磁极与电荷 自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。 （2）相互作用规律：同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。2.奥斯特实验 1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。出示图片：奥斯特实验视频 奥斯特实验表明：通电导线周围存在着磁场，对小磁针有力的作用。同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。 奥斯特的发现揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。 安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”二、磁场思考讨论:磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过什么发生的？出示视频：磁极间的相互作用 （1）磁极间的相互作用—同名磁极相斥，异名磁极相吸，磁极间的相互作用是通过磁场发生的。（2）通电导线对磁体的作用 电流的磁效应：电流通过导体时，导体周围存在磁场的现象叫电流的磁效应。（3）磁体对通电导线的作用把一段直导线悬挂在蹄形磁体的两极间，通以电流，导线就会移动，说明磁体对通电导线有力的作用。 磁体对通电导线的作用是通过磁场发生的。磁体对通电导线产生作用力（4）通电导线之间的力的作用如图所示，通电导线之间的力的作用：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥，电流之间的相互作用是通过磁场发生的。磁场不仅存在于磁体周围，还存在于电流周围。电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的，通过类比，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用也是通过磁场而发生的。1．磁场概念 磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。 2．磁场的基本性质 对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。 磁场尽管看不见，摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质，并且也都是在跟别的物体发生相互作用时表现出自己的特性。那么，我们如何来形象地描述磁场呢？三、磁感线 1.磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向（小磁针静止时北极的指向）为该点的磁场方向。实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布。演示 观察常见磁场的分布演示1：直线电流周围磁场分布 出示图片：通电直导线周围磁场中细铁屑的分布在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑就在磁场里磁化成了“小磁针”。轻敲玻璃板，观察被磁化铁粉的排列情况。实验现象：直线电流周围的磁场呈同心圆状分布，且越靠近直导线的地方磁场越强。演示2：条形、蹄形磁体周围的磁场分布视频出示图片：条形、蹄形磁体的磁场 2.磁感线：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致， 这样的曲线就叫作磁感线。出示图片：条形磁体、蹄形磁铁的磁感线 磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。靠近磁极处的磁感线分布密集，远离磁极处的磁感线分布较稀疏。三、安培定则 1.直线电流磁场的磁感线分布 直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。出示图片：不同方向的直线电流的磁感线实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则来判断。出示图片：安培定则 安培定则（右手螺旋定则） 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。2. 环形电流磁场的磁感线分布知识回顾：初中是怎样判断通电螺线管的磁场方向的？出示图片：通电螺线管的磁场 用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。出示图片：环形电流的磁场电螺线管可以看作许多匝环形电流串联而成。如图是环形电流的磁场的磁感线分布。出示图片：安培定则安培定则：让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。3.电流的磁场的应用 与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。出示图片：电动机、发电机、电磁起重机、电磁继电器 近些年来，随着超导、新材料等技术的运用，人们可以较方便地获得大电流和强磁场。利用磁场与电流之间的相互作用，人们发明了磁浮列车、电磁弹射装置等。出示图片：磁浮列车 科学漫步1.安培的“分子电流”假说 他认为，在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。出示图片：环形电流的磁极2.请用安培的假说解释磁化现象。出示图片：未被磁化的铁棒一根铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性。出示图片：被磁化的铁棒 当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁性，形成磁极。磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变得杂乱无章了。课堂练习1．丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应，下列说法正确的是( ) A．奥斯特在实验中观察到电流磁效应，揭示了电磁感应定律 B．将直导线沿东西方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动 C．将直导线沿南北方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动 D．将直导线沿南北方向水平放置，把铜针(用铜制成的指针)放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，铜针一定会转动答案：C 2．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是（ ） A．任意两条磁感线不相交，两条电场线也不相交 B．电场线和磁感线都是闭合曲线 C．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线 D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方， 同一试探电荷所受的磁场力也越大答案：A3.下列关于磁场的说法中,正确的是 ( ) A．