初中物理人教版九年級全冊第二十章電與磁第2節(jié)電生磁公開課

《電生磁》教學(xué)設(shè)計南京29中致遠校區(qū)殷發(fā)金一、教學(xué)目標

（一）知識與技能

1．通過探究活動，知道通電導(dǎo)線周圍存在磁場，并初步認識通電導(dǎo)線周圍的磁場方向與電流方向有關(guān)。

2．通過探究活動，知道通電螺線管的外部磁場與條形磁體的外部磁場相似。

（二）過程與方法

通過實驗，學(xué)會判斷通電螺線管外部磁場方向的方法，即會應(yīng)用安培定則。

（三）情感態(tài)度和價值觀

通過認識電與磁之間的關(guān)系，激發(fā)探索自然界奧秘的動機，了解探索大自然的科學(xué)方法。

二、教學(xué)重難點

在前面學(xué)習了磁體及磁場后，學(xué)生對于磁場的研究方法已經(jīng)有了一定的了解，所以本節(jié)課中研究電流的周圍的磁場方法上較容易。電流的磁效應(yīng)是電與磁聯(lián)系之一，電能轉(zhuǎn)化成磁，它是后面要學(xué)通電螺線管、電磁鐵、電磁繼電器的基礎(chǔ)。通電導(dǎo)線周圍的磁場很弱，可以做成通電螺線管使磁性增強，通電螺線管周圍的磁場分布情況，可以結(jié)合實驗探究總結(jié)得出，它需要學(xué)生較強的空間想象能力和語言表達能力。通過總結(jié)通電螺線管周圍的磁場分布，了解通電螺線管相當于一個條形磁體，磁極的判斷可以利用安培定則，安培定則是在實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的判斷通電螺線管磁極的方法，這不是判斷通電螺線管磁極的唯一方法，可以鼓勵其他的判斷方法。

重點：通過實驗知道電流的磁效應(yīng)以及通電螺線管外部的磁場分布情況。

難點：會運用安培定則，判斷通電螺線管兩端的極性或通電螺線管的電流方向。

三、教學(xué)策略

本節(jié)內(nèi)容中包含三部分：電流的磁效應(yīng)、通電螺線管的磁場、安培定則。這三部分內(nèi)容都是建立在實驗的基礎(chǔ)上的，所以本節(jié)課可以利用實驗貫穿始末。在電流的磁效應(yīng)前先通過實驗來說明通電導(dǎo)線周圍存在與電流方向有關(guān)的磁場，這就是著名的奧斯特實驗，拉近科學(xué)家與物理學(xué)習的距離。此磁場是非常非常弱的，對磁體產(chǎn)生力的作用也很小，為了使磁性增強，自然過渡到通電螺線管，它是各圈導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的疊加。研究通電螺線管周圍磁場的分布的方法與前面研究磁體周圍磁場的方法相同，在通電螺線管周圍撒鐵粉，觀察磁場對鐵粉的作用來形象地畫出通電螺線管周圍磁感線，發(fā)現(xiàn)磁感線的形狀與分布和條形磁體相似。在通電螺線管周圍放小磁針來研究磁場方向，發(fā)現(xiàn)磁場方向與電流方向有關(guān)。通過安培定則來判斷通電螺線管的磁極是本節(jié)的難點，內(nèi)容比較抽象，實際教學(xué)中可以利用繩子來模擬導(dǎo)線，在圓柱體上繞線，練習判斷通電螺線管的磁極?？梢酝ㄟ^“想想議議”來鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同的判斷磁極的方法。

四、教學(xué)資源準備

電源、開關(guān)、導(dǎo)線、小磁針、磁鐵、鐵粉、螺線管、演示用螺線管、漆包線、瓷管、多媒體整合系統(tǒng)。

五、教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖創(chuàng)設(shè)情景（5分鐘）小磁針靜止時能指南北，把一磁鐵靠近小磁針，觀察小磁針有什么變化？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？

引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)磁極間相互作用的規(guī)律。學(xué)生回憶上節(jié)課的主要內(nèi)容，回答問題。

磁鐵周圍存在磁場，對小磁針有力的作用。

磁極間相互作用規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

知識回顧，為本節(jié)內(nèi)容做知識準備。

引入新課（5分鐘）小磁針只有放在磁體周圍才會受到磁力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？只有磁體周圍存在著磁場嗎？其他物質(zhì)能不能產(chǎn)生磁場呢？如何判斷磁場的存在？磁體周圍存在磁場，電也可能產(chǎn)生磁，可以利用小磁針檢驗磁場的存在。提出問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣。新課內(nèi)容（25分鐘）電流的磁效應(yīng)

