第八章 8.2电流的磁场
一、教学任务分析
磁是初中阶段的基本知识之一,本节教学所揭示的电与磁间的内在联系。磁场、通电螺线管周围的磁场是本节教学的重点。
学习本节内容需要以生活中的磁现象为基础,了解磁体、磁极,然后建立磁场概念。知道电流周围存在磁场后,进一步探究通电螺线管周围的磁场,学习右手螺旋定则。
学生在《科学》的学习中获得了磁体、磁极的有关知识,但对磁场、电流周围的磁场等缺乏理性认识。本节教学让学生在感受磁现象的过程中,知道磁体、磁极和磁极间作用规律等知识。通过小组实验、讨论、交流,建立磁场概念。在认识电流的周围能产生磁场后,通过猜想、假设、验证和归纳,探究决定通电螺线管两端极性的因素,并知道右手螺旋定则。
本节教学要求学生主动参与,在实验、讨论形成规律的过程中,感受“猜想、假设、验证和归纳”的探究方法和透过现象看本质的思维方法。在探究的过程中,增强互相合作与交流的意识,养成勇于质疑、大胆想象和尊重事实的科学态度。通过生活实践与物理知识相联系的过程,感受物理知识在生活中的广泛应用。通过了解中国古代对磁现象的认识和运用,提高学习物理的兴趣,并激发民族自豪感。
二、教学目标
1、知识与技能
⑴ 知道磁体、磁极、磁场、磁感线。
⑵ 知道奥斯特实验,理解电流周围存在磁场。
⑶ 知道通电螺线管对外相当于一个条形磁铁。
⑷ 会用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁极或通电螺线管的电流方向。
2、过程与方法
⑴ 通过研究磁场的活动,感受“实验、观察、分析、归纳”的科学研究方法。
⑵ 经历用铁屑显示磁场分布的观察过程,引入磁感线,感受建立模型的方法。
⑶ 经历探究“决定通电螺线管两端极性的因素”,感受猜想、假设、验证和归纳的研究方法。
3、情感、态度与价值观
⑴ 通过了解我国古代对磁现象的认识、运用以及磁与现代生产生活的密切联系,激发民族自豪感,并感受物理知识与社会发展的紧密性。
⑵ 通过了解地磁保护、动物罗盘等实例,懂得人与自然的和谐。
⑶ 通过探究“决定通电螺线管两端极性的因素”,增强协作意识,养成勇于质疑、大胆想象和尊重事实的科学态度。
三、教学重点和难点
重点:通电螺线管周围的磁场。
难点:探究“决定通电螺线管两端极性的因素”。
四、教学资源
1、学生实验器材:条形磁铁、小磁针、铜条、铁屑、直导线一根、大铁钉一根、干电池两节、小磁针一个、导线若干根等。
2、演示实验器材:条形磁铁、蹄形磁铁、大头针、磁场立体分布演示仪、电源、螺线管、导线若干、条形磁铁、细铁屑、白纸等。
3、自制模拟演示PPT幻灯片。
五、教学设计思路
本设计的内容包括磁体、磁场和电流产生的磁场等两部分内容。
本设计的基本思路是:从生活中的磁现象入手,在感受磁现象的活动后,完善对磁体、磁极的认识。再由“磁体间的相互吸引或排斥作用,并不需要直接接触”引入磁场。通过实验研究,认识磁场是有方向和强弱的。通过观察磁体周围的铁屑分布,感受磁感线模型的建立。通过思考磁浮列车运行时磁性的提供,提出问题。在学生观察通电导线周围存在磁场之后,引入并演示通电螺线管周围磁场的分布情况,然后探究决定通电螺线管两端极性的因素,并学会运用右手螺旋定则。
本设计要突出的重点是:磁场。方法是:通过实验、观察、分析、归纳的方法建立概念。通过对比“铝条、磁铁周围的小磁针的偏转情况”,认识磁体周围存在磁场,知道“磁体间的相互作用是通过磁场发生”。通过观察磁体周围小磁针的N极指向,了解磁场方向。随后在磁极的基础上分析得出磁场的强弱分布是不均匀的。进一步通过演示实验,认识磁场的分布是立体的。然后,在认识“磁场是看不见、摸不着的物质”的基础上,通过观察磁体周围的铁屑分布情况,建立磁感线模型,进一步认识磁场。最后通过地磁场的介绍,巩固磁场概念。
