教学设计磁场.doc

《3.3几种常见的磁场》教学设计
连云港市东海县白塔中学 张红卷
一、教学目标：
（一）知识与技能
1、知道磁感线。
2、知道几种常见磁场的磁感线的空间分布情况。
3、会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
4、了解安培分子电流假说
5、理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场
（二）过程与方法
通过实验和学生动手（运用安培定则）、类比的方法加深对本节基础知识的认识。
（三）情感态度与价值观
1、进一步培养学生的实验观察、分析的能力。
2、培养学生的空间想象能力。
3、领悟物理探索的基本思路，培养科学的价值观。
二、重点：安培定则的得出与应用
难点：安培定则的得出
三、教学用具：
多媒体、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、学生电源、模拟磁感线演示仪、
四、教学过程：
（一）引入：
教师做奥斯特实验引入电流的磁场，从而确定本节课的学习任务是描绘出电流周围的磁场。
（二）新授：
通过和电场类比引入磁感线，而要想画出磁感线，就必须知道磁场的分布情况（或形状）、方向、大小。教师以提问的方式引领学生分析出磁场的形状用铁屑或小磁针来显示；磁场的方向用小磁针来显示；大小，用磁场对小磁针或对铁磁性物质的作用力大小来显示。引领学生先预测磁场的方向、大小可能与哪些因素有关，再通过实验来检验。
1、通电直导线周围的磁场：
学生分组实验，同时完成表格。（见最后）
教师用传感器测通电直导线周围的磁场的大小情况，给学生一个明确认识。
学生画出直线电流的磁场分布情况并展示，教师引领学生分析画平面图更直观、简洁。
教师指导学生仔细观察所画的磁感线，从而得出磁感线是闭合的，这点是不同于电场线的；同时找出B方向与I方向之间可以用安培定则来判断。
教师再引领学生由实验结果分析得出：磁场是布满整个立体空间的。也就说，不画磁感线的地方照样有磁场。磁场是真实存在整个空间的，而磁感线只是人为假想出来用以形象、直观地描述磁场的。
例1．我们刚做的奥斯特实验，小磁针为什么会偏转并最终静止在那个方向呢？你能知道电流的方向吗？
例2．在上述实验中，导线正东方某点的磁场方向为（ ）
A．向东 B．向西 C．竖直向上 D．竖直向下
2、环形电流的磁场：
学生实验。
学生展示实验结论并画出磁感线分布图进行交流展示。
引领学生得出：环形电流的磁场是围绕导线一圈圈的曲线，某一点的磁场方向是这点所在的曲线的切线方向；磁场的方向与电流方向的关系符合右手螺旋定则（安培定则）：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。
以问题“里面的磁场大呢还是外面的磁场大呢？”学生可以从实验现象中看出，也可以从 “磁感线是闭合的”方面来理解。
教师引领学生分析，只要把直导线向一侧弯曲，相当于导线把这一侧的磁场给围起来，而另一侧的磁场则均匀分布在其外侧就构成了环形电流的磁场。再引出“我们是否可以用直导线的安培定则来判断环形电流的磁场方向呢？”，从而引出微元的思想：可以把环形电流分成无数个小直导线。
3、通电螺线管：
教师以“有什么方法让环形电流的磁场增强呢？”引入通电螺线管。并让学生明确通电螺线管是许多匝环形电流串联而成的，通电螺线管的磁场也就是这些环形电流磁场的叠加，或环形电流其实就是只有一匝的通电螺线管。因此，环形电流的安培定则和通电螺线管的安培定则是一样的，三种形式的安培定则其实都是一样的。只是若大姆指所指为电流方向，则四指弯曲方向为磁场方向；若大姆指所指为磁场方向，则四指弯曲方向为电流方向。
教师让学生根据上述分析把通电螺线管的磁场分布情况做出来，同时做实验来验证。同时能明确通电螺线管的磁场与条形磁铁的磁场是一样的。并明确条形磁铁内部也有磁感线。
例3.请标出图中4个小磁针静止时北极所指的方向。
· I
I

