2019-2020年高中物理 《認(rèn)識磁場》教案 粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 《認(rèn)識磁場》教案 粵教版選修3-1 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識與技能： (1)知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過磁場發(fā)生相互作用的； (2 )知道磁場的基本特性是對處在它里面的磁極或電流有磁場力的作用； (3)理解磁場的方向性，知道用磁感線反映磁場的方向。掌握條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管和地球產(chǎn)生的磁場的磁感線空間分布情況； (5)掌握安培定則，并能用安培定則熟練地判定電流、以及電流產(chǎn)生的磁場方向。 2、過程與方法： (1) 類比電場和磁場，培養(yǎng)學(xué)生的比較推理能力。 (2) 通過引進(jìn)磁感線，使學(xué)生了解如何將抽象的概念轉(zhuǎn)化為形象的模型進(jìn)行研究的方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察、分析的能力和空間想象能力； (3)使學(xué)生學(xué)會由個別事物的個性來認(rèn)識一般事物的共性的認(rèn)識事物的科學(xué)方法。 3、情感態(tài)度價值觀： (1) 讓學(xué)生體會磁感線圖像的對稱美、形式美。 (2) 通過學(xué)習(xí)安培定則，了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)密的科學(xué)態(tài)度。 (3)介紹安培取得的輝煌成就，感受物理學(xué)家們勤奮自學(xué)、刻苦鉆研的頑強(qiáng)意志。 【教學(xué)重點】(1)磁場的物質(zhì)性和基本特性； (2)會用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向。 【教學(xué)難點】磁感線的引入及幾種常見磁感線的分布特點。 【教學(xué)方法】類比法、實驗法、比較法。 【教具準(zhǔn)備】條形磁鐵、蹄形磁鐵、直導(dǎo)線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、導(dǎo)線和開關(guān)、電源、鐵架臺、細(xì)鐵屑、玻璃板投影儀、展示臺、兩輛小車。 【教學(xué)過程】 一、導(dǎo)入新課 演示：在玻璃板上放兩輛小車，小車上各放置一條形磁鐵。 現(xiàn)象：通過演示實驗觀察到，磁體同名磁極相斥，異名磁極相吸，且不需要接觸就可以發(fā)生力的作用。 分析：顯然這個力是場力，但磁鐵并不帶電，不存在電場，它是另一種場──磁場。 兩個不直接接觸的磁極之間是通過磁場發(fā)生相互作用的。 二、新課教學(xué) 1、磁場 (1)磁場的來源 ①磁體周圍存在著磁場，常見的條形磁鐵、蹄形磁鐵周圍都存在著磁場。 ②電流的周圍存在磁場 演示：把一條導(dǎo)線平行地放在小磁針的上方，給導(dǎo)線中通入電流。 現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)線中通入電流，導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動。 分析：導(dǎo)線下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動，說明電流周圍的周圍也有磁場。 奧斯特實驗表明，電流的周圍也存在磁場。 結(jié)論：磁體周圍有磁場，通電導(dǎo)線(電流或運動電荷)周圍有磁場。 (2)磁體與電流間的相互作用通過磁場來完成 問題：電流能夠產(chǎn)生磁場，那么電流在磁場中是否受力呢？ 演示：把一段直導(dǎo)線放在磁鐵的磁場里，給導(dǎo)線通上電流。 問題：電流能夠產(chǎn)生磁場，而磁場對電流又有力的作用，那么電流和電流之間能否發(fā)生力的作用呢？ 演示：兩條平行直導(dǎo)線，通同方向的電流或相反方向的電流。 現(xiàn)象：兩條平行直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時，它們相互吸引；當(dāng)通以相反方向的電流時，它們相互排斥。 結(jié)論：磁極和磁極間、磁極和電流間、電流和電流間都是通過磁場來傳遞的。 (3)磁場 ①磁場：磁極和磁極、磁極和電流、電流和電流之間的相互作用都是通過磁場來傳遞的。 ②磁場的基本性質(zhì)：對處于其中的磁極或電流有力的作用。 ③磁場的物質(zhì)性：雖然磁場看不見摸不著，對于我們初學(xué)者感到很抽象，其實磁場和電場一樣是客觀存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式。 2、磁場的方向 磁感線 磁場是客觀存在的，那么磁場是否有方向？其方向如何？下面來探討。 演示：在展示臺上放一個獨立的小磁針，把磁鐵靠近小磁針，觀察 現(xiàn)象：磁鐵鄰近小磁針時不再指向南北，而是指向一個新的方向。 演示：在磁鐵的不同位置放上小磁針，靜止時小磁針的N極指向各不相同。 結(jié)論：磁場是有方向性的。 (1)磁場的方向：與電場對比，在電場中，利用檢驗電荷的受力情況來反映電場的方向性。 A C B 在磁場中，利用小磁針來規(guī)定磁場的方向，規(guī)定在磁場中的任意一點小磁針北極受力的方向即小磁針靜止時北極所指的方向，就是那一點的磁場方向。 (2)磁感線：在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點的切線方向都在該點的磁場方向上。 