（人教版）九年级物理 电生磁（教学设计）

20.2电生磁（教学设计）年级九年级授课时间课题20.2电生磁教学目标1.通过实验了解电流周围存在着磁场。2.探究通电螺线管外部磁场的方向，了解通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似。3.会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。教材分析本节在学习了磁体、磁场的前提下，通过奥斯特实验，使学生认识电流（通电导线）周围存在磁场，即电流的磁效应，从而揭示了电与磁之间的联系。本节内容由“电流的磁效应”“通电螺线管的磁场”和“安培定则”三部分构成。电流的磁效应是本节学习的重要知识之一，也是后面学习其他电磁现象的基础。教学中应认真做好奥斯特实验，引导学生认真观察把小磁针放在直导线附近，导线通电和断电时小磁针发生的变化。分析现象产生的原因，让学生认识到使小磁针发生偏转的只可能是电流产生的磁场，从而确信通电导线周围存在磁场，即电流的磁效应。帮助学生加深对知识的理解，初步认识电与磁之间存在着相互关系。通电螺线管的磁场也是本节的重点知识之一，教学中应让学生通过实验去探究、总结，先用自己的语言描述出通电螺线管外部的磁场分布情况、通电螺线管两端的极性与电流方向之间的关系，以培养学生的空间想象能力和语言表达能力。然后通过师生交流，得出安培定则。本节的难点是会运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。教师可举例说明安培定则的使用方法，以此化解知识难点。教学器材小磁针，螺线管、铁屑，电源、直导线、小磁针、开关、漆包线等。多媒体ppt，包含视频《奥斯特实验》、《探究螺线管周围的磁场》。教学过程教师活动学生活动导入新课【回忆电磁现象并提问】电现象与磁现象有许多相似之处，例如，电荷有两种，磁极有两个；同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引；同名磁极相排斥，异名磁极相吸引等。电现象和磁现象有很多相似之处，它们间有没有一定的联系？1820年丹麦物理学家奥斯特用实验证实通电导体的周围存在着磁场。第一次揭示了电和磁之间的联系，这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。电与磁之间有着怎样的联系？今天一起学习—《20.2电生磁》。学习新课一、磁现象1.奥斯特实验（1）探究电与磁是否存在联系【演示实验】①如图甲所示，将一枚转动灵活的小磁针放置在直导线下方。然后使导线和电池触接，连通电路，观察小磁针的变化。②如图乙所示，把电源切断后，观察小磁针的变化。③如图丙所示，改变导线中电流的方向，观察小磁针有什么变化？④实验分析小磁针发生偏转，说明小磁针受到磁场力的作用，表明通电导线和磁体一样，周围存在磁场。小磁针又回到原位，说明导线周围的磁场消失，表明导线周围的磁场是由电流产生的。电流方向改变时，小磁针的偏转方向发生改变，说明磁场方向发生了改变。进一步说明电流的磁场方向跟电流的方向有关。（2）探究归纳：①电流周围存在着磁场；②电流的磁场方向跟电流的方向有关。2.电流的磁效应通电导线周围存在与电流方向有关的磁场，这种现象叫做电流的磁效应。奥斯特实验揭示了电和磁之间存在着联系，即“电生磁”。【播放视频】——《奥斯特实验》【例题1】某同学利用图所示装置进行了一系列实验，闭合开关前、小磁针的指向如图甲所示；闭合开关后、小磁针的转情况如图乙中箭头所示；只改变电流方向，再次进行实验、闭合开关后、小磁针的偏转如图丙中箭头所示。（1）由甲、乙两图所示实验可得电流可以产生________；（2）由乙、丙两图所示实验可得电流产生的磁场的方向与电流的_____有关。【答案】（1）磁场；（2）方向。【解析】（1）由甲、乙两图可知，开关闭合后，电路中有电流通过，小磁针的指向发生变化，可以得出结论电流周围可以产生磁场。（2）由乙、丙两图可知，电路中电流方向不同，小磁针的偏转方向不同，可以得出电流周围的磁场方向与电流方向有关。观看视频。做例题1，加深理解奥斯特实验。学习新课【提问】既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？怎样才能使电流的磁场变强呢？1.螺线管如果将导线绕在圆筒上，做成螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。螺线管演示器螺线管演示器将导线绕在圆筒上2.实验探究：通电螺线管的磁场特点（1）实验一如图所示，用铜导线穿过硬纸板，绕成螺线管（或用螺线管演示器），在纸板上均匀地撒满铁屑，给螺线管通电后，轻敲纸板，观察铁屑的排列情况。实验现象与分析：如图所示，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电螺线管外部的磁场和条形磁体相似。实验一实验一实验二（2）实验二将小磁针放到通电螺线管周围不同的位置，包括螺线管内部，在纸板上记下小磁针在各个位置时的N极指向。实验现象：看到周围小磁针的N极指向不同，内部小磁针N极指向相同，如图所示。现象分析：从小磁针N极指向来看，通电螺线管外部的磁感线是从通电螺线管一端出来回到另一端；内部磁感线的方向与外部磁感线的方向相反，如图所示。（3）实验三在上面的实验中，改变螺线管中的电流方向，对照上次实验中的现象，观察小磁针的N极指向与原来是否相同。实验现象：小磁针的N极指向与上次实验刚好相反。现象分析：小磁针的N极指向改变，说明磁场方向改变了，即通电螺线管两端磁极的极性改变了。由此可知，通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。探究归纳：通电螺线管的磁场特点（1）通电螺线管外部的磁场与条形磁体外部的磁场相似，通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极。（2）通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。3.探究通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向间的关系（1）设计并进行实验取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。（2）实验现象分析①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同；②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同。（3）探究归纳：通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。切记通电螺线管两端的极性与螺线管的绕法无关，与电流由哪端流入无关！【播放视频】——《探究通电螺线管的磁场》【例题2】在探究“通电螺线管外部的磁场分布”的实验中：（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存在______；小磁针放在螺线管四周不同位置，在图上记录了磁针_____极的方向，这个方向就是该点的磁场方向；（2）小明做了如图乙所示的实验，由实验现象得出：通电螺线管的磁极极性与__________有关。【答案】（1）磁场，N（或北极），（2）电流方向.【解析】（1）按照图甲布置实验器材，螺线管通电后小磁针发生偏转，说明通电螺线管的周围存在磁场，是小磁针受力发生偏转。小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向，故把小磁针放到螺线管四周不同位置，螺线管通电后记录小磁针N极的方向，这个方向就是该点的磁场方向。（2）如图所示的实验，由实验现象得出：通电螺线管周围磁场方向与电流方向有关，当电流方向改变时，磁场方向也会发生改变。知道螺线管及其构造。学习新课【提问】通过前面的学习，知道通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。你能想出一些办法描述通电螺线管的极性与电流方向间的关系吗？1.安培定则——判断通电螺线管两端极性的方法（1）蚂蚁的方法：如果蚂蚁我沿着电流方向绕螺线管爬行，N极就在我的左边。（2）猴子的方法如果电流沿着我猴子右臂所指的方向，N极就在我的前方。我们应该怎样判断呢？（3）安培定则对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用安培定则（也叫右手螺旋定则）来表述。用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。2.安培定则的应用（1）根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性.（2）由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向.（3）根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线.（4）提示：①决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。②N极和S极一定在通电螺线管的两端。③判断时必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。【例题3】在图中根据磁感线的方向，标出通电螺线管的N、S极和电源的“+”、“-”极。【答案】见右图.【解析】在磁体外部，磁感线总是从磁体的N极发出，最后回到S极。所以螺线管的左端为N极，右端为S极。根据安培定则：伸出右手，使右手大拇指指向通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，即电流是从螺线管的右端流入的。所以电源的右端为正极，左端为负极，如图所示.通过比较蚂蚁与猴子的判断方法，得出人们常用的方法——安培定则。知道安培定则的应用.做例题3，会应用安培定则解决有关问题。课堂练习课堂练习1.如图所示是著名的奥斯特实验。（1）实验探究的是通电导线周围是否存在_________。（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的_______极.（3）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，这表明通电导线周围磁场的方向与________的方向有关.（4）实验中小磁针的作用是____________。2.在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有______，通过小磁针静止时_____极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与________有关.【答案】磁场，N，电流方向。【详解】闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；通过小磁针静止时N极的指向，可确定该点的磁场方向；调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。3．如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是（）

