初中物理人教版九年级全册第二十章电与磁第2节电生磁公开课

《电生磁》教学设计南京29中致远校区殷发金一、教学目标

（一）知识与技能

1．通过探究活动，知道通电导线周围存在磁场，并初步认识通电导线周围的磁场方向与电流方向有关。

2．通过探究活动，知道通电螺线管的外部磁场与条形磁体的外部磁场相似。

（二）过程与方法

通过实验，学会判断通电螺线管外部磁场方向的方法，即会应用安培定则。

（三）情感态度和价值观

通过认识电与磁之间的关系，激发探索自然界奥秘的动机，了解探索大自然的科学方法。

二、教学重难点

在前面学习了磁体及磁场后，学生对于磁场的研究方法已经有了一定的了解，所以本节课中研究电流的周围的磁场方法上较容易。电流的磁效应是电与磁联系之一，电能转化成磁，它是后面要学通电螺线管、电磁铁、电磁继电器的基础。通电导线周围的磁场很弱，可以做成通电螺线管使磁性增强，通电螺线管周围的磁场分布情况，可以结合实验探究总结得出，它需要学生较强的空间想象能力和语言表达能力。通过总结通电螺线管周围的磁场分布，了解通电螺线管相当于一个条形磁体，磁极的判断可以利用安培定则，安培定则是在实验的基础上总结出来的判断通电螺线管磁极的方法，这不是判断通电螺线管磁极的唯一方法，可以鼓励其他的判断方法。

重点：通过实验知道电流的磁效应以及通电螺线管外部的磁场分布情况。

难点：会运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。

三、教学策略

本节内容中包含三部分：电流的磁效应、通电螺线管的磁场、安培定则。这三部分内容都是建立在实验的基础上的，所以本节课可以利用实验贯穿始末。在电流的磁效应前先通过实验来说明通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这就是著名的奥斯特实验，拉近科学家与物理学习的距离。此磁场是非常非常弱的，对磁体产生力的作用也很小，为了使磁性增强，自然过渡到通电螺线管，它是各圈导线产生的磁场的叠加。研究通电螺线管周围磁场的分布的方法与前面研究磁体周围磁场的方法相同，在通电螺线管周围撒铁粉，观察磁场对铁粉的作用来形象地画出通电螺线管周围磁感线，发现磁感线的形状与分布和条形磁体相似。在通电螺线管周围放小磁针来研究磁场方向，发现磁场方向与电流方向有关。通过安培定则来判断通电螺线管的磁极是本节的难点，内容比较抽象，实际教学中可以利用绳子来模拟导线，在圆柱体上绕线，练习判断通电螺线管的磁极。可以通过“想想议议”来鼓励学生发现不同的判断磁极的方法。

四、教学资源准备

电源、开关、导线、小磁针、磁铁、铁粉、螺线管、演示用螺线管、漆包线、瓷管、多媒体整合系统。

五、教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图创设情景（5分钟）小磁针静止时能指南北，把一磁铁靠近小磁针，观察小磁针有什么变化？为什么会出现这种现象？

引导学生总结磁极间相互作用的规律。学生回忆上节课的主要内容，回答问题。

磁铁周围存在磁场，对小磁针有力的作用。

磁极间相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

知识回顾，为本节内容做知识准备。

引入新课（5分钟）小磁针只有放在磁体周围才会受到磁力作用而发生偏转吗？只有磁体周围存在着磁场吗？其他物质能不能产生磁场呢？如何判断磁场的存在？磁体周围存在磁场，电也可能产生磁，可以利用小磁针检验磁场的存在。提出问题，激发学生学习兴趣。新课内容（25分钟）电流的磁效应

在桌面上放一小磁针，小磁针能指南北，在靠近小磁针且与其平行的方向放置一直导线（如图）

连接电路，检查完毕，观察小磁针在开关闭合前后的的变化。这说明了什么？

改变导线中的电流方向，观察小磁针的变化，说明了什么？

这个实验最早是由丹麦物理学家奥斯特做的，此实验也叫奥斯特实验，它说明了通电导线周围存在着与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。

