教科版九年级上册物理 7.2电流的磁场 教案

电流的磁场
教学目标:
1.知道奥斯特实验,理解电流周围存在磁场。
2.知道通电螺线管对外相当于一个条形磁铁,会用安培定则判断通电螺线管的磁极或通电螺线管的电流方向。
3.通过了解物理学史,懂得机遇总是垂青于有准备的人。
4.通过探究通电螺线管磁场的实验,感受实验、观察、分析和归纳的研究方法，增强协作意识。
教学重点：通电螺线管的磁场及其应用。
教学难点：会用安培定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流方向。
教学准备：
教具准备：螺线管模型、多媒体课件
学具准备：分小组每组一根直导线、干电池2-4节、小磁针一枚、大铁钉一枚、0.5米铜导线一根、开关一个、鳄鱼夹导线3根。
教学设计：
一、导入新课
出示多媒体课件：<1>（磁悬浮列车图片）同学们认识这是什么吗？你们都知道磁悬浮列车有哪些优点吗？（它有速度快、爬坡能力强、能耗低的优点，每个座位的能耗仅为飞机的三分之一，并且更安全，更舒适，不用燃油，污染少）。
那么，这样的庞然大物是怎么实现悬浮的呢？（根据磁极间的相互作用的原理制成的）。
也就是说列车底座和导轨可能是由磁体做成的，有这么大的磁体吗？要找这么大的磁体，显然是不现实的。磁悬浮列车的底座和导轨是怎么获得磁性的呢？我们先观察一组图片，（图片）扬声器、电吉他、话筒、电磁起重机、电话导尿管设备的使用均用到了磁，可是这些磁性的获得都离不开电。那么，磁与电究竟有什么关系呢？下面就请同学们自己动手探究一下。
二、新课
1、奥斯特实验
活动一（出示课件）
按活动卡要求分组做实验，教师巡视，实时提出疑问。
活动结束后：哪位同学来描述一下你们小组刚才实验时观察到的现象（小磁针会发生偏转）说明了什么？（电流周围存在磁场）。两次小磁针偏转方向相同吗？（不相同）又说明了什么？（电流周围的磁场方向与电流方向有关）。
我们来小结一下刚才同学们通过实验探究得出的结论（出示课件）：
（1）、导线通电后，使磁针发生偏转，断电后磁针又回到原位，说明通电导线周围存在磁场；
（2）、改变电流方向，磁针偏转方向改变，说明磁场方向跟电流方向有关。
其实，任何通电导线周围都有磁场，我们把这种现象称为电流的磁效应。
磁悬浮列车就是依靠电流获得强大磁性的。当磁悬浮列车在导轨上运动时，主控室就一段一段地给导轨通电，当列车过了某一段导轨后，就将这段导轨的电流关掉，这样即使列车获得了磁性，又节省了能源。
这节课我们主要研究的主要内容就是电流周围的磁场。
在人类历史上，人们认识到电与磁之间存在联系的过程是漫长的。最初只有少数科学家坚信电和磁之间存在联系，丹麦物理学家奥斯特就是其中之一。（出示课件）1820年奥斯特在一次讲课时，无意中发现，当接通电源时，导线下方的小磁针转动了一下，这一不显眼的现象并没有引起现场其他人的注意，但奥斯特却异常兴奋，接着他对此进行了深入研究，终于用实验证实了通电导体周围存在磁场的科学结论。
刚才我们做的实验就是奥斯特1300多年前做过是实验，成为奥斯特实验，他的这一重大发现，轰动了科学界，使电磁学进入了一个新的发展时期。奥斯特这一发现，是他一直坚信电和磁之间存在一定联系的结果，可见机遇总是垂青于有准备的人，所以这一不显眼的现象，才会引起奥斯特是注意。说这一现象不显眼，也反映出单根通电导线周围的磁场比较弱，那么有什么办法来增强导线周围的磁场呢？
2、（活动二）探究通电螺线管周围的磁场
（1）、引入