A.小磁针A B.小磁针B C.小磁针C D.小磁针D 【答案】C。

【详解】根据电源的正、负极在图上标出通电螺线管中的电流方向；根据电流方向，利用安培定则判断通电螺线管左端为N极，右端为S极。根据磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，画出磁体周围的磁感线。磁场中任一点处小磁针静止时北极指向和该点的磁感线方向一致，所以小磁针A的N极应向左，小磁针B的N极应指向右上方，小磁针C的N极应指向右下方，小磁针D的N极应向左。只有小磁针C的指向正确。所以选C。4．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】D。【详解】先判断通电螺线管的左端B为N极，右端C为S极；根据甲与螺线管间的磁感线的形状可以判断是同名磁极的磁场，所以A为N极；根据C与D间的磁感线可知是异名磁极，所以D为N极。所以ABC错误，选项D正确。5.如图所示，请根据图中信息标出电源的正极，用箭头标出A点磁感线的方向。【答案】见右图。【详解】由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。6.由图知，右边磁体的左端为N极，由同名磁极相排斥可知，通电螺线管的右端为N极，由安培定则可知，电流从通电螺线管的左端流入，从通电螺线管的右端流出，所以电源的左端为正极；由于规定磁感线从N极出发，回到S极，所以A点磁感线的方向沿磁感线向上。【答案】见右图。【详解】由题意可知，通电螺线管的左端为N极，由异名磁极相互吸引可知，小磁针的右端为S极，左端为N极，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，且由安培定则可知，电流从通电螺线管的右端流入，左端流出，故可知电源左端为负极，右端为正极，如图所示.7.在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，小明进行了如下操作：（1）如图所示，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．①由图可知通电螺线管的磁场与___________相似．②放入小磁针的作用：__________________.（2）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状_______（选填“没有改变”或“发生改变”），小磁针指向与原来________（选填“相同”或“相反”）．【答案】（1）条形磁体，确定通电螺线管的磁极；（2）没有改变，相反。【详解】（1）①由图可知通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似；②放入小磁针的作用是确定通电螺线管的磁极