在桌面上放一小磁針，小磁針能指南北，在靠近小磁針且與其平行的方向放置一直導(dǎo)線（如圖）

連接電路，檢查完畢，觀察小磁針在開關(guān)閉合前后的的變化。這說明了什么？

改變導(dǎo)線中的電流方向，觀察小磁針的變化，說明了什么？

這個實驗最早是由丹麥物理學(xué)家奧斯特做的，此實驗也叫奧斯特實驗，它說明了通電導(dǎo)線周圍存在著與電流方向有關(guān)的磁場，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。

通過奧斯特實驗可以總結(jié)出哪些結(jié)論？

學(xué)生觀察實驗，注意觀察小磁針在開關(guān)斷開前后的變化情況。

閉合開關(guān)，有電流通過直導(dǎo)線，小磁針會轉(zhuǎn)動，說明通電導(dǎo)線周圍存在磁場。

改變導(dǎo)線中電流方向，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向也改變，說明通電導(dǎo)線周圍磁場方向與電流方向有關(guān)。

了解電與磁之間是有聯(lián)系的，要注意觀察生活，機會只垂青那些有準備的人。

學(xué)生總結(jié)：（1）通電導(dǎo)線周圍存在磁場。（2）電流的磁場方向與電流方向有關(guān)。

再現(xiàn)奧斯特實驗，使學(xué)生體驗科學(xué)家探究的過程。

培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的能力。

通電螺線管的磁場

既然電能生磁，為什么電線連一根大頭針都吸不動？

把導(dǎo)線繞在圓桶上，做成螺線管，各圈導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場疊加在一起，磁場就會強很多。

展示一個螺線管，給螺線管通電，能使小磁針轉(zhuǎn)動。

拿一個小磁針在通電螺線管周圍移動，觀察小磁針的變化。

我們?nèi)绾窝芯客娐菥€管周圍的磁場呢？

在螺線管的兩端各放一個小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑。觀察電后觀察小磁針的指向，輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況。改變電流方向，再觀察一次。用線畫出鐵粉的形狀。

對比通電螺線管的磁場分布以及前面學(xué)過的磁體周圍磁場，它的形狀與哪個磁體相似？

磁性太弱，吸引力太小。

通電螺線管周圍存在磁場，不同位置磁場的方向也不同，在螺線管的兩端磁極不同。

借助鐵粉可以研究磁體周圍磁場的分布情況，我們也可以利用類似的方法來研究通電螺線管周圍的磁場。

學(xué)生觀察實驗，畫出通電螺線管的磁感線。

通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，它也有兩個磁極。

通過介紹電與磁的聯(lián)系，對學(xué)生進行“偶然性寓于必然性之中”的教育。

物理方法的培養(yǎng)，利用磁場對外的作用來研究通電螺線管的磁場分布。

探究通電螺線管外部的磁場分布

提出問題：通電螺線管的磁場與條形磁體的磁場相似，它的兩端就相當于條形磁鐵的兩個磁極。那么通電螺線管的磁極與哪些因素有關(guān)呢？

猜想：磁極與電流方向有關(guān)。

設(shè)計實驗：在通電螺線管的外部放一些小磁針，利用漆包線在瓷筒上繞成螺線管，改變電流方向，確定通電螺線管的磁極。

進行實驗：按照課本中的圖進行繞線，給螺線管通電，在圖中標出通電螺線管的N、S極。

歸納分析：當通電螺線管的電流方向改變時，小磁針N極指向也發(fā)生改變。

結(jié)論：說明通電螺線管的極性與電流方向有關(guān)。

想想議議：

你能借用自己的手指的關(guān)系來描述通電螺線管的電流方向與N極位置的關(guān)系嗎？

學(xué)生進行猜想：磁極可能與電流方向有關(guān)，可能還與螺線管的繞線有關(guān)等。

螺線管有兩種繞法，不同繞法電流有兩個方向，如下圖。確定通電螺線管的磁極。

學(xué)生對比通電螺線管的N、S極，得出結(jié)論。

學(xué)生討論課本中的螞蟻和猴子的說法，嘗試用自己的方法把這種關(guān)系表述出來。

培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

根據(jù)實驗現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律。安培定則

通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關(guān)。當電流的方向變化時，通電螺線管的磁性也發(fā)生改變。采用什么辦法可以很簡便地判定通電螺線管的磁性與電流方向的關(guān)系呢？

