《物理（医药卫生类）》教案 高职 第8章 电与磁

第8章电与磁8.1磁场磁感应强度教案教学目标：1.知道磁场是一种物质，理解磁场作为物质具有的统一性与多样性，进一步发展物质观念。了解磁感应强度和磁通量等概念。有意识地比较磁场与其他常见物质的相同与不同之处，扩展对“物质”这一概念的认识。（物理观念与应用）2.会用磁感线描述磁场。知道磁感线是一种物理模型，体会磁感线模型对理解磁场中的作用。理解磁感线并不是真实存在的，而是人们为了更好地研究磁场性质所提出的模型；注意体会引人磁感线后对磁场描述的便捷性与准确性，感悟模型建构的意义。（科学思维与创新）3.通过实验，知道电流周围存在磁场;能用安培定则判断通电直导线、环形电流和通电线圈等周围的磁场方向。主动参与探究活动，培养在实验中提出问题的能；积极思考、勤于实践，善于运用安培定则这一有力工具判断一些物体周围的磁场方向，在探究活动中发展实践意识、操作能力。（科学探究与实践）4.了解磁现象在生产生活中的应用以及可能带来的危害，感悟磁现象对人类社会发展所起到的巨大推进作用，思考人类应当如何面对科技发展所带来的影响，能体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。（科学态度与责任）教学重点：磁感线与磁感应强度的关系；磁感应强度表达式。教学难点：利用安培定则判断磁场方向。教学方法：讲授法、演示法、实验探究法、讨论法、读书指导法教学准备：实验器材：条形磁铁、玻璃板、细铁屑、小磁针、干电池、导线。多媒体材料：PPT课件，包含模拟条形磁铁磁场的分布演示实验的视频、奥斯特实验的视频、电磁铁门锁的介绍视频、国产稳态强磁场实验装置的介绍视频。教学过程：一、导入新课：情景创设：提问学生中国古代四大发明是哪几个，并提问学生指南针的原理与应用。新课讲解：1.概念引入：使用PPT介绍磁场、磁力线的基本概念。2.演示实验：模拟条形磁铁磁场的分布。学生观察铁屑在磁场作用下的排列情况、观察小磁针处磁场的方向；教师总结：根据铁屑在磁场中的排列情况,在磁场中画一系列带箭头的曲线，使曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方向一致，这些曲线就称为磁力线。3.概念引入：使用PPT介绍磁通量、磁感应强度、匀强磁场的基本概念。4.实验探究与结果分析：观察奥斯特实验现象。实验设计：学生分组，实验观察奥斯特实验现象，归纳得出结论：电流能够产生磁场。实验操作：学生将一个小磁针以南北方向放置，然后连接好电路，把图中导线放置于小磁针的上方。学生观察当有电流流过时，小磁针发生的变化；观察当电流方向改变时，小磁针的变化。结果讨论：每组分享实验结果，教师引导讨论。规律归纳：引导学生从实验观察结果中归纳总结。方法指导：介绍归纳推理的科学方法。规律总结：帮助学生总结：把一条通电导线平行地放在小磁针的上方，小磁针就会发生偏转，这一现象为电流的磁效应。知识梳理：安培定则判断直线电流的方向和其磁力线方向之间的关系；安培定则判断环形电流和通电螺线管的磁场方向。应用拓展：电磁铁及其应用——通电螺线管代替条形磁铁。电磁铁门锁的原理。7.案例分析：展示电磁铁在科技和生活中的应用案例--电磁起重机、电磁继电器、电话、发电机等。三、课堂小结：知识梳理：总结磁场、磁感应强度、电流的磁效应和安培定则。重点强调：强调科学探究和归纳推理的重要性。可引导学生回顾是否达到本节的核心素养目标。四、课后练习及作业布置：1、某同学做奥斯特实验时，把小磁针放在水平的通电直导线的下方，通电后发现小磁针不动，稍微用手拨动一下小磁针，小磁针转动180°后静止不动，请同学们自己课后实验，寻找其中的原因。2.如图所示，直导线AB、螺线管E、电磁铁D三者相距较远，其磁场互不影响，当开关S闭合后，则小磁针北极N(黑色端)指示磁场方向正确的是（ ）。A.aB.bC.c D.d3、试根据图中的磁感线的方向确定图中各导线内的电流方向。4、判断下列说法是否正确，并说明理由。（1）磁感线是磁体周围空间实际存在的曲线。（2）磁场是看不见也摸不着，但是可以借助小磁针感知它的存在。（3）由于磁场弱处磁感线疏，所以两条磁感线之间没有磁场。5、如图所示，框架面积为S，框架平面与感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则：（1）穿过平面的磁通量为多少?（2）若使框架绕oo'轴转过60°时，则穿过线框平面的磁通量为多少?（3）若从初始位置转过90°时，则穿过线框平面的磁通量为多少?（4）若从初始位置转过180°时，则穿过线框平面的磁通量变化了多少?8.2安培力教案教学目标：1.了解安培力的概念，能利用左手定则判断安培力的方向；要求学习过程中重视对于概念的理解以及对安培定则判断安培力方向的简单应用。（物理观念与应用）2.通过实验，了解通电导线与磁场垂直时所受安培力大小与哪些因素有关，了解安培定律。注重体验实验中的归纳分析的科学研究方法。能参与讨论，分析实验现象，知道安培力的大小与磁感应强度大小电流大小的关系。（科学思维与创新）3.通过探究“安培力的方向与哪些因素有关”实验，观察实验现象，能根据实验现象形成结论；能主动与他人交流实验过程与结果。（科学探究与实践）4.了解安培力在生产生活中的应用，运用所学知识解释其基本原理，体会发展科学社会技术、技术运用的社会责任，培养科学论证的严谨的科学态度。（科学态度与责任）教学重点：左手定则判断安培力方向；安培力表达式。教学难点：利用左手定则判断安培力方向。教学方法：讲授法、演示法、实验探究法、讨论法、读书指导法教学准备：实验器材：U形磁铁、铁架台、细铁丝、长直导体、电源、导线。多媒体材料：PPT课件，包含观察磁场对通电导体的作用实验的视频、探究安培力的方向与哪些因素有关实验的视频、左手定则的演示视频、磁电式仪表的介绍视频、电磁炮的介绍视频。教学过程：一、导入新课：情景创设：由医院已经广泛应用的电动手术床利用电动机来工作作为引入，提问学生电动机是如何工作的？新课讲解：1.演示实验：观察磁场对通电导体的作用。学生观察处在方向竖直向下的磁场中的导体通过电流时发生的现象；教师总结：通电导体在磁场中受到了力的作用，这个力是安培力。2.实验探究与结果分析：探究安培力的方向与哪些因素有关。实验设计：学生分组，实验探究安培力的方向与哪些因素有关，归纳得出结论：通电导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向都有关。实验操作：通过改变U形磁铁两极位置来改变磁场方向,或者通过改变电源正负极连接情况来改变电流方向。观察通电导体的运动方向。总结出安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系。结果讨论：每组分享实验结果，教师引导讨论。规律归纳：引导学生从实验观察结果中归纳总结。方法指导：介绍归纳推理的科学方法。规律总结：帮助学生总结：改变磁场的方向或者改变通电导体中电流的方向,通电导体的运动方向都会随之改变。这说明通电导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向都有关。3.知识梳理：左手定则判断通电导体受力的方向、电流的方向、磁场的方向的关系；安培定律表达式：F=BIL。例题解析：南京市一工程小组计划在南京架设直流高压输电线路。其中一段长为20m沿东西方向的直导线，载有大小为2.0×103

