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1、2022年高中物理 3-3 幾種常見的磁場教案 新人教版選修3-1 ★新課標要求 （一）知識與技能 1、知道什么是磁感線。 2、知道條形磁鐵、蹄形磁鐵、直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管的分布情況。 3、會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方向。 4、知道安培分子電流假說是如何提出的。 5、會利用安培假說解釋有關的現(xiàn)象。 6、理解磁現(xiàn)象的電本質。 7、知道磁通量定義，知道Φ =BS的適用條件，會用這一公式進行計算。 （二）過程與方法 1、通過模擬實驗體會磁感線的形狀，培養(yǎng)學生的空間想象能力。 2、由電流和磁鐵都能產(chǎn)生磁場，提出安培分子電流假說，最后都歸結為磁

2、現(xiàn)象的電本質。 3、通過引入磁通量概念，使學生體會描述磁場規(guī)律的另一重要方法。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過討論與交流，培養(yǎng)對物理探索的情感。 2、領悟物理探索的基本思路，培養(yǎng)科學的價值感。 ★教學重點 會用安培定則判斷磁感線方向，理解安培分子電流假說。 ★教學難點 安培定則的靈活應用即磁通量的計算。 ★教學方法 類比法、實驗法、比較法 ★教學用具： 條形磁鐵、直導線、環(huán)形電流、通電螺線管、小磁針若干、投影儀、展示臺、學生電源 ★教學過程 （一）引入新課 教師：電場可以用電場線形象地描述，磁場可以用什么來描述呢？ 學生：磁場可以用磁感線形象地描述？

3、教師：那么什么是磁感線？又有哪些特點呢？這節(jié)課我們就來學習有關磁感線的知識。 （二）進行新課 1、磁感線 教師：什么是磁感線呢？ 學生閱讀教材，回答：所謂磁感線是在磁場中畫一些有方向的曲線，曲線上每一點的切線方向表示該點的磁場方向。 ［演示］在磁場中放一塊玻璃板，在玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑，細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。如圖3.3-1所示： ［用投影片出示條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線分布情況］ 如圖所示： ［問題］磁鐵周圍的磁感線方向如何？ ［學生答］磁鐵外部的磁感線是從磁

4、鐵的北極出來，進入磁鐵的南極。 ［教師補充］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，內部是從南極到北極。 ［用投影片出示通電直導線周圍的磁感線分布情況］如圖3.3-2所示： ［問題］通電直導線周圍的磁感線如何分布？ ［學生答］直線電流磁場的磁感線是一些以導線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。 ［問題］直線電流周圍的磁感線分布和什么因素有關系？ ［學生答］直線電流周圍的磁感線方向和電流方向有關系。 ［問題］直線電流的方向跟電的磁感線方向之間的關系如何判斷呢？ ［出示投影片］直線電流的方向和電的磁感線方向之間的關系可用安培定則（也叫

5、右手螺旋定則）來判定：用右手握住導線，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。 ［出示投影片］環(huán)形電流的磁場。如圖3.3-3所示： ［教師引導學生得］ 環(huán)形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關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)形導線中心軸線上磁感線的方向。 ［出示投影片］通電螺線管的磁場。如圖3.3-4所示： ［問題］通電螺線管外部的磁場和什么相似？ ［學生答］通電螺線管外部的磁感線和條形磁鐵外部的磁感線相似，一端相當于南極，一端相當于北極。 ［問題］通電螺線管內

6、部的磁場如何？ ［學生答］通電螺線管內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。 ［問題］通電螺線管的磁感線方向和什么因素有關系？ ［學生答］通電螺線管的磁感線方向和螺線管的電流方向有關。 ［問題］如何判斷通電螺線管的極性？ ［學生回憶得］通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關系，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部磁感線的方向。 ［問題］磁感線和電場線有何區(qū)別？ ［教師引導學生分析得］ （1）電場線是電場的形象描述，而磁感線是磁場的形象描述。

