高中物理人教版（新课程标准）选修1选修1-1 2.2 电流的磁场教学设计

1.2
电流的磁场
【教材分析】
本节课是人教版高中物理选修1-1中第二章第二节的内容，主要讲的是电流的磁场，奥斯特实验在初中课本做过，为了增加学生的感性认识，还是要重新做一遍，并介绍奥斯特实验对揭示电磁规律的作用和意义。磁感线的方向与电流的方向间的关系用安培定则是本单元的难点内容，作为教师要通过一定量的练习使学生掌握安培定则，并指出安培定则是从实验中概括出来。
【学情分析】?
高二学生普遍物理基础比较弱，动手操作实验能力有所欠缺，而在教学时设计了比较基础的学生实验，让学生亲自体验。而在学习电流磁场的磁感线分布时，学生会感到有一些困难，因为学生对磁感线的空间分布还缺乏准确的理解，教师尽量在课堂上做一些简单的演示实验，引导学生认真观察，帮助学生正确的理解磁感线的空间分布情况，提高学生的空间想象力。
【知识与技能目标】?
（1）了解奥斯特实验，知道通电导体的周围存在磁场。
(2)
会用磁感线描绘直线电流，环形电流和通电螺线管周围的磁场。
（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。
【过程与方法目标】
观察和体验通电导体与磁体之间的相互作用，了解电和磁之间的联系。?
【情感态度价值观目标】
通过认识电与磁之间的相互联系，培养学生探索自然界的精神。
【教学重点】
1.知道电流周围有磁场
2.通电导线周围的磁场及安培定则的应用。?
【教学难点】
会用安培定则判定通电直导线，环形电流和通电螺线管周围磁场的方向。
【教学方法】
合作探究、讨论、讲授、练习
【教具】
多媒体课件，硬直导线，环形导线，螺线管，干电池，小磁针，铁屑，开关，导线等
【教学过程】
导入新课：
演示实验1：把小磁针放在条形磁铁的周围。
[问题设计]
1.当把小磁针放在条形磁体的周围时，观察到什么现象？其原因是什么？
学生活动：认真观察实验，
现象:是小磁针发生偏转，结合上节课所学，学生很容易得其原因是受到磁力的作用而发生偏转。
2．小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？
其他物质能不能产生磁场呢？
（教师进一步提问，引入演示实验2）
演示实验2：将一根与电源、开关相连接的直导线用架子架高，沿南北方向水平放置．将小磁针平行地放在直导线的上方和下方。
[问题设计]
1.请观察直导线通电，断电时小磁针的偏转情况
2.通过这个现象可以得出什么结论呢？
学生活动：观察、思考、分析、得出结论
现象：小磁针靠近通电导体，小磁针发生偏转，
结论：说明电流周围和磁体周围一样存在磁场。
教师活动：以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫做奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场，本节课我们就主要研究电流的磁场。
新课教学：
一．电流的磁效应
(1)电流能够产生磁场，这个现象叫做电流的磁效应．
(2)电流的磁效应是丹麦物理学家
奥斯特
于1820年发现的．
二．电流的磁场
我们知道，磁场是有方向的，那么电流周围的磁场方向是怎样的呢？它与电流的方向有没有关系呢？
重做上面的演示实验2，
[问题设计]
请观察当电流的方向改变时，小磁针N极的偏转方向是否发生变化．观察到什么现象？这说明什么？
学生活动：观察，思考，分析讨论得出结论
现象：当电流方向改变时，小磁针N极的偏转方向发生改变。
结论：电流方向与磁场的方向有关。
合作探究：
（1）直线电流周围的磁场
观看视频实验1：观察直线电流磁感线的形状
使直导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，同时给导线通电。
现象：直线电流磁场的磁感线是围绕导线的一些同心圆，这些同心圆内密外疏。
观看演示实验2.
观察通电直导线周围小磁针静止时N极指向，进一步理解通电直导线周围磁场的方向特点
视频演示实验：通电直导线周围磁场的分布
通过视频演示，再次加深学生对通电直导线周围磁场分布的特点。
如何判断通电直导线周围的磁场？
（指导学生阅读课文P29页最后一段。）
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（右手螺旋定则）
绘图说明：
1.