磁感線的實驗?zāi)M 演示：在磁場中放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細(xì)鐵屑，細(xì)鐵屑在磁場里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑能在磁場作用下轉(zhuǎn)動。 現(xiàn)象：鐵屑靜止時有規(guī)則地排列起來，顯示出磁感線的形狀。 (3)幾種典型磁體周圍的磁感線分布 ①條形磁鐵磁場的磁感線 ②蹄形磁鐵磁場的磁感線 磁感線是閉合曲線，磁鐵外部的磁感線是從北極出來，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極。 ③直線電流磁場的磁感線：直線電流磁場的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線垂直的平面上。 直線電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：直線電流的方向和磁感線方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。 ④環(huán)形電流磁場的磁感線：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。 問題：環(huán)形電流的方向跟磁感線方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來判定：讓右手彎曲的四指和和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。 ⑤通電螺線管磁場的磁感線： 外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當(dāng)于南極，一端相當(dāng)于北極。 內(nèi)部的磁感線和螺線管的軸線平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線。通電螺線管內(nèi)部的磁場比兩極處的磁場更強(qiáng)。 通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關(guān)。 通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定：用右手握住螺線管，讓彎曲四指所指的方向和電流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向。也就是說，大拇指指向通電螺線管的北極。 (4)磁感線的物理意義：①磁感線上任意一點的切線方向表示該位置的磁場方向。②磁感線密集處磁場強(qiáng)，稀疏處磁場弱。 (5)磁感線的特點 ①磁感線為閉合曲線，無起點和終點。在磁體的外部磁感線由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內(nèi)部磁感線則由S極指向N極。 ②在穩(wěn)定的磁場中，某一點只有惟一確定的磁場方向，所以兩條磁感線不能相交。 ③磁感線也不相切。若磁感線相切，則切點處的磁場將趨近于無窮大，這是不可能的。 問題思考 ①比較磁感線和電場線 a．電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述； b．電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線； c．電場線上每一點的切線方向都是跟該點電場方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁場方向一致； d．電場線的疏密程度表示電場的強(qiáng)弱，磁感線的疏密程度表示磁場的強(qiáng)弱。 ②電流磁場和天然磁鐵相比有何特點？ a．電流磁場的有無可由通斷電來控制； b．電流磁場的極性可以由電流方向變換； c．電流磁場的強(qiáng)弱可由電流的大小來控制。 ③電流的磁場有何用途？ 電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話、電動機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器。 三、小 結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題： 1．磁體周圍，電流周圍都有磁場，磁場是物質(zhì)存在的一種形式。 2．磁場的基本性質(zhì)：它對放入其中的磁體或電流有力的作用。 3．磁場是有方向性的，在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向即為該點的磁場方向，可用磁感線直觀形象地反映常見磁場的方向，但須注意磁感線是虛擬的曲線。 4．通電螺旋管內(nèi)部的磁感線是平行軸線分布的．其外部磁感線由N極出發(fā)至S極，其內(nèi)部是由S極重新回到N極的封閉曲線，所以螺旋管內(nèi)部磁感線最密、磁場最強(qiáng)。 四、作 業(yè) 做一做：驗證環(huán)形電流的磁場方向。 閱讀材料：電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)。P78　　練習(xí)一　②③ 【重點?難點解決辦法】 ①通過演示實驗，直觀地反映磁場的存在，突破本節(jié)教學(xué)的重點和疑點； ②利用與電場的對比教學(xué)，幫助學(xué)生理解幾種常見磁場磁感線的空間分布。 【師生互動活動設(shè)計】 ①先演示實驗，直觀引入磁場的存在，再通過實驗演示，學(xué)生思考總結(jié)磁極之間、電流之間、電流與磁極之間的相互作用是通過磁場來傳遞的。通過類比電場、演示實驗使學(xué)生理解磁感線的意義及分布規(guī)律； ②課外組織學(xué)生閱讀材料“電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)”深化對磁場的認(rèn)識； ③利用課外時間，做一做“驗證環(huán)形電流的磁場方向”實驗。