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

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2019-2020年高中物理 《認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)》教案 粵教版選修3-1 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)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(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的； (2 )知道磁場(chǎng)的基本特性是對(duì)處在它里面的磁極或電流有磁場(chǎng)力的作用； (3)理解磁場(chǎng)的方向性，知道用磁感線(xiàn)反映磁場(chǎng)的方向。掌握條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線(xiàn)電流、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管和地球產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)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(chǎng)方向。 2、過(guò)程與方法： (1) 類(lèi)比電場(chǎng)和磁場(chǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的比較推理能力。 (2) 通過(guò)引進(jìn)磁感線(xiàn)，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(shí)驗(yàn)觀(guān)察、分析的能力和空間想象能力； (3)使學(xué)生學(xué)會(huì)由個(gè)別事物的個(gè)性來(lái)認(rèn)識(shí)一般事物的共性的認(rèn)識(shí)事物的科學(xué)方法。 3、情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)： (1) 讓學(xué)生體會(huì)磁感線(xiàn)圖像的對(duì)稱(chēng)美、形式美。 (2) 通過(guò)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(diǎn)】(1)磁場(chǎng)的物質(zhì)性和基本特性； (2)會(huì)用安培定則判定直線(xiàn)電流、環(huán)形電流及通電螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)方向。 【教學(xué)難點(diǎn)】磁感線(xiàn)的引入及幾種常見(jiàn)磁感線(xiàn)的分布特點(diǎn)。 【教學(xué)方法】類(lèi)比法、實(shí)驗(yàn)法、比較法。 【教具準(zhǔn)備】條形磁鐵、蹄形磁鐵、直導(dǎo)線(xiàn)、環(huán)形電流、通電螺線(xiàn)管、小磁針若干、導(dǎo)線(xiàn)和開(kāi)關(guān)、電源、鐵架臺(tái)、細(xì)鐵屑、玻璃板投影儀、展示臺(tái)、兩輛小車(chē)。 【教學(xué)過(guò)程】 一、導(dǎo)入新課 演示：在玻璃板上放兩輛小車(chē)，小車(chē)上各放置一條形磁鐵。 現(xiàn)象：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)觀(guān)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(gè)力是場(chǎng)力，但磁鐵并不帶電，不存在電場(chǎng)，它是另一種場(chǎng)──磁場(chǎng)。 兩個(gè)不直接接觸的磁極之間是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用的。 二、新課教學(xué) 1、磁場(chǎng) (1)磁場(chǎng)的來(lái)源 ①磁體周?chē)嬖谥艌?chǎng)，常見(jiàn)的條形磁鐵、蹄形磁鐵周?chē)即嬖谥艌?chǎng)。 ②電流的周?chē)嬖诖艌?chǎng) 演示：把一條導(dǎo)線(xiàn)平行地放在小磁針的上方，給導(dǎo)線(xiàn)中通入電流。 現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)中通入電流，導(dǎo)線(xiàn)下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 分析：導(dǎo)線(xiàn)下方的小磁針發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明電流周?chē)闹車(chē)灿写艌?chǎng)。 奧斯特實(shí)驗(yàn)表明，電流的周?chē)泊嬖诖艌?chǎng)。 結(jié)論：磁體周?chē)写艌?chǎng)，通電導(dǎo)線(xiàn)(電流或運(yùn)動(dòng)電荷)周?chē)写艌?chǎng)。 (2)磁體與電流間的相互作用通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)完成 問(wèn)題：電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么電流在磁場(chǎng)中是否受力呢？ 演示：把一段直導(dǎo)線(xiàn)放在磁鐵的磁場(chǎng)里，給導(dǎo)線(xiàn)通上電流。 問(wèn)題：電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)對(duì)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(xiàn)，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(xiàn)，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，它們相互吸引；當(dāng)通以相反方向的電流時(shí)，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(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。 (3)磁場(chǎng) ①磁場(chǎng)：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(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。 ②磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)處于其中的磁極或電流有力的作用。 ③磁場(chǎng)的物質(zhì)性：雖然磁場(chǎng)看不見(jiàn)摸不著，對(duì)于我們初學(xué)者感到很抽象，其實(shí)磁場(chǎng)和電場(chǎng)一樣是客觀(guān)存在的，是物質(zhì)存在的一種特殊形式。 2、磁場(chǎng)的方向 磁感線(xiàn) 磁場(chǎng)是客觀(guān)存在的，那么磁場(chǎng)是否有方向？其方向如何？下面來(lái)探討。 演示：在展示臺(tái)上放一個(gè)獨(dú)立的小磁針，把磁鐵靠近小磁針，觀(guān)察 現(xiàn)象：磁鐵鄰近小磁針時(shí)不再指向南北，而是指向一個(gè)新的方向。 演示：在磁鐵的不同位置放上小磁針，靜止時(shí)小磁針的N極指向各不相同。 結(jié)論：磁場(chǎng)是有方向性的。 (1)磁場(chǎng)的方向：與電場(chǎng)對(duì)比，在電場(chǎng)中，利用檢驗(yàn)電荷的受力情況來(lái)反映電場(chǎng)的方向性。 A C B 在磁場(chǎng)中，利用小磁針來(lái)規(guī)定磁場(chǎng)的方向，規(guī)定在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是那一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。 (2)磁感線(xiàn)：在磁場(chǎng)中畫(huà)出的一些有方向的曲線(xiàn)，在這些曲線(xiàn)上，每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都在該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向上。 磁感線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M 演示：在磁場(chǎng)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(chǎng)里被磁化成“小磁針”，輕敲玻璃板使鐵屑能在磁場(chǎng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)象：鐵屑靜止時(shí)有規(guī)則地排列起來(lái)，顯示出磁感線(xiàn)的形狀。 (3)幾種典型磁體周?chē)拇鸥芯€(xiàn)分布 ①條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線(xiàn) ②蹄形磁鐵磁場(chǎng)的磁感線(xiàn) 磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)，磁鐵外部的磁感線(xiàn)是從北極出來(lái)，回到磁鐵的南極，內(nèi)部是從南極到北極。 ③直線(xiàn)電流磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)：直線(xiàn)電流磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)是一些以導(dǎo)線(xiàn)上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導(dǎo)線(xiàn)垂直的平面上。 直線(xiàn)電流的方向跟磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系如何判斷呢？ 結(jié)論：直線(xiàn)電流的方向和磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來(lái)判定：用右手握住導(dǎo)線(xiàn)，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(xiàn)的環(huán)繞方向。 ④環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)：是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的閉合曲線(xiàn)。在環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的中心軸線(xiàn)上，磁感線(xiàn)和環(huán)形導(dǎo)線(xiàn)的平面垂直。 問(wèn)題：環(huán)形電流的方向跟磁感線(xiàn)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(xiàn)上的磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系也可以用安培定則來(lái)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(xiàn)中心軸線(xiàn)上磁感線(xiàn)的方向。 ⑤通電螺線(xiàn)管磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)： 外部的磁感線(xiàn)和條形磁鐵外部的磁感線(xiàn)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(xiàn)和螺線(xiàn)管的軸線(xiàn)平行，方向由南極指向北極，并和外部的磁感線(xiàn)連接，形成一些環(huán)繞電流的閉合曲線(xiàn)。通電螺線(xiàn)管內(nèi)部的磁場(chǎng)比兩極處的磁場(chǎng)更強(qiáng)。 通電螺線(xiàn)管的磁感線(xiàn)方向和螺線(xiàn)管的電流方向有關(guān)。 通電螺線(xiàn)管的電流方向和它的磁感線(xiàn)方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來(lái)判定：用右手握住螺線(xiàn)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(xiàn)管內(nèi)部磁感線(xiàn)的方向。也就是說(shuō)，大拇指指向通電螺線(xiàn)管的北極。 (4)磁感線(xiàn)的物理意義：①磁感線(xiàn)上任意一點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該位置的磁場(chǎng)方向。②磁感線(xiàn)密集處磁場(chǎng)強(qiáng)，稀疏處磁場(chǎng)弱。 (5)磁感線(xiàn)的特點(diǎn) ①磁感線(xiàn)為閉合曲線(xiàn)，無(wú)起點(diǎn)和終點(diǎn)。在磁體的外部磁感線(xiàn)由N極發(fā)出，回到S極。在磁體的內(nèi)部磁感線(xiàn)則由S極指向N極。 ②在穩(wěn)定的磁場(chǎng)中，某一點(diǎn)只有惟一確定的磁場(chǎng)方向，所以?xún)蓷l磁感線(xiàn)不能相交。 ③磁感線(xiàn)也不相切。若磁感線(xiàn)相切，則切點(diǎn)處的磁場(chǎng)將趨近于無(wú)窮大，這是不可能的。 問(wèn)題思考 ①比較磁感線(xiàn)和電場(chǎng)線(xiàn) a．電場(chǎng)線(xiàn)是電場(chǎng)的形象描述，而磁感線(xiàn)是磁場(chǎng)的形象描述； b．電場(chǎng)線(xiàn)不是閉合曲線(xiàn)，而磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)； c．電場(chǎng)線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都是跟該點(diǎn)電場(chǎng)方向一致，磁感線(xiàn)上每一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致； d．電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線(xiàn)的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 ②電流磁場(chǎng)和天然磁鐵相比有何特點(diǎn)？ a．電流磁場(chǎng)的有無(wú)可由通斷電來(lái)控制； b．電流磁場(chǎng)的極性可以由電流方向變換； c．電流磁場(chǎng)的強(qiáng)弱可由電流的大小來(lái)控制。 ③電流的磁場(chǎng)有何用途？ 電流的磁場(chǎng)用途很廣泛，如電磁起重機(jī)、電話(huà)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)以及在自動(dòng)控制中得到普遍應(yīng)用的電磁繼電器。 三、小 結(jié) 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 1．磁體周?chē)?，電流周?chē)加写艌?chǎng)，磁場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式。 2．磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：它對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用。 3．磁場(chǎng)是有方向性的，在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)北極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，可用磁感線(xiàn)直觀(guān)形象地反映常見(jiàn)磁場(chǎng)的方向，但須注意磁感線(xiàn)是虛擬的曲線(xiàn)。 4．通電螺旋管內(nèi)部的磁感線(xiàn)是平行軸線(xiàn)分布的．其外部磁感線(xiàn)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(xiàn)，所以螺旋管內(nèi)部磁感線(xiàn)最密、磁場(chǎng)最強(qiáng)。 四、作 業(yè) 做一做：驗(yàn)證環(huán)形電流的磁場(chǎng)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(diǎn)?難點(diǎn)解決辦法】 ①通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，直觀(guān)地反映磁場(chǎng)的存在，突破本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和疑點(diǎn)； ②利用與電場(chǎng)的對(duì)比教學(xué)，幫助學(xué)生理解幾種常見(jiàn)磁場(chǎng)磁感線(xiàn)的空間分布。 【師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)】 ①先演示實(shí)驗(yàn)，直觀(guān)引入磁場(chǎng)的存在，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。通過(guò)類(lèi)比電場(chǎng)、演示實(shí)驗(yàn)使學(xué)生理解磁感線(xiàn)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(duì)磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)； ③利用課外時(shí)間，做一做“驗(yàn)證環(huán)形電流的磁場(chǎng)方向”實(shí)驗(yàn)。