在奥斯特实验的基础上，人们想到了将单根导线绕成线圈后通电（出示实物），像这样把单根导线绕成的线圈称为螺线管，各条导线周围产生的磁场叠加在一起，磁场就会强的多。（用一根绕好的螺线管演示）：在他周围均匀的撒些铁屑，接通电源，仔细观察铁屑的分布情况，你有什么发现吗？与什么周围的磁场分布情况相似？（条形磁铁）
（课件出示）通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场一样。
（2）、制作螺线管：用桌上实验盘里的铁钉和导线绕制一个螺线管，进一步研究螺线管的磁场，学生分组动手操作。强调：绕线要紧密，再收集两个小组绕制的螺线管，在展示台上比较，螺线管的绕制方法是否一样。
（展示活动二）
a.用铁钉和导线绕制螺线管，在作图中画出螺线管的绕法。
b.再接通电源，标出电源的正负极方向和螺线管中的电流方向。
c.借助小磁针判断你螺线管的磁极。
(在展示台上放好两张卡片，分别在屏幕上指导绕线方法和标出电流方向这就是用图示的方法表示通电螺线管的样子。)
（3）.刚才我们通过实验发现通电螺线管外部磁场相当于一个条形磁体的磁场，那么它也应该有两个磁极，用什么方法可以判断磁极呢？（利用磁极间的相互作用，用一个已知磁性的磁体靠近螺线管一端，根据磁体的指向性用悬挂法等）
下面就请同学们给自制的螺线管通电，利用小磁针判断磁极，按实验的实际情况把电源正负极、电流方向、磁极情况记录在活动卡上。（学生操作，教师指导，并适时观察手机几个小组的实验活动卡分析卡片上的记录的正误。）
（4）.比较其中的两个通电螺线管的记录情况，电源正负极不同，电流方向不同的结果。得出通电螺线管的极性可能与电流方向有关。
再观察一下，有没有其他因素影响通电螺线管的极性呢？
（5）.<课件出示动态的通电螺线管>,四个不同的螺线管，让学生观察、比较，得出：可能与电流方向、绕线方法有关。
我们选出极性相同的两幅图进行比较，强调学生注意观察有什么共同点（电流情况），可得出：也就是电流环绕方向相同，所以说，前面我们得出的通电螺线管两端极性与电流方向和绕线方法有关，只是一个表象，而真正影响通电螺线管极性的是电流的环绕方向。（课件：结论：通电螺线管两端的极性由电流的环绕方向决定）。
3．安培定则
现在给你这样一些通电螺线管，你能很快的确定它的哪端是N极，哪端是S极吗？(学生发言，教师引导，逐一出示课件讲述。学生发言后，引导他们用右手握住通电通电螺线管，看有没有什么发现。假设用右手握住螺线管，弯曲的四指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。同时演示课件图片)同学们再检查一下你刚才的判断是否正确。
（课件出示安培定则）归纳：大家会用右手判断通电螺线管的N极了，这种方法实际上是在奥斯特发现电流的磁效应以后，法国物理学家安培又做了大量的实验，研究出了通电螺线管的极性与电流方向的关系，并总结了安培定则，又称为右手螺旋定则。同学们也可以用安培定则判断已知极性的通电螺线管中电流的方向，还可以判断通电螺线管周围小磁针的偏转方向，以及电源的正负极……
三、当堂练习：标磁极，标电流方向，逐一评讲（课件出示题目）
四、课堂小结：哪位同学小结一下这节课我们学习的内容。然后教师再归纳一下，并完善板书。
师：我们今天研究的通电螺线管是绕在铁钉上的，其实像这样中间带有铁芯的通电螺线管我们称它为电磁铁，今天用它是为使通电螺线管的磁性增强，便于我们观察。那么电磁铁又会对我们的生活和生产带来哪些方便，电与磁之间为什么会存在这样的联系？请同学们带着这些疑问在课外去查阅资料进行进一步的学习。
电流的磁场
奥斯特实验
电流周围存在磁场
电流周围的磁场方向与电流方向有关
通电螺线管周围的磁场
与条形磁体的磁场一样，它两端的极性由电流方向决定
安培定则（又称为右手螺旋定则）