2019-2020年高中物理 3.2《磁感應(yīng)強(qiáng)度》教案（3） 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 3.2《磁感應(yīng)強(qiáng)度》教案（3） 新人教版選修3-1 （一）課標(biāo)要求 會(huì)判斷幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)的方向；能用安培定則判斷磁場(chǎng)方向。 （二）設(shè)計(jì)理念 將課程目標(biāo)的三個(gè)維度融入教學(xué)過(guò)程中，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的重要性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)直觀的感受幾種磁場(chǎng)的分布情況，進(jìn)而用安培定則進(jìn)行判斷，了解電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在日常生活中的應(yīng)用。 （三）教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道什么叫磁感線；會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng) （2）知道幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)及其磁感線空間分布的情況； （3）會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的磁場(chǎng)方向； （4）知道安培分子電流假說(shuō)，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象。 2、過(guò)程與方法 （1）培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析的能力； （2）運(yùn)用類比的方法掌握描述磁場(chǎng)的方法——磁感線。 （3）提高學(xué)生的空間想象能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 （1）培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神； （2）了解物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題，有樂(lè)于探索的精神。 （四）重難點(diǎn)分析 1、教學(xué)重點(diǎn) （1）認(rèn)識(shí)幾種常見(jiàn)的磁體及其磁場(chǎng)分布； （2）學(xué)習(xí)使用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向。 2、教學(xué)難點(diǎn) （1）會(huì)用安培定則判斷直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場(chǎng)方向。 （五）實(shí)驗(yàn)儀器 模擬磁感線演示儀、條形磁鐵、蹄形磁鐵、小磁針、直導(dǎo)線、環(huán)形導(dǎo)線、漆包線圈、干電池 引入： 磁感線 （六）教學(xué)流程圖 演示實(shí)驗(yàn) 條形磁鐵磁場(chǎng)分布 演示實(shí)驗(yàn) 通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)分布 蹄形磁鐵磁場(chǎng)分布 演示實(shí)驗(yàn) 學(xué)生實(shí)驗(yàn) 環(huán)形電流磁場(chǎng)分布 演示實(shí)驗(yàn) 通電螺線管磁場(chǎng)分布 安培分子電流假說(shuō) 課后活動(dòng) （七）教學(xué)過(guò)程 1、課題引入 ［講解］通過(guò)之前的學(xué)習(xí)，我們認(rèn)識(shí)了生活中的磁現(xiàn)象和電流的磁效應(yīng)，知道存在我們周圍的磁場(chǎng)有強(qiáng)弱之分，可用磁感應(yīng)強(qiáng)度來(lái)描述。 ［提問(wèn)］同時(shí)我們知道，磁場(chǎng)是客觀存在的，但卻看不見(jiàn)、摸不著，有什么方法可以科學(xué)直觀地反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱程度呢？ （學(xué)生活動(dòng)：思考討論） 2、新課教學(xué) ［提問(wèn)］大家回想一下學(xué)習(xí)電場(chǎng)的時(shí)候是如何形象直觀地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度？ （學(xué)生活動(dòng)：回憶作答） 到此，大家能否仿照描述電場(chǎng)的方法來(lái)描述磁場(chǎng)呢？ （學(xué)生活動(dòng)：討論作答） ［課件］如果在磁場(chǎng)中畫(huà)出一些曲線，使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都跟這點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致，這樣的曲線就叫做磁感線。 ［提問(wèn)］那么，如何通過(guò)磁感線的分布判斷磁場(chǎng)的強(qiáng)弱？ （學(xué)生活動(dòng)：討論作答） ［提問(wèn)］磁感線是不是實(shí)際存在的線呢？ （學(xué)生活動(dòng)：討論作答） ［講解］回答得很好，磁感線和電場(chǎng)線一樣是實(shí)際上不存在的。但我們可以使用這個(gè)簡(jiǎn)單的儀器來(lái)模擬磁感線的形狀。 ［演示1］1、取出模擬磁感線演示儀，搖晃小盒子，使小鐵屑成無(wú)規(guī)則分布。 2、將條形磁鐵放在小盒子上面，輕敲小盒子。 （學(xué)生活動(dòng)：觀察描述） ［分析］在條形磁鐵的作用下，小鐵屑能夠有規(guī)則的排列起來(lái)，形象的模擬了磁感線的形狀。 ［課件］條形磁鐵周圍的磁感線，立體圖 ［提問(wèn)］能否根據(jù)磁感線的分布情況，描述條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)？ （學(xué)生活動(dòng)：思考回答） ［講解小結(jié)］條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)，外部是從北極指向南極；而在內(nèi)部，是從磁鐵的南極指向北極。由此可知，磁感線與電場(chǎng)線的區(qū)別在于，電場(chǎng)線不閉合，而磁感線是閉合的曲線。 ［講述］剛才我們利用磁感線直觀的描述了條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)，那么，對(duì)于生活中常見(jiàn)的另外幾種磁場(chǎng)，比如：蹄形磁鐵、通電直導(dǎo)線、環(huán)形電流以及通電螺線管等，其周圍磁場(chǎng)的分布又是怎樣的呢？首先我們研究蹄形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布。 ［演示2］1、取出模擬磁感線演示儀，搖晃小盒子，使小鐵屑成無(wú)規(guī)則分布。 2、將蹄形磁鐵放在小盒子上面，輕敲小盒子。 （學(xué)生活動(dòng)：觀察描述） ［課件］蹄形磁鐵周圍的磁感線，立體圖 ［講述］下面我們研究通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)分布。我們知道，如果將一個(gè)小磁針?lè)诺酵娭睂?dǎo)線附近，磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這個(gè)是奧斯特實(shí)驗(yàn)告訴我們的結(jié)論；根據(jù)此時(shí)磁針的指向，就可以研究它周圍的磁場(chǎng)分布了。 ［演示3］1、取一根直導(dǎo)線，兩端分別接上電源的正、負(fù)極。將幾個(gè)小磁針?lè)謩e放到直導(dǎo)線附近不同的位置。 2、將直導(dǎo)線兩端電源的正、負(fù)極反接，將小磁針?lè)旁鹊奈恢谩? （學(xué)生活動(dòng)：觀察描述） ［課件］通電直導(dǎo)線周圍的磁感線 ［提問(wèn)］從磁場(chǎng)線的分布情況可知，通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)弱有什么特點(diǎn)？ （學(xué)生活動(dòng)：思考回答） ［小結(jié)］通電直導(dǎo)線的磁場(chǎng)，靠近導(dǎo)線的磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，遠(yuǎn)離導(dǎo)線的磁感應(yīng)強(qiáng)度較弱。 ［課件］從該圖我們還可以看出，電流方向由下往上，此時(shí)磁感線方向?yàn)槟鏁r(shí)針。伸出大家的右手，拇指朝上，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象。當(dāng)我們用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線環(huán)繞的方向。這個(gè)結(jié)論稱為安培定則，又稱右手螺旋定則。 ［講述］環(huán)形電流的磁場(chǎng)分布也可以用小磁針來(lái)研究。 ［演示4］展示漆包線逐圈環(huán)繞成線圈 ［提問(wèn)］用漆包線繞成的線圈可以看作什么？該線圈通電后，在它內(nèi)部的小磁針將怎樣偏轉(zhuǎn)？ （學(xué)生活動(dòng)：思考猜測(cè)） ［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］線圈平面與桌面垂直放置，并與地球磁場(chǎng)南北極方向平面平行（如何判斷地球磁場(chǎng)南北極方向？）；漆包線首末兩端分別接上電源的正、負(fù)極。觀察現(xiàn)象，再將接線柱兩端分別電源的正、負(fù)極反接。注意接上電源之前先將漆包線的絕緣層刮掉。 （在黑板上畫(huà)出模擬線圈及磁針？還是用課件？） ［講述］使用安培定則判斷，以彎曲的四指指向電流的方向，則伸直的拇指所指的方向就是該線圈中心軸線上磁感線的方向，可知，磁針的北極指向拇指所指的方向。除軸線外其他位置，磁感線方向不是直線，而是形成一個(gè)閉合的曲線。如圖所示。 ［課件］環(huán)形電流周圍的磁感線 ［課件］當(dāng)我們讓右手彎曲的四指與環(huán)形電流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線軸線上磁感線的方向。這個(gè)結(jié)論是安培定則的另一種形式。 ［講述］通電螺線管的磁場(chǎng)，相當(dāng)于多匝環(huán)形電流磁場(chǎng)的疊加，因此環(huán)形電流的安培定則可以用來(lái)判定通電螺線管的磁場(chǎng)。這時(shí)，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向。 ［課件］通電螺線管的磁感線 ［演示5］通電螺線管的磁感線分布 1、接線柱兩端分別接上電源的正、負(fù)極。將幾個(gè)小磁針?lè)謩e放到通電螺線管內(nèi)部、外部不同區(qū)域。 2、將接線柱兩端電源的正、負(fù)極反接，將小磁針?lè)旁鹊奈恢谩? （學(xué)生活動(dòng)：觀察描述） ［提問(wèn)］從外部看，通電螺線管的磁場(chǎng)與哪種磁鐵的磁場(chǎng)相似？ （學(xué)生活動(dòng)：思考猜測(cè)） ［課件］通電螺線管的磁感線與條形磁鐵的磁感線 ［講述］我們總共介紹了五種常見(jiàn)磁場(chǎng)分布，其中條形磁鐵與蹄形磁鐵磁場(chǎng)屬于天然磁體的磁場(chǎng)，另外三種是電流磁場(chǎng)。電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可以通過(guò)控制輸入電流的強(qiáng)弱來(lái)控制，控制比較容易，因此在實(shí)際中有很多重要的應(yīng)用。例如電話、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動(dòng)控制中普遍應(yīng)用的電磁繼電器等，都離不開(kāi)電流的磁場(chǎng)。但在有些時(shí)候，肯定需要使用天然磁體。如阿爾法磁譜儀。阿爾法磁譜儀(簡(jiǎn)稱AMS)，是人類送入太空的第一臺(tái)磁譜儀，由美籍華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中領(lǐng)導(dǎo)建造，有中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、等10多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家參與合作。阿爾法磁譜儀于xx年6月3日用美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)” 航天飛機(jī)送入太空，在太空進(jìn)行反物質(zhì)和暗物質(zhì)的探測(cè)。其主要構(gòu)造就是這個(gè)大型永磁體，由中國(guó)科學(xué)院電工所等單位在北京研制完成。由于在外太空那個(gè)，缺少電源，因此需要使用天然磁體，起到舉足輕重的作用。 ［講述］既然天然磁體和電流都能產(chǎn)生磁場(chǎng)，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)是否存在某種關(guān)系呢？剛才講到通電螺線管外部的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)十分相似，法國(guó)學(xué)者安培由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說(shuō)。 ［課件］法國(guó)學(xué)者安培的肖像及簡(jiǎn)介 ［課件］分子電流假說(shuō) ［講述］在原子、分子等物質(zhì)微粒的內(nèi)部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個(gè)物質(zhì)微粒都成為微小的磁體，它的兩側(cè)相當(dāng)于兩個(gè)磁極。根據(jù)安培定則，可以判斷，假如存在一個(gè)順時(shí)針的分子電流，那么，四指彎曲指向電流的方向，拇指所指的方向即是環(huán)形電流軸線上磁感線的方向，即北極的方向，可知，該分子電流軸線上右側(cè)為北極，左側(cè)為南極；這兩個(gè)磁極與分子電流不可分割。存在分子電流，必然存在對(duì)應(yīng)的兩個(gè)磁極。利用安培分子電流假說(shuō)，我們可以解釋一些磁現(xiàn)象，比如磁化和退磁。 ［課件］磁化 ［講述］一條鐵棒未被磁化的時(shí)候，內(nèi)部分子電流的取向是雜亂無(wú)章的，它們的磁場(chǎng)相互抵消，對(duì)外不顯磁性；當(dāng)鐵棒受到外界磁場(chǎng)的作用時(shí)，各分子電流的取向變得大致相同，鐵棒被磁化，宏觀上，鐵棒兩端對(duì)外顯示出較強(qiáng)的磁作用，形成磁極。 ［課件］退磁 ［講述］當(dāng)磁體受到高溫或猛烈撞擊時(shí)，由于激烈的熱運(yùn)動(dòng)或機(jī)械振動(dòng)，使分子電流的取向回復(fù)雜亂無(wú)章的狀態(tài)，磁體宏觀上的磁性消失。 ［講述］當(dāng)安培提出分子電流假說(shuō)的時(shí)候，人們并不知道物質(zhì)內(nèi)部為什么會(huì)有分子電流，甚至，并不知道分子電流是否存在，分子電流假說(shuō)只是安培在奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，經(jīng)過(guò)一定的觀察和實(shí)驗(yàn)，概括抽象出來(lái)的，在當(dāng)時(shí)，并沒(méi)有經(jīng)實(shí)踐完全證實(shí)。直到20世紀(jì)后，人們的研究領(lǐng)域進(jìn)入了微觀世界，人們認(rèn)識(shí)到，在原子內(nèi)部，電子繞原子核不停的高速旋轉(zhuǎn)，這種運(yùn)動(dòng)正對(duì)應(yīng)了安培所說(shuō)的分子電流。 分子電流揭示了電和磁本質(zhì)上的聯(lián)系。雖然其是作為“假說(shuō)”提出，當(dāng)在證實(shí)其為真理之前，已經(jīng)能夠比較合理的解釋某些現(xiàn)象，對(duì)磁的研究起了很大的作用?？梢?jiàn)，在物理定律和理論的建立過(guò)程中，“假說(shuō)”常起著許多重要的作用。 3、課堂小結(jié) （1）運(yùn)用磁感線形象直觀地描述磁感應(yīng)強(qiáng)度； （2）幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)分布； （3）運(yùn)用安培定則判斷磁場(chǎng)。 4、課后活動(dòng) 閱讀“科學(xué)漫步”，查找相關(guān)的資料，了解“有趣的右螺旋”并進(jìn)行交流。 （八）板書(shū)設(shè)計(jì) 3.3 幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) 1、磁感線 2、幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng) 3、安培定則 4、分子電流假說(shuō)