通电螺线管的磁场_教案

初中物理《电生磁》教案教学目标：1. 知识与技能目标：学生能够理解电流的磁效应，知道通电导体周围存在磁场；学生能够理解通电螺线管的磁场与条形磁铁相似，掌握电磁铁的特性和工作原理。

2. 过程与方法目标：学生通过观察和体验通电导体与磁体间的相互作用，初步了解电和磁之间的联系；学生通过探究通电螺线管外部磁场的方向和影响电磁铁磁性强弱的因素，提高实验操作能力和问题解决能力。

3. 情感态度与价值观目标：通过认识电与磁之间的相互联系，培养学生乐于探索自然界的奥秘，培养学生的学习热情和求是态度。

教学重点：通电螺线管的磁场和电磁铁特性。

教学难点：通电螺线管磁场的极性与电流方向间的关系的得出；电磁铁特性的得出。

教学准备：直导线、干电池、螺线管、小磁针、导线、铁芯、电磁铁、图钉、条形磁铁、蹄行磁铁、多媒体课件、实物投影仪、开关等。

教学过程：一、导入新课1. 教师通过展示奥斯特实验的图片，引导学生观察并提问：当直导线通电时，你们看到了什么现象？磁针发生了什么变化？这说明了什么？2. 学生回答后，教师总结：这个实验揭示了电流的磁效应，即通电导体周围存在磁场。

二、新课内容1. 教师通过展示通电螺线管的图片，引导学生观察并提问：你们认为通电螺线管的磁场是怎样的？它与条形磁铁有什么相似之处？2. 学生回答后，教师总结：通电螺线管的磁场与条形磁铁相似，它们的极性都与电流的方向有关。

三、实验探究1. 教师引导学生分组进行实验，观察通电螺线管的磁场方向和电流方向的关系。

2. 学生通过实验发现，当改变电流方向时，通电螺线管的磁场方向也会改变。

3. 教师引导学生分析实验结果，得出通电螺线管磁场的极性与电流方向的关系。

四、电磁铁特性1. 教师展示电磁铁的图片，引导学生观察并提问：你们认为电磁铁是如何工作的？它的磁性强弱与哪些因素有关？2. 学生回答后，教师总结：电磁铁的工作原理是基于通电螺线管的磁场，它的磁性强弱与电流的大小和线圈的匝数有关。

三、通电螺线管的磁场教学目标1、知识与技能(1)认识电流的磁效应,初步了解电和磁之间的联系。

(2)知道通电导体周围存在磁场,磁场方向与电流方向有关。

(3)知道通电螺线管的磁场与条形磁体相似,会用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁场方向。

2、过程与方法(1)通过观察通电直导线磁场和通电螺线管磁场的实验,进一步发展空间想象力。

(2)通过将通电螺线管的磁场跟条形磁体的磁场加以对比,得出通电螺线管也有两个磁极,体会类比法的应用。

3、情感、态度与价值观通过物理学史的介绍,培养学生的科学态度和科学精神,通过电与磁关系的发现,使学生乐于探索自然界的奥妙,培养学习热情和求实态度,初步领会探索物理规律的方法。

教学内容分析教学内容分析本节是在前面学习了电,本章又了解了简单的磁现象之后,让学生通过观察奥斯特实验发现电流周围产生磁场,紧接着让学生通过实验探究通电螺线管周围的磁场分布,最后又介绍右手螺旋定则。

这样的顺序既遵循了物理学的发展过程,也符合学生的认知过程。

电流磁效应的发现在电磁学的发展史中意义重大,所以在教学过程中要渗透物理学史的教育,让学生感受到科学家的发现对科技的推动作用,科技的发展及应用对社会和生活作用,从中领悟到科学、技术与社会之间的关系,提高学生对科学的求知欲。