通过奥斯特实验可以总结出哪些结论？

学生观察实验，注意观察小磁针在开关断开前后的变化情况。

闭合开关，有电流通过直导线，小磁针会转动，说明通电导线周围存在磁场。

改变导线中电流方向，小磁针的偏转方向也改变，说明通电导线周围磁场方向与电流方向有关。

了解电与磁之间是有联系的，要注意观察生活，机会只垂青那些有准备的人。

学生总结：（1）通电导线周围存在磁场。（2）电流的磁场方向与电流方向有关。

再现奥斯特实验，使学生体验科学家探究的过程。

培养学生根据实验现象得出结论的能力。

通电螺线管的磁场

既然电能生磁，为什么电线连一根大头针都吸不动？

把导线绕在圆桶上，做成螺线管，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强很多。

展示一个螺线管，给螺线管通电，能使小磁针转动。

拿一个小磁针在通电螺线管周围移动，观察小磁针的变化。

我们如何研究通电螺线管周围的磁场呢？

在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑。观察电后观察小磁针的指向，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。改变电流方向，再观察一次。用线画出铁粉的形状。

对比通电螺线管的磁场分布以及前面学过的磁体周围磁场，它的形状与哪个磁体相似？

磁性太弱，吸引力太小。

通电螺线管周围存在磁场，不同位置磁场的方向也不同，在螺线管的两端磁极不同。

借助铁粉可以研究磁体周围磁场的分布情况，我们也可以利用类似的方法来研究通电螺线管周围的磁场。

学生观察实验，画出通电螺线管的磁感线。

通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，它也有两个磁极。

通过介绍电与磁的联系，对学生进行“偶然性寓于必然性之中”的教育。

物理方法的培养，利用磁场对外的作用来研究通电螺线管的磁场分布。

探究通电螺线管外部的磁场分布

提出问题：通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端就相当于条形磁铁的两个磁极。那么通电螺线管的磁极与哪些因素有关呢？

猜想：磁极与电流方向有关。

设计实验：在通电螺线管的外部放一些小磁针，利用漆包线在瓷筒上绕成螺线管，改变电流方向，确定通电螺线管的磁极。

进行实验：按照课本中的图进行绕线，给螺线管通电，在图中标出通电螺线管的N、S极。

归纳分析：当通电螺线管的电流方向改变时，小磁针N极指向也发生改变。

结论：说明通电螺线管的极性与电流方向有关。

想想议议：

你能借用自己的手指的关系来描述通电螺线管的电流方向与N极位置的关系吗？

学生进行猜想：磁极可能与电流方向有关，可能还与螺线管的绕线有关等。

螺线管有两种绕法，不同绕法电流有两个方向，如下图。确定通电螺线管的磁极。

学生对比通电螺线管的N、S极，得出结论。

学生讨论课本中的蚂蚁和猴子的说法，尝试用自己的方法把这种关系表述出来。

培养学生的实验能力。

根据实验现象总结规律。安培定则

通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。当电流的方向变化时，通电螺线管的磁性也发生改变。采用什么办法可以很简便地判定通电螺线管的磁性与电流方向的关系呢？

下面请同学来结合下图说出判断通电螺线管磁极的方法。

例题：判断下面图中通电螺线管的磁极，以及小磁针的N极。

练习：（1）根据小磁针静止时的位置，判断电源的正、负极。

（2）根据小磁针静止时的位置及电流方向，请给螺线管绕线。

学生阅读课本中关于安培定则的描述，结合对刚才的实验尝试用右来判定通电螺线管的磁极。

学生描述判断方法

用右手握螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的指的那端就是螺线管的N极。（如图）

练习使用安培定则解决实际问题。

学生自主完成练习，熟悉安培定则这一方法。

培养学根据实验分析，总结规律的能力。

使学生意识到物理方法是由个性到共性，由特殊到一般的过程。

生利用物理知识解决实际问题的能力

想想议议

如果条形磁体的磁性减弱了，你能用电流来使它磁性增强吗？应该怎么办？提示：利用电流的磁效应，使条形磁体磁化。

总结（5分钟）课堂小结：

1．通过这节课你学到了什么？

2．奥斯特实验说明了什么问题？

3．通电螺线管周围磁场有什么特点？

4．如何判定通电螺线管的磁极？学生梳理本节课知识内容。

1．本节课主要研究了电流的磁场，通电导线周围存在磁场，通电螺线管就是它的应用。

2．奥斯特实验说明了通电导线周围有磁场，并且磁场方向与电流方向有关。

3．通电螺线管的磁场与条形磁体相似，都有磁极。

4．利用安培定则来判定通电螺线管的磁极。

培养学生总结归纳的能力

作业布置1．完成《动手动脑学物理》第1～3题。

2．利用通电螺线管自制一个指南线圈。

3．对比条形磁体和通电螺线管各自的优缺点。按要求完成作业。知识巩固。

《电生磁》同步测试江苏省无锡市东林中学王伟彬一、选择题

1．下列因素中会影响通电螺线管磁性强弱的是（

）

A．电流的方向

B．线圈的绕向

C．线圈的匝数

D．铁屑的多少

答案：C

解析：通电螺线管的磁性强弱与电流大小以及线圈的匝数有关，通过螺线管的电流越大、线圈匝数越多，螺线管的磁性越强。通电螺线管的磁极与电流的方向、线圈绕向有关，当电流方向改变或线圈绕线方向改变，则螺线管的磁极改变。通电螺线管的磁场分布是通过铁屑的分布来认识的，利用了转化的方法，形象地表示出磁场的分布及强弱，它不能影响通电螺线管的磁性强弱。