教师让学生明确“同名磁极相斥，异名磁极相吸”只适用于通电螺线管外部的磁场。而无论外部或内部，小磁针静止时N极所指的方向一定与磁场方向一致。
引导学生得出原来无论是哪种形式电流的磁场，都是可以用右手螺旋定则来判定。其本质是一样的。
3、分子电流假说
教师引导学生分析：电流是由于电荷的定向移动形成的，那么电流的磁场也就是由于运动的电荷而产生的。然后以问题“磁铁和电流都能产生磁场，的磁场是否有什么关系呢？”引入安培的分子电流假说。明确所有的磁现象都是运动电荷形成的，磁现象的电本质。
安培分子电流假说：图片展示。并明确安培的分子电流假说能解释一些磁现象如磁化和退磁等磁现象
例4．请解释：为什么在通电螺线管内加入铁芯能增强磁性？
例5.你能解释一下刚才的实验中，通电之后，铁屑为什么就会排列规则？
4、匀强磁场：
展示几种匀强磁场①距离很近的两个异名磁极之间的磁场（除边缘外）；②通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）③相隔一定距离的两个平行放置的线圈通电时，其中间区域的磁场。
磁感应强度B处处相同；磁感线平行且等距。
目的
需要的量
通电直导线的
磁场
环形电流的
磁场
通电螺线管的
磁场
形状
以导线为
圆心的圆
围绕导线的
闭合曲线
外部：N→S
内部：S→N
闭合
方向
切线
切线
切线
大小
I一定时：R↖↖B↘↘
R一定时：I↖↖B↖↖
I↖↖B↖↖
B里>B外
匝数一定：I↖↖B↖↖
I一定，匝数↖↖B↖↖
B与I方向
的关系
四指：B
拇指：I
安培定则
四指：I
拇指：B（轴线）
安培定则
四指：I
拇指：B（内部）
安培定则

（三）课堂巩固：
1.关于磁场和磁感线的描述，说法正确的是（ ）
A．磁体和电流的周围都存在磁场，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质
B．磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的
C．磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止
D．两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交
2.在图中，已知磁场的方向，试画出产生相应的磁场的电流方向

I

3.一束带电粒子沿着水平方向平行地飞过静止的小磁针正上方，这时磁针的N极向纸外方向偏转，这一束带电粒子可能是（ ）
A、向右飞行的正离子束 B、向左飞行的正离子束
C、向右飞行的负离子束 D、向左飞行的负离子束
4.如图所示，电流从A点分两路对称地通过圆环形支路再汇合于B点，则圆环中心处O的磁感应强度的方向是（ ）
A、垂直圆环面指向纸内 B、垂直圆环面指向纸外
C、磁感应强度为零 D、条件不足，无法判断
6.在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环，问：两环将怎样运动？（靠近或远离）

A
B

7、根据安培假说的物理思想：磁场来源于运动电荷.如果用这种思想解释地球磁场的形成，根据地球上空并无相对地球定向移动的电荷的事实.那么由此推断，地球上总体应该是：（ ）
A.带负电 B.带正电
C.不带电 D.不能确定

几 种 常 见 的 磁 场电子教案
作者：郭平    文章来源：本站原创    点击数：408    更新时间：2002-1-5
学情分析：　　
当今的教育越来越多的重视对青少年学生的能力培养、创造力的挖掘。而实验观察能力和空间想象能力的培养更是对青少年能力培养的基础。在高中物理教学中，教师应通过多种途径培养学生的实验能力和空间想象能力，以达到对学生多种心理机能和学习的综合性智能的发展。课堂是教学的主阵地，课堂教学是提高教学质量的关键所在，而课堂教学如何，除教师本身的素质外，则取决于教学设计的优劣，即教师的教学目标、教学方法和手段，教学过程中教与学的双边活动的构思和安排是否达到最优化。在我们亳州一中现阶段，面临着新的挑战，特别是现在的招生规模的扩大，学生的整体素质不如以前，学生还处在初中的形象思维的层面上，现在一遇到空间想象思维，就显得被动，特别是磁场这一章，学生空间想象能力非常重要，还有物理这门学科是以实验为基础的学科，演示实验的观察能力和空间想象能力非常重要。下面来分析这一节。　　