学情分析学生情况分析通过本章前两节的学习,学生了解了有关磁现象的知识,知道了一些磁场的分布特征,也学会了借用小磁针或铁屑来研究磁场的方法,这为本节探究电流的磁场打好了基础,但学生对电磁之间的联系生活经验很少,所以要做好奥斯特实验,让学生从实验中发现电磁之间的联系。

另外,理解右手螺旋定则需要一定的空间想象能力,有些孩子比较困难,在此可以借助于课件演示立体螺线管的电流方向和磁极方向的关系,或者借助于纸筒和纸条来模拟螺线管,帮助学生学会使用定则。

重点难点1.教学重点观察通电导线产生的磁场,认识电流的磁效应。

2.教学难点会用右手螺旋定则判断通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系。

第2节电生磁教学目标1、知道电流周围存在磁场，能说出奥斯特实验的现象，知道直线电流磁场的特征。

2、认识通电螺线管磁场的特征，会用安培定则判断磁场方向和电流方向。

3、知道电磁铁的组成和特点。

4、理解电磁继电器的结构和工作原理。

5、了解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理，了解信息的磁记录。

重点难点分析重点：电流的磁场、电磁铁难点：电磁铁的应用教、学预设调控对策【设问引入】磁体在它的周围空间能产生磁场，那么，不用磁体能否在空间产生磁场呢？一、直线电流的磁场【设问】学校的电铃是怎么响起来的？磁悬浮高速列车是怎么悬浮的？让我们从1820年丹麦的无论学家奥斯特对电流磁现象的发现说起吧。

【实验】奥斯特实验1、在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线，当直导线上通电流是，你观察到什么现象？－－小磁针发生了偏转。

学生思考：①小磁针为什么发生偏转？－－小磁针受到了力的作用。

②没有其它的物体与之直接接触，那么什么东西能使小磁针受到力的作用呢？－－显然是磁场。

是通电导线周围的磁场。

结论：通电导线的周围存在磁场。

改变电流的方向，观察小磁针的偏转方向有什么变化？－－小磁针的偏转方向发生改变，指向与原先相反。

说明：磁场的方向与原先相反，与电流的方向有关。

【师】既然通电的直导线周围存在磁场，我们肯定会对磁场的分布（模样）发生兴趣吧。

那么怎样才能观察到磁场的分布呢？－－用铁屑来显示磁场的分布。

2、在有机玻璃上均匀地撒上一些铁屑，给直导线通电后，轻敲玻璃板后，观察铁屑在直导线周围的分布情况。

现象：铁屑的分布呈同心圆状，且靠近直导线铁屑越多，即磁感线月密集。

说明磁场越强。

【小结】直线电流的磁场分布特点：通电直导线的周围存在磁场，且磁场方向与电流方向有关；直线电流磁场的磁感线分布是一个个同心圆，距离直线电流越近，磁性越强，反之越弱。