磁场跟电场一样,是人为假设的 B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场 C．指南针指南说明地球周围有磁场 D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都 是通过磁场发生的 答案： BCD4．如图所示，长直导线中有从A到B的电流，C为导线正下方的一点，则该电流在C处产生的磁场方向是（ ） A．向右 B．向左 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里答案：D拓展提高1.如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中有电流时，小磁针会发生偏转。首先观 察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是（ ） A．物理学家伽利略，小磁针的N极垂直转向纸内 B．天文学家开普勒，小磁针的S极垂直转向纸内 C．大物理学家牛顿，但小磁针静止不动 D．物理学家奥斯特， 小磁针的N极垂直转向纸内答案：D2.关于电流的磁场，下列说法中正确的是( ) A．直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上 B．直线电流的磁场的磁感线是一些同心圆，离导线越远磁感线越密 C．通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相似，但管内无磁场 D．通电螺线管的环形电流和直线电流的磁场方向可用安培定则判断答案：D3.如图示，点P在与通电直导线垂直的圆周面上， 则P点的磁场方向为( ) A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外 C．水平向左 D．水平向右答案：D 阅读课文了解电和磁的联系并总结 观察奥斯特实验视频说出结论 学生思考讨论磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过什么发生的？ 理解磁场概念和磁场的基本性质 学生观察直线电流周围磁场分布，并说出实验现象 学生观察条形、蹄形磁体周围的磁场分布视频，总结磁感线的概念 观察图片 学生回忆初中判断通电螺线管的磁场方向 学生观察图片并记忆安培定则 阅读课文 学生练习 锻炼学生的自主学习能力和总结能力 锻炼学生的观察能力 掌握磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。 让学生进一步理解磁场 锻炼学生的观察总结能力 锻炼学生的观察总结能力 掌握改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。 温故而知新 掌握安培定则为灵活应用打下基础 拓展学生的知识面 巩固本节的知识
课堂小结 1.磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。 2．磁场的基本性质是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。 3. 磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。 4. 环形电流安培定则 让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、电和磁的联系 奥斯特实验表明：通电导线周围存在着磁场。 二、磁场 1．磁场概念 磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。 2．磁场的基本性质 对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。三、磁感线 1.磁场的方向：在磁场中的小磁针北极受力的方向为该点的磁场方向。 2. 磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。 四、安培定则 1.直线电流安培定则（右手螺旋定则） 2. 环形电流安培定则
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磁场 磁感线
人教版高中物理 必修3
新知导入
关于磁性的问题，我国在很早的时候就有了记载，早在春秋战国时代就有了关于磁石的记载和描述；到了东汉时代我国就有了“司南”的记载。
今天我们首先来学习电和磁有哪些联系。
你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？你知道电和磁有怎样的联系吗？
司南
新知讲解
一、电和磁的联系
1.磁极与电荷
（1）磁极与电荷
自然界中的磁体总存在着两个磁极，自然界中同样存在着两种电荷。
（2）相互作用规律：同名磁极或同种电荷相互排斥，异名磁极或异种电荷相互吸引。
新知讲解
2.奥斯特实验
1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。
奥斯特实验表明：通电导线周围存在着磁场，对小磁针有力的作用。
新知讲解
同年7月发表论文，宣布发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。
奥斯特的发现揭示了电与磁的联系，打开了电磁学领域的一扇大门，使人类对磁与电现象的研究进入了一个新的发展时期。
安培写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”
新知讲解
二、磁场
思考讨论:磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过什么发生的？
（1）磁极间的相互作用—同名磁极相斥，异名磁极相吸，磁极间的相互作用是通过磁场发生的。
新知讲解
通电导线对磁体的作用是通过磁场发生的。
（2）通电导线对磁体的作用
电流的磁效应：电流通过导体时，导体周围存在磁场的现象叫电流的磁效应。
新知讲解
把一段直导线悬挂在蹄形磁体的两极间，通以电流，导线就会移动，说明磁体对通电导线有力的作用。
磁体对通电导线的作用是通过磁场发生的。
（3）磁体对通电导线的作用
新知讲解
（4）通电导线之间的力的作用
如图所示，通电导线之间的力的作用：同向电流互相吸引，异向电流互相排斥，电流之间的相互作用是通过磁场发生的。
磁场不仅存在于磁体周围，还存在于电流周围。
新知讲解
电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的，通过类比，磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用也是通过磁场而发生的。
新知讲解
1．磁场概念
磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。
2．磁场的基本性质
对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
磁场尽管看不见，摸不着，但它与电场类似，都是不依赖于我们的感觉而客观存在的物质，并且也都是在跟别的物体发生相互作用时表现出自己的特性。那么，我们如何来形象地描述磁场呢？
新知讲解
三、磁感线
1.磁场的方向：在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向（小磁针静止时北极的指向）为该点的磁场方向。