本设计要突出的另一个重点和要突破的难点是:探究决定通电螺线管两端极性的因素。方法是:通过实验、观察、对比、分析和归纳的方法认识通电螺线管两端极性由电流方向决定。首先通过观察通电螺线管周围的铁屑分布情况,知道其周围磁场与条形磁铁相似。随后,在学生自己动手制作螺线管基础上,利用磁极间相互作用判断出通电后螺线管两端的极性,继而思考决定通电螺线管两端极性的因素。然后,通过多媒体模拟演示螺线管中的电流方向,解决“电流方向不是单纯的电源正、负极方向或者是流入、流出螺线管的电流方向”的思维障碍,最后得出“螺线管的极性由其电流的环绕方向决定”的结论。
完成本设计的内容约需2课时。
六、教学流程
1、教学流程图
通电螺线
管的磁场
右手螺
旋定则
活动Ⅷ
巩固
活动Ⅲ
学生实验3
磁场
磁化
磁体
磁极
活动Ⅰ
学生实验1
情景Ⅰ
视频1
情景Ⅱ
演示实验
1
活动Ⅱ
学生实验
2
情景Ⅲ
演示实验
2
活动Ⅳ
交流收获
磁感线
地磁场
情景Ⅳ
视频2
活动Ⅵ
演示实验3
情景Ⅴ
视频3
活动Ⅴ
学生实验
4
电流的磁效应
活动Ⅶ
学生实验
5
情景Ⅵ
视频4
2、教学流程图说明
情景Ⅰ 视频1
从司南到银联卡,记载了人类对磁的应用,引入课题。
活动Ⅰ 学生实验1:感受磁现象。
学生利用条形磁铁、小磁针、铜条、铁钉、铁屑等进行实验,感受磁现象,并交流。
情景Ⅱ 演示实验1:磁化。
观察:没有磁性的铁钉获得磁性的过程。
活动Ⅱ 学生实验2:磁体周围存在磁场。
观察:铝条、磁铁周围的小磁针的偏转情况。
情景Ⅲ 演示实验2:磁体周围磁场的立体分布。
观察:磁体周围小磁针的偏转情况。
活动Ⅲ 学生实验3: 感受磁感线模型的建立。
观察:磁体周围的铁屑分布情况。
情景Ⅳ 视频2:地磁场和磁偏角
观察:视频和PPT,了解地磁场和磁偏角。
活动Ⅳ 交流收获
学生交流本节课的收获。
情景Ⅴ 视频3:磁浮列车磁性的获得。
引出新课。
活动Ⅴ 学生实验4:电流周围存在磁场。
观察:通电直导线周围的小磁针;改变直导线中的电流方向,小磁针的偏转情况。
情景Ⅵ 演示实验3:通电螺线管周围的磁场分布。
观察:通电螺线管周围铁屑的分布情况。
活动Ⅵ 学生实验5:绕制螺线管,并判断它通电时两端的极性情况。
利用大铁钉、直导线,绕制螺线管,并交流两种不同螺线管的绕法。
活动Ⅶ 观察:探究决定通电螺线管两端极性的因素。
通过小组设计实验,交流与讨论得出决定通电螺线管两端极性的因素。
活动Ⅷ 巩固练习。
3、教学的主要环节 本设计可分为两个主要环节
第一环节,自主活动、研究磁场。 通过学生实验活动,建立磁场的概念。
第二环节,自主活动、探究决定通电螺线管两端极性的因素。 通过小组设计实验,交流与讨论得出决定通电螺线管两端极性的因素。
七、教案示例
第一课时
(一)引入
1.视频:生活中的磁应用。
从司南到银联卡,磁和我们生活密不可分,对于“磁”,我们了解多少?引入课题“磁”。
2.学生交流有关磁现象或其应用。
(二)新课
3.磁体、磁极
⑴ 学生实验1:感受磁现象。
学生利用条形磁铁、小磁针、铜条、铁钉、铁屑等进行实验,感受磁现象,并交流。
a、现象:条形磁铁(或小磁针)能吸引铁钉、铁屑,但不能吸引铜条或铝块。
结论:把物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质称为磁性,具有磁性的物体称为磁体。
我国古书《吕氏春秋》就记载有“慈石召铁”的说法,这是世界上明确提出磁石能吸引铁的最早记载。
b、现象:将条形磁铁平放入撒有均匀铁屑的盒中,发现两端吸引的铁屑多,而中间几乎没有吸引铁屑。
结论:磁体上磁性最强的部分称为磁极。
任何磁体都有两极,将磁体水平悬挂起来,当它静止时,指北的一端称为磁北极(N极),指南的一端称为磁南极(S极)。
公元1405-1433年,郑和使用当时最先进的航海技术,率领庞大船队先后七下西洋。
c、现象:磁极间存在相互吸引或排斥作用。
结论:同名磁极之间相互排斥,异名磁极之间相互吸引。
思考:磁浮列车是如何悬浮起来的?