“×”表示磁场方向垂直纸面向里，“·”表示磁场方向垂直纸面向外．
2.“”表示电流方向垂直纸面向里，“”表示电流方向垂直纸面向外
直线电流的磁场的几种图：
思考：如果把导线做成环形，那么通电时产生的磁场是什么样的呢？
（2）环形电流的磁场
观看视频演示实验1：观察环形电流磁感线的形状
使环形导线穿过一块硬纸板，在硬纸板上均匀地撒一层细铁屑，轻敲硬纸板，且给导线通电。
现象：环形电流的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形导线的中心轴线上，磁感线和环形导线的平面垂直。
实验2：观察通电环形导线周围小磁针静止时N极指向，进一步理解通电直导线周围磁场的方向特点
观看视频演示实验3:环形电流的立体磁感线（）再次加深学生对环形电流周围磁场分布的特点）
采用什么办法可以很简便地判定环形电流的磁场呢？
判定方法：安培定则--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中心轴线上的磁场方向，即安培定则（右手螺旋定则）。
安培定则
环形电流的磁场的几种图：
思考：奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场，其中有一种在后来的生产实际中用途最大，那就是将导线弯成螺线管再通电。那么，通电螺线管的磁场是什么样的呢？
（3）通电螺线管周围的磁场
演示实验1：观察通电螺线管的磁感线形状
在纸板上均匀地撒些铁屑，给螺线管通电，轻敲纸板，请观察铁屑的分布情况，并与条形磁体周围的铁屑分布情况对比。同学们观察到什么现象？
现象：（1）外部的磁场：与条形磁铁外部的磁感线相似；内部的磁场：通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似，螺线管的两端可以看做条形磁铁的两极，它们的极性可以从实验中小磁针的指向来确定
演示实验2：通电螺线管内外小磁针的指向
采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？同学们看书P30页最后两段、弄清安培定则判如何判定通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系。
判定方法：用右手握住螺线管，让弯向的四指所指的方向跟电流的方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。
通电螺线管磁场的几种图：
课堂小结：
回顾提问：
通过这节课你学到了哪些新知识？
【设计意图】?帮助学生梳理知识，补充遗漏。
一、电流的磁效应：电流也能产生磁场。这个现象称为电流的磁效应。
二、电流磁场的方向：由安培定则（也叫右手螺旋定则）确定
1、直线电流：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：大拇指所指的方向就是环形导线中心
轴线上磁感线的方向。
3、通电螺线管：类似环形电流、条形磁铁。分别类似小磁针、条形磁铁
布置作业：
P31-P32
问题与练习
第1，2,3,4题
巩固练习：
1．思考判断
(1)奥斯特发现了电流的磁效应．
(√)
(2)电流的磁效应揭示了电与磁的联系．
(√)
(3)奥斯特做电流的磁效应实验时，通电直导线应东西放置效果最好．(×)
(×)
(4)直线电流磁场的磁感线是以导线为圆心的一些同心圆．
(√)
(5)通电螺线管内部的磁场方向是从N极到S极．
(×)
(6)磁感线是闭合的曲线，没有起点和终点．
(√)
2.在奥斯特实验中,
小磁针N极怎样偏转?为什么?
3.如图所示，环形导线周围有三只小磁针a、b、c，闭合开关S后，三只小磁针N极的偏转方向是
(
)
A．全向里
B．全向外
C．a向里，b、c向外
D．a、c、向外，b向里
4.
根据已知条件标出下图中小磁针的N、S极。
【设计意图】通过练习检查学生所学知识。
教学反思：本节课的教学重点在于奥斯特实验和通电螺线管外部的磁场，它是我们后续学习电磁感应的基础，难点是用安培定则判断螺线管磁极和电流方向。奥斯特实验和安培定则的内容，在无法在教室内做实验的情况下，适用多媒体播放演示直线电流，环形电流，螺线管的磁场的空间分布，让学生有一个立体的感觉，取得较好的成效，学生掌握情况较好，但由于学生动手操作能力欠缺，使得前面学生实验使用的时间过长，导致后面巩固练习部分时间比较紧张，因此课后应增加练习，巩固知识。