实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布。
新知讲解
演示 观察常见磁场的分布
演示1：直线电流周围磁场分布
在条形磁体上方放置一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑就在磁场里磁化成了“小磁针”。轻敲玻璃板，观察被磁化铁粉的排列情况。
通电直导线周围磁场中细铁屑的分布
新知讲解
实验现象：直线电流周围的磁场呈同心圆状分布，且越靠近直导线的地方磁场越强。
演示2：条形、蹄形磁体周围的磁场分布视频
新知讲解
2.磁感线：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致， 这样的曲线就叫作磁感线。
新知讲解
条形磁体的磁感线
蹄形磁铁的磁感线
磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。靠近磁极处的磁感线分布密集，远离磁极处的磁感线分布较稀疏。
新知讲解
三、安培定则
1.直线电流磁场的磁感线分布
直线电流的磁感线是一圈圈的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。
实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向。
新知讲解
直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系可以用安培定则来判断。
安培定则（右手螺旋定则）
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。
新知讲解
2. 环形电流磁场的磁感线分布
知识回顾：初中是怎样判断通电螺线管的磁场方向的？
用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
通电螺线管的磁场
新知讲解
电螺线管可以看作许多匝环形电流串联而成。如图是环形电流的磁场的磁感线分布。
新知讲解
安培定则：让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。
新知讲解
3.电流的磁场的应用
与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。
电动机
发电机
新知讲解
电磁起重机
电磁继电器
新知讲解
近些年来，随着超导、新材料等技术的运用，人们可以较方便地获得大电流和强磁场。利用磁场与电流之间的相互作用，人们发明了磁浮列车、电磁弹射装置等。
磁浮列车
新知讲解
科学漫步
1.安培的“分子电流”假说
他认为，在物质内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
2.请用安培的假说解释磁化现象。
新知讲解
一根铁棒未被磁化的时候，内部分子电流的取向是杂乱无章的，它们的磁场互相抵消，对外不显磁性。
未被磁化
新知讲解
被磁化
当铁棒受到外界磁场的作用时，各分子电流的取向变得大致相同，铁棒被磁化，两端对外界显示出较强的磁性，形成磁极。
磁体受到高温或猛烈撞击时会失去磁性，这是因为激烈的热运动或震动使分子电流的取向又变得杂乱无章了。
课堂练习
1．丹麦物理学家奥斯特在1820年通过实验发现电流磁效应，下列说法正确的是( )
A．奥斯特在实验中观察到电流磁效应，揭示了电磁感应定律
B．将直导线沿东西方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动
C．将直导线沿南北方向水平放置，把小磁针放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，小磁针一定会转动
D．将直导线沿南北方向水平放置，把铜针(用铜制成的指针)放在导线的正下方，给导线通以足够大电流，铜针一定会转动
C
课堂练习
2．下列关于电场线和磁感线的说法中，正确的是（ ）
A．任意两条磁感线不相交，两条电场线也不相交
B．电场线和磁感线都是闭合曲线
C．电场线和磁感线都是电场或磁场中实际存在的线
D．电场线越密的地方，同一试探电荷所受的电场力越大；磁感线分布较密的地方， 同一试探电荷所受的磁场力也越大
A
课堂练习
3.下列关于磁场的说法中,正确的是 ( )
A．磁场跟电场一样,是人为假设的
B．磁极或电流在自己周围的空间会产生磁场
C．指南针指南说明地球周围有磁场
D．磁极对磁极的作用、电流对电流的作用都
是通过磁场发生的
BCD
课堂练习
4．如图所示，长直导线中有从A到B的电流，C为导线正下方的一点，则该电流在C处产生的磁场方向是（ ）
A．向右
B．向左
C．垂直纸面向外
D．垂直纸面向里
A
B
．
C
D
拓展提高
1.如图所示，小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中有电流时，小磁针会发生偏转。首先观 察到这个实验现象的物理学家和观察到的现象是（ ）
A．物理学家伽利略，小磁针的N极垂直转向纸内
B．天文学家开普勒，小磁针的S极垂直转向纸内
C．大物理学家牛顿，但小磁针静止不动
D．物理学家奥斯特， 小磁针的N极垂直转向纸内
D
拓展提高
2.关于电流的磁场，下列说法中正确的是( )
A．直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上
B．直线电流的磁场的磁感线是一些同心圆，离导线越远磁感线越密
C．通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相似，但管内无磁场
D．通电螺线管的环形电流和直线电流的磁场方向可用安培定则判断
D
拓展提高
3.如图示，点P在与通电直导线垂直的圆周面上， 则P点的磁场方向为( )
A．垂直纸面向里
B．垂直纸面向外
C．水平向左
D．水平向右
D
P
课堂总结
1.磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。
2.磁场的基本性质是对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
3. 磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。
4. 环形电流安培定则
让右手弯曲的四指与环形（或螺线管）电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线（或螺线管）轴线上磁场的方向。
板书设计
一、电和磁的联系
奥斯特实验表明：通电导线周围存在着磁场。
二、磁场
1．磁场概念
磁场是存在于磁体或电流周围的一种客观存在的物质。
2．磁场的基本性质
对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。
板书设计
三、磁感线
1.磁场的方向：在磁场中的小磁针北极受力的方向为该点的磁场方向
2. 磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。
四、安培定则
1.直线电流安培定则（右手螺旋定则）
2. 环形电流安培定则
作业布置
课后练习和同步练习
谢谢
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