下面請同學(xué)來結(jié)合下圖說出判斷通電螺線管磁極的方法。

例題：判斷下面圖中通電螺線管的磁極，以及小磁針的N極。

練習：（1）根據(jù)小磁針靜止時的位置，判斷電源的正、負極。

（2）根據(jù)小磁針靜止時的位置及電流方向，請給螺線管繞線。

學(xué)生閱讀課本中關(guān)于安培定則的描述，結(jié)合對剛才的實驗嘗試用右來判定通電螺線管的磁極。

學(xué)生描述判斷方法

用右手握螺線管，讓四指指向螺線管中電流的方向，則大拇指所指的指的那端就是螺線管的N極。（如圖）

練習使用安培定則解決實際問題。

學(xué)生自主完成練習，熟悉安培定則這一方法。

培養(yǎng)學(xué)根據(jù)實驗分析，總結(jié)規(guī)律的能力。

使學(xué)生意識到物理方法是由個性到共性，由特殊到一般的過程。

生利用物理知識解決實際問題的能力

想想議議

如果條形磁體的磁性減弱了，你能用電流來使它磁性增強嗎？應(yīng)該怎么辦？提示：利用電流的磁效應(yīng)，使條形磁體磁化。

總結(jié)（5分鐘）課堂小結(jié)：

1．通過這節(jié)課你學(xué)到了什么？

2．奧斯特實驗說明了什么問題？

3．通電螺線管周圍磁場有什么特點？

4．如何判定通電螺線管的磁極？學(xué)生梳理本節(jié)課知識內(nèi)容。

1．本節(jié)課主要研究了電流的磁場，通電導(dǎo)線周圍存在磁場，通電螺線管就是它的應(yīng)用。

2．奧斯特實驗說明了通電導(dǎo)線周圍有磁場，并且磁場方向與電流方向有關(guān)。

3．通電螺線管的磁場與條形磁體相似，都有磁極。

4．利用安培定則來判定通電螺線管的磁極。

培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)歸納的能力

作業(yè)布置1．完成《動手動腦學(xué)物理》第1～3題。

2．利用通電螺線管自制一個指南線圈。

3．對比條形磁體和通電螺線管各自的優(yōu)缺點。按要求完成作業(yè)。知識鞏固。

《電生磁》同步測試江蘇省無錫市東林中學(xué)王偉彬一、選擇題

1．下列因素中會影響通電螺線管磁性強弱的是（

）

A．電流的方向

B．線圈的繞向

C．線圈的匝數(shù)

D．鐵屑的多少

答案：C

解析：通電螺線管的磁性強弱與電流大小以及線圈的匝數(shù)有關(guān)，通過螺線管的電流越大、線圈匝數(shù)越多，螺線管的磁性越強。通電螺線管的磁極與電流的方向、線圈繞向有關(guān)，當電流方向改變或線圈繞線方向改變，則螺線管的磁極改變。通電螺線管的磁場分布是通過鐵屑的分布來認識的，利用了轉(zhuǎn)化的方法，形象地表示出磁場的分布及強弱，它不能影響通電螺線管的磁性強弱。

2．如圖所示的通電螺線管周圍的小磁針，指向正確的是（

）

答案：A

解析：本題考查的是利用安培定則來判定通電螺線管的磁極。在判定時利用右手握住螺線管，讓四個手指指向電流方向，則大拇指所指方向即為螺線管的N極。通電螺線管的磁場分布與條形磁體相似，在螺線管的外部磁場方向也是從N極指向S極。

3．如圖所示，甲、乙為條形磁體，中間是通電螺線管，虛線是表示磁極間磁場分布情況的磁感線。則可以判斷圖中A、B、C、D四個磁極依次是（

）

A．N、S、N、N

B．S、N、S、S

C．S、S、N、S

D．N、N、S、N

答案：C

解析：根據(jù)通電螺線管的電流方向，利用安培定則可以判斷出B端為S極，C端為N極。由圖可知A與B屬于同名磁極，即A也為S極。C、D屬于異名磁極，所以D端為S極。本題主要考查了安培定則及磁極間的磁感線分布情況。

4．為了判別蓄電池的正負極（標記已經(jīng)模糊不清），手邊有下列器材，其中可以進行判別的是（

）

A．小燈泡、變阻器

B．條形磁體、鐵屑

C．螺線管、標有磁極的磁針

D．螺線管、鐵屑

答案：C

解析：利用安培定則可以判定通電螺線管的磁極，它把電流方向與螺線管的磁極聯(lián)系起來了，可以根據(jù)電流方向來判斷磁極，相反也可以根據(jù)磁極來判斷電流方向。而燈泡的發(fā)光與電流方向無關(guān)；條形磁體和鐵屑可以研究條形磁體磁場的分布，它與蓄電池的正負極無法聯(lián)系；通電螺線管周圍存在磁場，對鐵屑有力的作用，但無法得到磁場的方向，也無法判斷電源的正負極。