7、 （2）電場線不是閉合曲線，而磁感線是閉合曲線。 （3）電場線上每一點的切線方向都是跟該點的場強方向一致，磁感線上每一點的切線方向都跟該點的磁感應強度方向一致。 （4）電場線的疏密程度表示電場強度的大小。磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小。 ［問題］電流磁場和天然磁鐵相比有何特點？ ［學生答］（1）電流磁場的有無可由通斷電來控制。 （2）電流磁場的極性可以由電流方向變換。 （3）電流磁場的強弱可由電流的大小來控制。 ［問題］電流的磁場有何用途？ ［學生答］電流的磁場用途很廣泛，如電磁起重機、電話、電動機、發(fā)電機以及在自動控制中得到普遍應用的電磁繼電器。 2、安培分子電流假

8、說 教師：磁鐵和電流都能產(chǎn)生磁場。它們的磁場是否有什么關系呢？我么已經(jīng)知道，通電螺線管和條形磁鐵的磁場分布十分相似，安培由此受到啟發(fā)，提出了著名的分子電流假說。 教師：分子電流假說的內容是什么呢？ 學生回答：在原子、分子等物質微粒內部，存在著一種環(huán)形電流——分子電流，分子電流使每個物質微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極，這就是分子電流假說。 ［投影片出示課本圖3.3-6］以進一步理解安培分子電流假說。 教師：用安培假說可以解釋磁現(xiàn)象 讓學生閱讀課文，回答以下問題。 ［問題］一根鐵棒在未被磁化時為什么對外界不顯磁性？ ［學生答］鐵棒未被磁化時，內部各分子電流的取向是

9、雜亂無章的，它們的磁場互相抵消，對外界不顯磁性。 ［問題］什么是磁化？如何去理解磁化和磁極？ ［學生答］使原來沒有磁性的物體獲得磁性的過程叫磁化。 在有外界磁場的作用時，某些物質內部各分子電流的取向會變得大致相同，這個過程就是磁化，這些物質被磁化后，各分子電流的磁場互相疊加，對外界顯示出較強的磁作用，在兩端形成磁極。 ［問題］永磁體為什么具有磁性？ ［學生答］永磁體之所以具有磁性，是因為它內部的環(huán)形分子電流本來就排列整齊. ［問題］永磁體如何失去磁性？ ［學生答］永磁體受到高溫或猛烈的敲擊會失去磁性，這是因為在激烈的熱運動或機械振動的影響下，分子電流的取向又變得雜亂無章了。 ［

10、問題］為什么無論把磁棒折成多小的一段，它總有兩個磁極？ ［學生答］每個環(huán)形分子電流的兩個側面必定同時出現(xiàn)，一面相當于N極，另一面相當于S極。 教師：安培分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質 ［問題］分子電流是如何形成的？ ［學生答］分子電流是由原子內部電子的運動形成的。 教師隨后引導學生分析得出結論：磁鐵的磁場和電流的磁場一樣，都是由電荷的運動產(chǎn)生的。 3、勻強磁場 教師：前面我們學過勻強電場，現(xiàn)在大家回憶一下以下問題： （1）什么是勻強電場？ （2）勻強電場的產(chǎn)生條件是什么？ （3）勻強電場的電場線有何特點？ 學生答： （1）在電場的某一區(qū)域，如果場強的大小和方向都相同，

11、這個區(qū)域的電場叫做勻強電場。 （2）兩塊靠近的平行金屬板，大小相等，互相正對，分別帶有等量的正負電荷，它們之間的電場除邊緣附近外就是勻強電場。 （3）勻強電場的電場線是距離相等的平行直線。 在同學回答完問題后，教師緊接著提問：什么是勻強磁場？它的產(chǎn)生條件是什么？勻強磁場的磁感線又有什么特點？ ［實物投影課本圖3.3-7、圖3.3-8 ［教師引導學生得出結論］ 勻強磁場 ①定義：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這個區(qū)域的磁場叫勻強磁場。 ②產(chǎn)生方法 距離很近的兩個異名磁極之間的磁場，通電螺線管內部的磁場（除邊緣部分外）都可認為是勻強