通过PPT模拟磁浮列车和轨道的磁极极性情况,展示同名磁极之间相互排斥或异名磁极之间相互吸引,两种不同模式的磁浮列车。
4.磁化
演示实验1:磁化。
观察:没有磁性的铁钉获得磁性的过程。
结论:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程称为磁化。
北宋初出现可利用人工磁化方法制成指南鱼。在欧洲使用同样的磁化方法要比我们晚四百多年。
5.磁场、磁感线。
⑴ 学生实验2:观察铝条、磁铁周围的小磁针的偏转情况。
学生交流结论:铝条周围不存在磁场;磁体周围存在磁场。
磁场是一种看不见、摸不着的物质。
⑵ 演示实验2:观察磁体周围小磁针的偏转情况。。
磁体周围的磁场是立体分布的。
⑶ 学生实验3:观察磁体周围的铁屑分布情况。
学生交流,并描述铁屑分布情况,感受磁感线模型的建立。
磁体周围的铁屑好象是一个个小磁针,首尾相连,铁屑分布的疏密程度反映了磁场的强弱。我们根据铁屑的分布情况,可以画出一条条曲线,来描述磁场。这些曲线称为磁感线。
a、磁感线是一条条带箭头的假象曲线。
b、磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱。
c、在磁体外部磁感线总是从磁体的N极出来再由S极进入。
⑷ 地磁场
a、地磁场的磁极。
b、磁偏角,沈括《梦溪笔谈》,最早发现磁偏角现象。
c、地磁场在地球周围形成磁性保护层,使地球避开太阳风所带来的带电微粒。
信鸽根据利用地磁场的方向准确找到几千千米以外的地方(人与自然和谐)。
(三)运用巩固
5. 交流收获
第二课时
(一)引入
1.视频3:磁浮列车磁性的获得。
2.问题:磁浮列车的磁性是如何获得,难道长长的铁轨就是由一根磁体制成的吗?
(二)新课
3.电流磁效应
⑴学生实验4:
a观察:通电直导线周围小磁针。
b观察:改变直导线中的电流方向,小磁针的偏转情况。
结论:电流周围存在磁场,通电直导线周围的磁场方向与电流方向有关。
⑵介绍奥斯特实验。
⑶通电直导线所产生的磁性很弱,有办法增强它的磁性吗?
4.通电螺线管
⑴将一根直导线一圈圈的绕制成线圈,等于多根导线并接,增强了磁性,这样的线圈叫螺线管。
⑵演示实验3:观察通电螺线管周围铁屑的分布情况。
通电螺线管周围的磁场分布和条形磁铁周围的磁场类似。
⑶学生实验5:绕制螺线管,并判断它通电时两端的极性情况
学生分析与交流:通电螺线管两端极性可能跟电源的正、负极的方向有关,也可能跟螺线管的绕法有关。
⑷视频4:通电螺线管中的电流方向。
电流方向是指螺线管内的电流环绕方向。
结论:通电螺线管两端的极性由电流方向决定。
⑸如何判断通电螺线管两端的极性?。
结论:右手螺旋定则。
教学反思:
1、本节课内容增加了许多学生能亲自探究的实验让学生动手去体验、讨论、分析、猜想和实验,从而体现了物理课程的构建,注重让学生经历从自然到物理,从生活到物理的认识过程,经历基本科学探究实践,注重物理学科与其他学科的融合,使学生得到全面发展。也突出了物理课堂的主旋律“活动教学”。
2、本节课的另一个特点是讲练结合,学习新的知识以后及时练习、巩固学习的效果很好。
整节课学生情绪高涨,参与积极,讨论热烈,提高了学生的科学研究能力和增强了学生创新意识,为学生的终身学习打下了基础