知识目标：　　
1.    知道磁感线。知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况。　　
2.    会用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。　　
3.    掌握直线电流、环形电流和通电螺线管产生磁场的磁感线空间分布情况。　　
4.    知道磁通量。　　
　 　能力目标：　　
1.    通过磁现象的学习,培养学生的观察能力、分析能力和空间想象能力。　　
2.    利用电场和磁场的类比教学，培养学生的比较推理能力。　　
　 　情感目标：　　
1.    让学生了解我国古代对磁现象的研究(如指南针的发明),培养学生爱国主义思想,鼓励他们学习物理学科的热情。　　
2.    通过对磁感线的引进，使得学生了解如何将抽象的概念转化为形象模型进行研究的方法。　　
　 　教材分析：　　
由于学生在初中时已经对磁场概念有了初步的了解，又由于前面学习了电学的有关知识，因此在学习磁场知识时会比较容易的接受。但是在学习用磁感线来描述磁场以及相关的几个特殊磁场的磁感线分布时会感到一定的困难，教材给了有关的插图，在“媒体资料”中，提供了相关的磁感线分布的三维动画，教师可以参考使用，有助于学生对磁感线空间形象的准确把握。　　
教法建议：　　
教师在讲解磁场的有关概念时，可以参考电场的相关内容进行类比，如：电场线描述电场——电场线描述磁场。在以后几节的学习上，可以大量采用这种方法，分析电场与磁场的相同之处，找出不同，帮助学生加深对“磁场”这一抽象概念的理解。
教学重点：　　
1.    典型磁场的特点。　　
2.    掌握安培定则以及常见磁场磁感线分布。　　
教学难点：　　
1.    磁场空间分布以及磁感线的对应关系。　　
2.    磁通量。　　
设计流程：　　
实验引入→磁场的概念→磁场的磁感线→磁铁的磁感线空间分布特点→电流的磁场的磁感线空间分布特点→安培定则→磁通量　　
　 　课例叙述：　　
1.引 入　　
设计理念　　
由于学生初接触到磁场,但对磁场的一些新的知识还是不很熟,所以在用磁感线描述磁场时的引入时一定从上一节课的知识平稳过渡.　　
设计过程　　
师:磁场是一种特殊的物质,不能为人们所看见,英国科学家法拉第在对磁场的描述方面表现出很强的想象力,为了“看见”磁场，法拉第在纸板是均匀洒满细小的铁屑，在其下放置磁铁，然后轻敲纸板，磁化后的铁屑在磁力的作用下就清清楚楚地呈现出磁场的分布来了。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　如　　

磁场除了用磁感应强度定量地描述外，能不能像电场一样引入一些假象的曲线来形象地描述呢？　　
2.新课　　
设计理念　　
既然我们可以像电场一样引入一些假象的曲线来形象地描述磁场，我们必须先定义这些曲线为磁感线，定义时必须符合人们认识事物的规律，不能直接给出，这样学生不易接受。　　
设计及互动过程　　
互动：　　
师：我们怎样给磁感线下个定义呢？　　
生：和电场线一样，为了形象地描述磁场而假象的一组曲线。　　
师：那么磁感线有什么特点呢？是不是和电场线一样是不闭合的曲线呢？　　
生：不知道。　　
启示：磁体的内部有没有磁场呢？　　
生笑：哦，有的。　　
板书：　　
一.磁感线　　
1.定义：为了形象地描述磁场而假象的一组曲线。　　
2.特点：　　
(1)磁感线是假象的一组曲线　　
（2）曲线上的某点的切线代表该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。　　
（3）磁感线是闭合曲线。　　
师总结：同学们想一想磁感线与电场线有什么异同点？　　
生讨论：略。　　
生回答：略。　　
设计理念　　
有了磁场线的概念，怎样描述不同的磁场是本节的关键，我们最熟悉的当然是磁铁的磁场，磁铁中以条形磁铁和蹄形磁铁最为常见，所以我们应该描绘这两个磁铁的磁场，描述时应先用小磁针测试。　　
设计及互动过程　　
互动：　　
师：怎样用磁感线描绘磁场呢？我们怎样找出条形磁铁及蹄形磁铁的磁场分布规律呢？　　
　　　　　　生：用小磁针测试。　　
如：　　

按照这样的方法用条形磁铁及蹄形磁铁磁感线分布　　
板书：　　
二．几种常见的磁场　　
1.条形磁铁及蹄形磁铁的磁感线分布及相互作用(多媒体展示)　　

条形磁铁的磁感线分布特点：　　
（1）两极密中间疏 （2）中间磁场方向平行磁铁　　
（3）磁铁的外部N极指向S极，内部则从S极指向N极　　
2.电流的磁场　　
（1）通电直导线的磁场分布(多媒体展示)　　
　　　　　　电流的磁效应：　　

电流的磁场：　　
　　　　　　处理方法：现在的学生对立体图形理解的难度较大，应该化立体为平面。　　

→仰视图　　

剖面图：　　

特点：1.以导线为圆心的同心圆，内密外疏　　
2.立体空间分布　　

安培定则1：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指的方向就是磁感线环绕的方向，这个规律又叫右手螺旋定则。 　　