二、通电螺线圈的电流【实验一】1、如果把直导线按一定的方向绕螺线圈后再通电，观察能否吸引大头针。

－－现象：能吸引大头针。

电流的磁场教学目标一、知识与能力1.了解奥斯特的发现及其意义, 知道通电直导线周围的磁场情况.2.知道通电螺线管周围的磁场分布, 掌握安培定那么.3.知道磁现象的电本质.二、过程与方法1.通过对奥斯特发现的实验的观察, 了解导线周围的磁场.2.经历关于通电螺线管周围磁场分布的实验探究过程, 知道螺线管磁场和条形磁体磁场的相似性.三、情感、态度与价值观1.通过实验探究及讨论活动, 培养学生善于观察、勤于思考、勇于探究的科学素养.2.通过实验探究和讨论活动, 培养学生积极与他人合作的意识.教学重难点【教学重点】通电螺线管周围的磁场分布.【教学难点】磁现象的电本质.教学准备◆教师准备多媒体教学课件、螺线管、铁屑、电池、小磁针等.◆学生准备螺线管、铁屑、电池、小磁针等.教学过程一、情境导入1.情景：1820年, 安培在科学院的例会上做了一个小实验, 如图7-2-1所示, 把螺线管沿东西方向水平悬挂起来, 然后给导线通电, 发现螺线管通电转动后停在南北方向上, 这一现象引起了与会科学家的极大兴趣. 你知道这是怎么回事吗？2.回忆：师：当把小磁针放在条形磁体的周围时, 能观察到什么现象？其原因是什么？生思考交流：观察到小磁针发生偏转；因为磁体周围存在着磁场, 小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转.师：同学们答复得很好, 带电体和磁体有一些相似的性质, 这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？科学家们基于这一想法, 一次又一次地寻找电与磁的联系. 1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场, 这一重大发现轰动了科学界, 使电磁学进入一个新的开展时期. 今天, 我们沿着奥斯特的足迹, 来再现一下奥斯特所做的实验.二、进行新课(一)奥斯特的发现1.奥斯特实验.先向学生说明实验要求, 如图7-2-2所示, 然后学生分组实验：将直导线与小磁针平行并放. 观察现象：①如图7-2-2 (a), 当直导线通电时会发生什么现象？(小磁针发生偏转)②如图7-2-2 (b), 断电后会发生什么现象？(小磁针转回到原来指南北的方向)③如图7-2-2 (c), 改变通电电流的方向后会发生什么现象？(小磁针发生偏转, 其N极所指方向与图a时相反)提问：(1)通过实验, 你观察到了哪些物理现象？(通电时小磁针发生偏转；断电时小磁针转回到指南北的方向；通电电流方向相反, 小磁针偏转方向也相反)(2)通过这些物理现象你能总结出什么规律？(①通电导线周围存在磁场；②磁场方向与电流方向有关)师：同学们答复得很好, 我们鼓掌给予鼓励. 以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的, 此实验又叫奥斯特实验. 这个实验说明, 除了磁体周围存在着磁场外, 电流的周围也存在着磁场, 即电流的磁场.总结奥斯特实验. 现象：导线通电, 周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变, 小磁针偏转方向相反. 规律：通电导线周围存在磁场, 磁场方向与电流方向有关.师：这个实验看上去非常简单, 但在当时这一重大发现轰动了科学界. 因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的, 而是紧密联系的, 从而说明外表上互不相关的自然现象之间是相互联系的, 这一发现有力地推动了电磁学的研究和开展. 奥斯特实验用的是一根直导线, 后来科学家们又把导线弯成各种形状, 通电后研究电流的磁场. 我们也研究一下, 说出你们的做法和观察的结果. (学生把直导线弯成各种形状, 通电后看小磁针的变化. )(二)通电螺线管的磁场.1.演示通电螺线管的磁场：把直导线缠在铅笔上, 然后抽出铅笔, 再通电, 小磁针偏转, 周围存在磁场.师：这种把导线绕在圆筒上, 做成的螺线管也叫线圈. 它能使各导线产生的磁场叠加在一起,磁场就会强得多, 这样在生产实际中用途就大. 那么通电螺线管的磁场是什么样的？观察铁屑的分布和小磁针的指向. 如图7-2-3所示, 在板上均匀撒满铁屑, 在螺线管两端各放一个小磁针, 通电后观察小磁针的指向. 轻轻敲板, 观察铁屑的排列. 改变电流方向再观察一次.提问：(1)通电前小磁针如何指向？通电后会发生什么现象？(原指南北, 通电后磁针偏转. )(2)通电后, 轻轻敲板, 铁屑为什么会产生规那么排列？铁屑的排列与什么现象一样？(铁屑磁化变成“小磁针〞, 轻敲使铁屑可自由转动, 使铁屑按磁场进行排列, 其排列与条形磁体的排列相同, 通电螺线管相当于条形磁体. )(3)改变通电方向, 小磁针的指向有什么不同？这说明什么？(小磁针指向相反, 说明通电螺线管两端的极性与通电电流有关. )2.通电螺线管的极性和电流关系——安培定那么.师：我们知道通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向有关, 有什么样的关系？我们能否想出一句话来概括这种普遍规律？学生讨论交流, 归纳总结.师：大家答复得都很好, 虽有不同的看法, 还是说出了自己的观点, 我很快乐看到这样的场面. 我们知道, 通电导体周围存在着磁场, 通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似. 通电螺线管相当于一个条形磁体, 其极性和电流方向的关系符合安培定那么——右手螺旋定那么：用右手握螺线管, 让四指弯向螺线管电流的方向, 那么大拇指所指的那端就是螺线管的北极.(三)物体磁性从哪里来.1.提出问题：(1)磁体和电流都能产生磁场, 磁体的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢？(2)电流的本质是电荷定向运动, 所以电流的磁场应该是由于电荷的运动而产生的. 那么磁体的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？2.学生展开讨论交流, 教师巡视, 进行指导帮助.3.利用课件展示安培的分子电流假说：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场具有相似性, 法国学者安培由此受到启发, 提出了著名的分子电流假说. 他认为：在原子、分子等物质微粒的内部, 存在着一种环形电流, 分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体, 它的两侧相当于两个磁极, 物体内大量微小的磁体有序排列使得物体显示磁性.4.课件展示：利用安培分子电流假说解释磁现象, 联系磁化和消磁进行分析与理解.三、反思总结1.请学生总结本节课的主要内容, 教师再作适当的补充.2.教师进一步强调本节课的重点、难点和关键点. 请学生反思自己本节课的学习情况, 谈谈收获和体会.3.布置思考题及课后作业.(1)制作“家庭实验室〞的电磁炮.(2)课后作业：“自我评价〞第1、2题.【板书设计】第2节电流的磁场(一)奥斯特的发现——电流的磁效应现象：导线通电, 周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变, 小磁针偏转方向相反.规律：通电导线周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关.(二)通电螺线管的磁场1.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似.2.安培定那么：用右手握螺线管, 让四指弯向螺线管电流的方向, 那么大拇指所指的那端就是螺线管的北极.(三)物体磁性从哪里来？安培分子电流假说.第2节磁场对电流的作用第1课时┃教学过程设计┃第2课时┃教学小结┃。