2．如图所示的通电螺线管周围的小磁针，指向正确的是（

）

答案：A

解析：本题考查的是利用安培定则来判定通电螺线管的磁极。在判定时利用右手握住螺线管，让四个手指指向电流方向，则大拇指所指方向即为螺线管的N极。通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似，在螺线管的外部磁场方向也是从N极指向S极。

3．如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（

）

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：根据通电螺线管的电流方向，利用安培定则可以判断出B端为S极，C端为N极。由图可知A与B属于同名磁极，即A也为S极。C、D属于异名磁极，所以D端为S极。本题主要考查了安培定则及磁极间的磁感线分布情况。

4．为了判别蓄电池的正负极（标记已经模糊不清），手边有下列器材，其中可以进行判别的是（

）

A．小灯泡、变阻器

B．条形磁体、铁屑

C．螺线管、标有磁极的磁针

D．螺线管、铁屑

答案：C

解析：利用安培定则可以判定通电螺线管的磁极，它把电流方向与螺线管的磁极联系起来了，可以根据电流方向来判断磁极，相反也可以根据磁极来判断电流方向。而灯泡的发光与电流方向无关；条形磁体和铁屑可以研究条形磁体磁场的分布，它与蓄电池的正负极无法联系；通电螺线管周围存在磁场，对铁屑有力的作用，但无法得到磁场的方向，也无法判断电源的正负极。

5．如图所示，当开关闭合时，小磁针静止，下列说法正确的是（

）

A．通电螺线管的A端为S极

B．电源的C极是正极

C．滑动变阻器的滑片P向左移，小磁针N极的位置将与现在位置相反

D．把电源正负极的位置交换，小磁针N极的位置将与现在位置相反

答案：D

解析：本题考查了通电螺线管的磁性强弱、螺线管的磁极判断。通电螺线管的磁性强弱与电流大小和线圈匝数有关；螺线管的磁极与电流方向、线圈绕线等因素有关。调节滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，而电流大小只能影响磁性强弱，无法改变磁极。

6．如图所示，为使滑动变阻器的滑片P向右移动时，通电螺线管对条形磁铁的斥力变大，则电源和变阻器接人电路的方式可以是（

）

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接B，D接H

D．G接E，F接A，D接H

答案：C

解析：根据题目中通电螺线管对条形磁铁是相互排斥的，可知通电螺线管左端为N极，根据安培定则可以判断出电流从G流入经螺线管流向H，G端和电源正极相连。当P向右移动时，排斥力变大，说明磁性变强，电路中电流变大，即滑动变阻器接入电路的阻值变小，滑动变阻器应接B接线柱。本题中是根据磁极间的相互作用，得出通电螺线管的极性，然后判断出电流方向，考查了安培定则。通过作用力的变化判断出磁性强弱的变化，从而得出电流的变化，电阻的变化，这里又考查了滑动变阻器的接法。

7．如图所示，开关S由触点a转动到触点b时，通电螺线管的磁性强弱及弹簧测力计示数变化情况是（

）

A．增强，弹簧测力计示数变大

B．增强，弹簧测力计示数变小

C．减弱，弹簧测力计示数变大

D．减弱，弹簧测力计示数变小

答案：D

解析：通电螺线管的磁性强弱与线圈中电流大小和线圈匝数有关。S由a触点拨到b触点时，电路中电阻变大，通过螺线管的电流变小，通电螺线管的磁性变弱。S由a触点拨到b触点时，虽然螺线管中的电流方向改变，由安培定则可知上端由S极变为N极，但对铁块始终是吸引作用，则螺线管磁性变弱时对铁块吸引力也减小，因此弹簧测力计示数将变小。

8．如图所示，关于小磁针的转动方向，以下说法中正确的是（

）

A．小磁针N垂直于纸面向外转

B．小磁针N垂直于纸面向里转

C．小磁针静止不动

D．无法确定

答案：B

解析：图中的通电导线相当于垂直于纸面放的通电螺线管。用安培定则可判定纸下方为N极，纸上方为S极，在螺线管内部磁感线由S极到N极，即小磁针所在位置磁场方向为垂直于纸面向里，则小磁针N极在磁场力的作用下转到垂直于纸面向里的位置，使N极指向和该点磁场方向一致。安培定则可以用来判断通电螺线管的磁极，对于单根导线也可以看作是通电螺线管的一部分，用安培定则判断。