5．如圖所示，當開關(guān)閉合時，小磁針靜止，下列說法正確的是（

）

A．通電螺線管的A端為S極

B．電源的C極是正極

C．滑動變阻器的滑片P向左移，小磁針N極的位置將與現(xiàn)在位置相反

D．把電源正負極的位置交換，小磁針N極的位置將與現(xiàn)在位置相反

答案：D

解析：本題考查了通電螺線管的磁性強弱、螺線管的磁極判斷。通電螺線管的磁性強弱與電流大小和線圈匝數(shù)有關(guān)；螺線管的磁極與電流方向、線圈繞線等因素有關(guān)。調(diào)節(jié)滑動變阻器可以改變電路中電流的大小，而電流大小只能影響磁性強弱，無法改變磁極。

6．如圖所示，為使滑動變阻器的滑片P向右移動時，通電螺線管對條形磁鐵的斥力變大，則電源和變阻器接人電路的方式可以是（

）

A．G接F，E接B，D接H

B．G接F，E接A，D接H

C．G接E，F(xiàn)接B，D接H

D．G接E，F(xiàn)接A，D接H

答案：C

解析：根據(jù)題目中通電螺線管對條形磁鐵是相互排斥的，可知通電螺線管左端為N極，根據(jù)安培定則可以判斷出電流從G流入經(jīng)螺線管流向H，G端和電源正極相連。當P向右移動時，排斥力變大，說明磁性變強，電路中電流變大，即滑動變阻器接入電路的阻值變小，滑動變阻器應(yīng)接B接線柱。本題中是根據(jù)磁極間的相互作用，得出通電螺線管的極性，然后判斷出電流方向，考查了安培定則。通過作用力的變化判斷出磁性強弱的變化，從而得出電流的變化，電阻的變化，這里又考查了滑動變阻器的接法。

7．如圖所示，開關(guān)S由觸點a轉(zhuǎn)動到觸點b時，通電螺線管的磁性強弱及彈簧測力計示數(shù)變化情況是（

）

A．增強，彈簧測力計示數(shù)變大

B．增強，彈簧測力計示數(shù)變小

C．減弱，彈簧測力計示數(shù)變大

D．減弱，彈簧測力計示數(shù)變小

答案：D

解析：通電螺線管的磁性強弱與線圈中電流大小和線圈匝數(shù)有關(guān)。S由a觸點撥到b觸點時，電路中電阻變大，通過螺線管的電流變小，通電螺線管的磁性變?nèi)酢由a觸點撥到b觸點時，雖然螺線管中的電流方向改變，由安培定則可知上端由S極變?yōu)镹極，但對鐵塊始終是吸引作用，則螺線管磁性變?nèi)鯐r對鐵塊吸引力也減小，因此彈簧測力計示數(shù)將變小。

8．如圖所示，關(guān)于小磁針的轉(zhuǎn)動方向，以下說法中正確的是（

）

A．小磁針N垂直于紙面向外轉(zhuǎn)

B．小磁針N垂直于紙面向里轉(zhuǎn)

C．小磁針靜止不動

D．無法確定

答案：B

解析：圖中的通電導(dǎo)線相當于垂直于紙面放的通電螺線管。用安培定則可判定紙下方為N極，紙上方為S極，在螺線管內(nèi)部磁感線由S極到N極，即小磁針所在位置磁場方向為垂直于紙面向里，則小磁針N極在磁場力的作用下轉(zhuǎn)到垂直于紙面向里的位置，使N極指向和該點磁場方向一致。安培定則可以用來判斷通電螺線管的磁極，對于單根導(dǎo)線也可以看作是通電螺線管的一部分，用安培定則判斷。

9．探究通電螺線管的磁場形狀時，采用了觀察細鐵屑分布來研究磁場的方法，下列探究研究中，運用方法與此類似的是（

）

A．在研究電流與電壓關(guān)系時，要控制導(dǎo)體的電阻一定

B．可以利用磁感線來形象的表示磁場

C．在探究影響動能大小因素的實驗中，通過木塊被推動距離，比較小車動能大小

D．通過水流的形成來認識電流的形成。

答案：C

解析：本題考查了對物理方法的了解，通電螺線管的磁場看不見、摸不著，但我們可以通過它對外表現(xiàn)的作用來認識它，這是一種轉(zhuǎn)化法。在研究電流與電壓關(guān)系時，要控制導(dǎo)體的電阻一定，這是利用控制變量的物理方法；利用磁感線來形象的表示磁場，這是利用了模型法，給磁場建立了一個模型；利用水流的形成來認識電流的形成，這是利用了類比的方法，把電流類比成水流。