螺线管磁场测定本实验仪用集成霍耳传感器测量通电螺线管内直流电流与霍耳传感器输出电压之间关系，证明霍耳电势差与螺线管内磁感应强度成正比，了解和熟悉霍耳效应的重要物理规律；用通电长直螺线管中心点磁感应强度理论计算值作为标准值来校准集成霍耳传感器的灵敏度；熟悉集成霍耳传感器的特性和应用；用该集成霍耳传感器测量通电螺线管内的磁感应强度与位置刻度之间的关系，作磁感应强度与位置的关系图。

从而学会用集成霍耳元件测量磁感应强度的方法。

一、实验目的1.了解和掌握集成线性霍耳元件测量磁场的原理和方法；2.学会测量霍耳元件灵敏度的方法。

3.精确测量通电螺线管磁场分布，二、实验原理霍耳元件的作用（如右图2所Array示）：若电流I流过厚度为d的半导体薄片，且磁场B垂直于该半导体，是电子流方向由洛伦茨力作用而发生改变，在薄片两个横向面a、b之间应产生电势差，图2 霍耳元件这种现象称为霍耳效应。

在与电流I、磁场B垂直方向上产生的电势差称为霍耳电势差，通常用U H 表示。

霍耳效应的数学表达式为：IB K IB dR U H HH ==)((1) 其中R H 是由半导体本身电子迁移率决定的物理常数，称为霍耳系数。

B 为磁感应强度，I 为流过霍耳元件的电流强度，K H 称为霍耳元件灵敏度。

虽然从理论上讲霍耳元件在无磁场作用(即B=0)时，U H =0，但是实际情况用数字电压表测时并不为零，这是由于半导体材料结晶不均匀及各电极不对称等引起附加电势差，该电势差U 0称为剩余电压。