9．探究通电螺线管的磁场形状时，采用了观察细铁屑分布来研究磁场的方法，下列探究研究中，运用方法与此类似的是（

）

A．在研究电流与电压关系时，要控制导体的电阻一定

B．可以利用磁感线来形象的表示磁场

C．在探究影响动能大小因素的实验中，通过木块被推动距离，比较小车动能大小

D．通过水流的形成来认识电流的形成。

答案：C

解析：本题考查了对物理方法的了解，通电螺线管的磁场看不见、摸不着，但我们可以通过它对外表现的作用来认识它，这是一种转化法。在研究电流与电压关系时，要控制导体的电阻一定，这是利用控制变量的物理方法；利用磁感线来形象的表示磁场，这是利用了模型法，给磁场建立了一个模型；利用水流的形成来认识电流的形成，这是利用了类比的方法，把电流类比成水流。

10．（成都市2023年）如图所示，A是悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，B是螺线管。闭合开关S，待弹簧测力计示数稳定后，将变阻器R的滑片缓慢向右滑动，在此过程中下列说法正确的是（

）

A．V表示数变小，A表示数变大

B．V表示数变大，A表示数变小

C．弹簧测力计示数不变

D．弹簧测力计示数变大

答案：A

解析：本题考查了利用滑动变阻器改变电路、利用安培定则判定通电螺线管的磁极及磁极间的相互作用。根据螺线管中的电流方向，利用安培定则可以确定通电螺线管的上端为N极，它与条形磁体是同名磁极，相互排斥。将变阻器R的滑片向右移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路中电流变大，定值电阻两端的电压增大，滑动变阻器两端电压减小。流过螺线管的电流变大，通电螺线管的磁性增强，对条形磁铁的排斥力增大，所以弹簧测力计的示数减小。

二、填空题

11．电与磁之间有联系吗？什么实验能支持电能生磁？答_______________。

（1）如图所示的实验现象中，比较甲、乙两图可看到，导线通电时，小磁针____________（选填“偏转”或“不偏转”），由此表明：____________________________。

（2）比较甲、丙两图可看到，导线中的电流方向改变，小磁针的偏转方向________（选填“改变”或“不变”）。实验表明：___________________________。

（3）为使实验现象明显，组装该装置时，请你说出其中的要求或操作中的注意事项____________________________（说出其中某一点）。

答案：奥斯特实验

（1）偏转

通电导线周围存在磁场

（2）改变

通电导线周围磁场方向与电流方向有关

（3）电路接通的时间不能太长

解析：奥斯特实验说明了通电导线周围存在磁场，并且磁场方向与电流方向有关,即电与磁之间是有联系的。在实验中先让小磁针自由静止，它就是一个指南针，把导线与小磁针平行放置，当闭合电路前，电路中没有电流，小磁针不会偏转，导线通电时，导线周围存在磁场，使小磁针发生偏转。电流方向改变时，磁场方向改变，对小磁针的作用方向改变。在实验中要使实验的可信度增大，在实验前应先让小磁针静止，然后再让导线与之平行，防止产生“地磁场使小磁针偏转”的误解；在实验操作中为了使实验效果明显，要使导线中的电流较大，一般使短路，容易烧坏电源，所以通电时间不能过长。所以在实验要求或操作要求中可以填“小磁针自由静止，把导线与小磁针平行放置”或“闭合开关的时间不能过长”等。

12．如图所示的实验现象表明：通电螺线管的外部磁场与____________磁体的磁场相似，通电螺线管周围的磁场方向与________________________有关，可用________________来判定。

答案：条形

电流方向

安培定则

解析：通过实验研究发现通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的磁场分布相似，它的两端的磁性较强，有两个磁极。螺线管的磁性是由线圈中电流产生的，所以它的磁极与电流方向有关，它们的关系可以利用安培定则来判定。

13．如图所示，蚂蚁和猴子分别用两种行动的语言来描述通电螺线管的电流方向与N极位置关系。

（1）图a：蚂蚁沿着电流方向绕螺线管向上爬行，它说：“N极就在我的__________（选填‘左’或‘右’）边。”（2）图b：猴子用右手把一个螺线管夹在腋下，它说：“如果电流沿着我右臂所指的方向，N极就在我的___________（选填‘前’或‘后’）方。”

答案：左

前

解析：判断通电螺线管的磁极一般可以使用安培定则，也可以利用其他