10．（成都市2023年）如圖所示，A是懸掛在彈簧測力計下的條形磁鐵，B是螺線管。閉合開關(guān)S，待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后，將變阻器R的滑片緩慢向右滑動，在此過程中下列說法正確的是（

）

A．V表示數(shù)變小，A表示數(shù)變大

B．V表示數(shù)變大，A表示數(shù)變小

C．彈簧測力計示數(shù)不變

D．彈簧測力計示數(shù)變大

答案：A

解析：本題考查了利用滑動變阻器改變電路、利用安培定則判定通電螺線管的磁極及磁極間的相互作用。根據(jù)螺線管中的電流方向，利用安培定則可以確定通電螺線管的上端為N極，它與條形磁體是同名磁極，相互排斥。將變阻器R的滑片向右移動時，變阻器接入電路的電阻變小，電路中電流變大，定值電阻兩端的電壓增大，滑動變阻器兩端電壓減小。流過螺線管的電流變大，通電螺線管的磁性增強，對條形磁鐵的排斥力增大，所以彈簧測力計的示數(shù)減小。

二、填空題

11．電與磁之間有聯(lián)系嗎？什么實驗?zāi)苤С蛛娔苌牛看餩______________。

（1）如圖所示的實驗現(xiàn)象中，比較甲、乙兩圖可看到，導(dǎo)線通電時，小磁針____________（選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”），由此表明：____________________________。

（2）比較甲、丙兩圖可看到，導(dǎo)線中的電流方向改變，小磁針的偏轉(zhuǎn)方向________（選填“改變”或“不變”）。實驗表明：___________________________。

（3）為使實驗現(xiàn)象明顯，組裝該裝置時，請你說出其中的要求或操作中的注意事項____________________________（說出其中某一點）。

答案：奧斯特實驗

（1）偏轉(zhuǎn)

通電導(dǎo)線周圍存在磁場

（2）改變

通電導(dǎo)線周圍磁場方向與電流方向有關(guān)

（3）電路接通的時間不能太長

解析：奧斯特實驗說明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，并且磁場方向與電流方向有關(guān),即電與磁之間是有聯(lián)系的。在實驗中先讓小磁針自由靜止，它就是一個指南針，把導(dǎo)線與小磁針平行放置，當閉合電路前，電路中沒有電流，小磁針不會偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)線通電時，導(dǎo)線周圍存在磁場，使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電流方向改變時，磁場方向改變，對小磁針的作用方向改變。在實驗中要使實驗的可信度增大，在實驗前應(yīng)先讓小磁針靜止，然后再讓導(dǎo)線與之平行，防止產(chǎn)生“地磁場使小磁針偏轉(zhuǎn)”的誤解；在實驗操作中為了使實驗效果明顯，要使導(dǎo)線中的電流較大，一般使短路，容易燒壞電源，所以通電時間不能過長。所以在實驗要求或操作要求中可以填“小磁針自由靜止，把導(dǎo)線與小磁針平行放置”或“閉合開關(guān)的時間不能過長”等。

12．如圖所示的實驗現(xiàn)象表明：通電螺線管的外部磁場與____________磁體的磁場相似，通電螺線管周圍的磁場方向與________________________有關(guān)，可用________________來判定。

答案：條形

電流方向

安培定則

解析：通過實驗研究發(fā)現(xiàn)通電螺線管外部的磁場分布與條形磁體的磁場分布相似，它的兩端的磁性較強，有兩個磁極。螺線管的磁性是由線圈中電流產(chǎn)生的，所以它的磁極與電流方向有關(guān)，它們的關(guān)系可以利用安培定則來判定。

13．如圖所示，螞蟻和猴子分別用兩種行動的語言來描述通電螺線管的電流方向與N極位置關(guān)系。

（1）圖a：螞蟻沿著電流方向繞螺線管向上爬行，它說：“N極就在我的__________（選填‘左’或‘右’）邊。”（2）圖b：猴子用右手把一個螺線管夾在腋下，它說：“如果電流沿著我右臂所指的方向，N極就在我的___________（選填‘前’或‘后’）方。”

答案：左

前

解析：判斷通電螺線管的磁極一般可以使用安培定則，也可以利用其他