随着科技的发展，新的集成化(IC)元件不断被研制成功。

本实验采用SS95A 型集成霍耳传感器(结构示意图如图3所示)是一种高灵敏度集成霍耳传感器，它由霍耳元件、放大器和薄膜电阻剩余电压补偿组成。

测量时输出信号大，并且剩余电压的影响已被消除。

对SS95A 型集成霍耳传感器，它由三根引线，分别是:“V +”、“V -”、“V out ”。

其中“V +”和“V -”构成“电流输入端”，“V out ”和“V -”构成“电压输出端”。

物理备课大师 【全免费】第 1 课时奥斯特实验通电螺线管的磁场【教课目的】一、知识与技术1.认识电流的磁效应，初步认识电和磁之间有某种联系.2.知道通电导体四周存在着磁场；通电螺线管的磁场与条形磁体相像.3.会判断通电螺线管两头的极性或通电螺线管的电流方向.二、过程与方法1. 经过察看直导线电流磁场和通电螺线管的磁场实验，进一步发展学生的空间想象力.2. 经过对实验的剖析，提升学生比较、剖析、概括得出结论的能力.三、感情、态度与价值观经过认识电与磁之间的互相联系，使学生乐于研究自然界的奇妙，培育学生的学习热忱和实事求的态度，初步领悟研究物理规律的方法和技巧.【教课要点】奥斯特的实验：通电螺线管的磁场；安培定章.【教课难点】通电螺线管的磁场及其应用.【教具准备】奥斯特实验器械一套、通电螺线管、小磁针、大头针、多媒体课件等.【教课课时】 1 课时【稳固复习】教师指引学生复习上一节内容，并解说学生所做的课后作业( 教师可针对性地精选部分难题解说），增强学生对知识的稳固.【新课引入】教师播放多媒体文件: 电和磁之间的相像之处.师：电和磁从现象上看有特别相像的地方，它们之间有没有必定的联系呢？从哲学角度看，应当是有的，我们生产和生活中的一些电器设施中，如扬声器、电磁继电器、话筒、电吉他、电话等，均用到了磁性，但它们的磁性均离不开电，由此看来，电与磁之间必定存在着某种联系. 第一揭开这个神秘的是丹麦物理学家奥斯特.【预习指导】阅读课本P143 - 146文字内容和插图，把基本观点、规律、实验现象和结论用双色笔做上记号，并达成“教案”中“课前预习”部分 . 而后各小组内部沟通议论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展现.【讲堂导学】知识点 1电流的磁效应一、学生小组合作研究，教师指导点拨师： 1. 你的生活中哪些设施用到了电与磁的应用？这些说了然什么？生： 1. 电铃、电话等，电流四周能产生和电磁铁同样的作用.师：2. 利用桌上老师供给的器械，重复奥斯特所做的实验，注意察看现象，并概括结论.①通电和断电，现象：结论 :②改变导线中电流方向，现象：结论 :生：2. ①通电时小磁针发生偏转，断电时小磁针恢还本来指向，通电导体四周存在磁场②小磁针偏转方向改变，通电导体四周磁场方向与电流方向相关.[ 要点概括 ] ①电流四周存在着磁场；②电流磁场的方向跟电流的方向相关.思想拓展教师指引学生达成对应课时中思想拓展题目，并进行解说知识点 2通电螺线管的磁场二、学生小组合作达成以下研究，教师巡视指导，合时评论.师： 1. 利用老师供给的有机玻璃板、铁屑、螺线管达成教材图17-16实验，并依据铁屑散布状况描出磁感线.写出你的研究结论.生： 1. 如下图 .通电螺线管四周的磁场与条形磁体的磁场相像.师： 2. 利用老师供给的器械及课本图17-17 实验研究 : 通电螺线管的极性可能和哪些因素相关呢？注意察看现象，并概括出结论.生： 2. 通电螺线管的极性与电流方向及导线环绕方向相关.师： 3. 你如何利用小磁针判断通电、螺线管的磁极？说出你的方法.生： 3. 让小磁针N、 S 极分别凑近通电螺线管的磁极，与小磁针N 极吸引且与S 极排挤的一端为S 极，反之，与小磁针S 极吸引且与N极排挤的一端为N 极.师： 4. 请你利用右手螺旋定章体验: 判断你上述实验中通电螺线管的磁极，并比较和你用小磁针判断的能否同样？生： 4. 同样[ 重难点点拨 ] 通电螺线管的四周存在着磁场，其外面的磁场与条形磁体的磁场相像，通电螺线管的两头与条形磁体同样有两个磁极. 在通电螺线管外面，磁感线从通电螺线管的N 极出往返到S 极；在通电螺线管内部，磁感线从S 极到 N 极 . 若改变电流方向，通电螺线管的 N 极和 S 极也改变，且地点正好对换.[ 特别提示 ] 使用右手螺旋定章时应注意以下三点.①决定通电螺线管磁极极性的根本要素是通电螺线管上电流的围绕方向，而不是通电螺线管上导线的绕法和电源正、负极的接法. 当两个螺线管中电流的围绕方向一致时，它们两端的磁极极性才同样.②四指的围绕方向一定是螺线管上电流的围绕方向.③ N 极和 S 极必定在通电螺线管的两头.思想拓展教师指引学生达成对应课时中思想拓展题目，并进行解说.[ 讲堂小结 ] 指导学生总结概括本节课学到了什么1. 通电导线四周存在磁场，磁场方向跟电流方向相关. 这类现象叫做电流的磁效应.2.奥斯特发现了电和磁的联系，能够说以电磁学作为一个整体的科学是由奥斯特创始的.3. 全部通电导体四周都存在磁场，无论是铁、铜、铝，仍是金属做的导体. 从磁场方向上讲：通电螺线管的四周的磁场散布和条形磁铁的磁场散布同样.【课后作业】达成本课时对应练习，并预习下一课时内容。