互动：　　
　　　　　　师：同学们有右手吗？请伸出来。　　
生边伸右手边笑　　
师：咱们来试一试右手螺旋定则是否正确。　　
学生讨论右手螺旋定则的使用。　　
（2）环形电流的磁场分布(多媒体展示)　　

（3）通电螺线管的磁场分布(多媒体展示)　　

→　　

　　　　　　　　　　　　安培定则2：让右手弯曲的四指与环形电流的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。　　
（4）匀强磁场　　
定义：强弱和方向处处相同的磁场。　　
磁感线特点：平行、等宽、直线　　

比如两个靠得很近的线圈之间就是匀强磁场（后面有应用）　　

设计理念　　
磁通量对于现在的学生来说是非常难理解的，必须形象记忆，比如光通过窗户，光的亮度与光的强度和窗户的面积有关，利用对比的方法学生易于理解。　　
设计过程　　
师：光通过窗户，光的亮度与光的强度和窗户的面积有关，而磁场的磁感线通过一个面时，称为磁通量。　　
生：什么是磁通量？　　
三、磁通量　　
1.定义：当磁感线与面垂直时，磁感应强度B与面的面积S的成绩，成为穿过这个面的磁通量即通过面的磁通量的条数。　　
2.公式：Φ=BS　　
3.单位：1Wb=1T·m　 　　　　　
4. 磁通量也可用即通过面的磁通量的条数来表示。　　
总结、扩展：　　
1.    磁体周围，电流的周围都有磁场，磁场是物质存在的一种形式，其性质是对放入其中的电流和磁体有力的作用。　　
2.    磁场是有方向性的，可用磁感线直观形象地反映常见磁场的方向，但须注意磁感线是虚拟的曲线。　　
3.    通电螺线管内部的磁感线是平行轴线分布的，其外部磁感线由N极出发至S极，其内部是由S极重新回到N极的封闭曲线，所以螺线管内部磁感线最密、磁场最强。　　
板书设计：　　
第三节 几种常见的磁场　　
一.磁感线　　
1.定义：为了形象地描述磁场而假象的一组曲线。　　
2.特点：　　
(1)磁感线是假象的一组曲线　　
（2）曲线上的某点的切线代表该点的磁场方向，磁感线的疏密表示磁场的强弱。　　
（3）磁感线是闭合曲线。　　
二．几种常见的磁场　　
1.条形磁铁及蹄形磁铁的磁感线分布及相互作用　　
2.电流的磁场　　
（1）通电直导线的磁场分布　　
（2）环形电流的磁场分布　　
（3）通电螺线管的磁场分布　　
（4）匀强磁场　　
三、磁通量　　
1.定义：当磁感线与面垂直时，磁感应强度B与面的面积S的成绩，成为穿过这个面的磁通量即通过面的磁通量的条数。　　
2.公式：Φ=BS　　
3.单位：1Wb=1T·m　 　　　　　
4. 磁通量也可用即通过面的磁通量的条数来表示。　　
作业布置：1.书上88页 做一做　　
2.90页3、4题　　
课后反思:　　
第一、              解决空间立体模型问题可以就近取材，利用身边的东西做一些模型让学生观察，使学生从形象思维逐步向空间想象能力和逻辑思维能力转变。也可以用多媒体展示这些图形,让学生有一个立体的感觉,掌握它们的特点比如在上常见的典型磁场时，我们可以利用一些导线做一些模型或在黑板上画一些图来了解不同磁场的特点　　
第二、              其中有一些比较难理解的磁场，比如直线电流的磁场是以导线为圆心的同心圆筒，对学生而言这样的立体图形不易理解我们可以用一个平面让学生慢慢理解接受即化立体为平面。　　
第三、              利用电教媒体突破、解决教学难点　　
总之，在高中物理教学中一定要从开始就培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力,我们可以采取的方式是采用多媒体和其他手段使问题形象化,以及化立体为平面的思维方式.学生这方面的能力是很薄弱的,不能急于求成,应让学生自己感应.从中得到体会,这也是我们教学的根本目的,使学生自己学从中悟出其中的道理,也就是从中发生质变,变成学生自己的东西.否则他们只会解出教师所讲的那道题,一旦遇到类似的或者比那更具空间想象的问题就束手无策了.也就是他们不知道怎样想,如果他们掌握了怎样空间想象,他们会弄清物体的运动情形,问题就易于解决了.　　
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