12、磁場。 ③磁感線的特點 勻強磁場的磁感線是間距相等的平行直線。 4、磁通量 教師：研究電磁現(xiàn)象時，有時需要研究穿過某一面積的磁場和它的變化，為此，物理學上引入了一個新的物理量——磁通量。 閱讀教材，說出磁通量的定義、公式、單位以及物理意義。 學生閱讀教材，解決以上問題。 師生互動、總結： （1）定義： 一個面積為S的平面垂直一個磁感應強度為B的勻強磁場放置，則B與S的乘積叫做穿過這個面的磁通量。 （2）公式：Ф=B·S （3）單位：韋伯（Wb）? 1Wb=1T·1m2=1V·s （4）物理意義：磁通量表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。對于同一個平面，當它跟磁場方向垂直時，磁場

13、越強，穿過它的磁感線條數(shù)越多，磁通量就越大。當它跟磁場方向平行時，沒有磁感線穿過它，則磁通量為零。 注意：當平面跟磁場方向不垂直時，穿過該平面的磁通量等于B與它在磁場垂直方向上的投影面積的乘積．即Ф=B·Ssinθ，（θ為平面與磁場方向之間的夾角）（如圖所示） 教師：將磁通量的定義式Ф=B·S變形得：B=，這個比值反映了什么意義？單位是什么？ 學生：B為垂直磁場方向單位面積上的磁通量，反映磁場的強弱。又叫磁通密度。單位Wb/m2 （三）課堂總結、點評 教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。 學生活動：

14、認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。 點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。 教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。 （四）實例探究 ☆安培定則的應用 【例1】一細長的小磁針，放在一螺線管的軸線上，N極在管內，S極在管外。若此小磁針可左右自由移動，則當螺線管通以圖所示電流時，小磁針將怎樣移動？ 解析：正確解題思路是：當螺線管通電后，根據(jù)右手螺旋定則判定出管內、外磁感線方向如圖所示，管內外a、b兩處磁場方向向右，管內b處磁感線分布

15、較密，管處a處磁感線分布較稀。 根據(jù)磁場力的性質知：小磁針N極在b處受力方向向右，且作用力較大；小磁針S極在a處受力向左，且作用力較小，因而小磁針所受的磁場力的合力方向向右。 點評：“同名磁極相斥、異名磁極相吸”只適合于磁體間外部相互作用的情形，適用情形存在局限性；而磁場力的性質：“磁體N極受力方向與所在處磁場方向相同”對于磁極間內部或外部作用總是普遍適用的. 【例2】如圖所示，一束帶電粒子沿水平方向飛過小磁針的上方，并與磁針指向平行，能使小磁針的N極轉向讀者，那么這束帶電粒子可能是_______ A.向右飛行的正離子束 B.向左飛行的正離子束 C.向右飛行的負離子束 D.向左

16、飛行的負離子束 解析：小磁針的N極指向讀者，說明小磁針所在處的磁場方向是指向讀者，由安培定則可確定出帶電粒子形成的電流方向向左，這向左的電流可能是向左飛行的正離子形成，也可能是向右飛行的負離子形成，故正確答案為B、C 答案：BC ☆對安培分子電流假說的理解 【例3】關于磁現(xiàn)象的電本質，下列說法中正確的是_______ A.磁與電緊密聯(lián)系，有磁必有電，有電必有磁 B.不管是磁體的磁場還是電流的磁場都起源于電荷的運動 C.永久磁鐵的磁性不是由運動電荷產(chǎn)生的 D.根據(jù)安培假說可知，磁體內分子電流總是存在的，因此，任何磁體都不會失去磁性 解析：磁與電是緊密聯(lián)系的，但“磁生電”“電生磁

17、”都有一定的條件，運動的電荷產(chǎn)生磁場，但一個靜止的點電荷的周圍就沒有磁場，分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象的電本質，磁鐵的磁場和電流的磁場一樣都是由運動電荷產(chǎn)生的，磁體內部只有當分子電流取向大體一致時，就顯示出磁性，當分子電流取向不一致時，就沒有磁性，所以本題的正確答案為B。 答案：B ★課余作業(yè) 1、課下閱讀課本第94頁科學漫步《有趣的右螺旋》 2、完成P95“問題與練習”第1、2、3題。書面完成第4題。 ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。