2 电流的磁场第一课时电流的磁效应[学习目标]1.认识电流的磁效应，初步了解电与磁之间的某种联系；2.会判断通电螺线管周围的磁场方向。

一、电流的磁效应奥斯特实验证明：通电导线的周围存在着磁场，磁场的方向跟电流的方向有关，这种现象叫做电流的磁效应。

这一现象是由丹麦物理学家奥斯特在1820年发现的。

二、通电螺线管的磁场1．把导线绕在圆筒上，做成螺线管，也叫线圈，在通电情况下会产生磁场。

通电螺线管的磁场相当于条形磁体的磁场，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极，通电螺线管外部的磁感线从N极出发，回到S极，内部的磁感线从S极出发，回到N极。

2．通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。

磁场的强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关。

三、安培定则判断通电螺线管的磁场方向可以使用安培(右手)定则：将右手的四指顺着电流方向抓住螺线管，大拇指的方向就是该螺线管的N极。

一、电流的磁效应电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，这是丹麦物理学家奥斯特在1820年首先发现的。

奥斯特实验：实验前要使小磁针静止时指向南北方向，为使小磁针能偏转，直导线应放在小磁针上方且与小磁针平行，即沿南北方向放置；1．给导线通电，小磁针发生偏转；断电后，小磁针又回到原来的位置(地磁场作用下)；结论：通电导体周围存在着磁场；2．小磁针与导线不动，调整电源改变导线中电流的方向，磁针偏转方向与原来相反；结论：电流磁场的方向与直导线中电流的方向有关系。

二、通电螺线管周围的磁场通电螺线管的磁场：通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场一样。

安培定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的Ｎ极。

通电螺线管的性质：(1)通电螺线管磁性的强弱与有无铁芯(有铁芯则称为电磁铁)、电流的大小、线圈匝数的多少有关；(2)通电螺线管的极性可由电流方向来改变。

知识点一：电流的磁效应【例题精讲】1.如图所示，将一根直导线放在静止小磁针的正上方，并与小磁针平行。