A的电流，电流方向由东向西。已知南京地磁场的磁感应强度大小约为3.4×10−5

T，且可视为南北方向的匀强磁场。地磁场对这段导线的作用力有多大？方向如何？分析:电流的方向和磁感应强度的方向不可能完全垂直，但根据题意，我们假设其完全垂直。其次地磁场磁感应强度其实是不均匀的，但是我们用它的近似平均值来计算，所以下面得到的是估算结果。电流方向由东向西，磁场方向由南向北，运用左手定则可判定安培力的方向。由于电流方向跟磁场方向垂直，安培力的大小可直接用

F

=

BIL

进行计算。解:由题意可知，B

=3.4×10−5

T，L

=20m，I

=2.0×103

A；电流方向与磁场方向垂直。根据安培力计算公式F

=

BIL

=3.4×10−5×2.0×103

×20=1.36N按照左手定则，让磁感线垂直穿过手心（手心朝南），并使四指指向西，则拇指所指方向向下（竖直指向地面），这就是安培力的方向。反思与拓展:由计算结果可知，地磁场对输电线的作用力很小，可忽略不计。但是信鸽可以灵敏地感受到地磁场对其的作用力，并利用其感知判断方向。应用拓展：磁电式的原理介绍、电磁炮的原理介绍。三、课堂小结：知识梳理：总结安培力方向、安培力大小和左手定则。重点强调：强调科学探究和归纳推理的重要性。可引导学生回顾是否达到本节的核心素养目标。四、课后练习及作业布置：1.判断正误：左手定则∶伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌背进入并使四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。（）2.关于匀强磁场中的直导线所受安培力，下列说法中正确的是（）（A）凡是通电导线在磁场中均受安培力（B）只有垂直于磁感应强度方向放置的通电导线才受安培力（C）安培力既与磁感应强度相垂直又与通电导线相垂直（D）安培力有时不与磁感应强度垂直3.某同学说：“一小段通电导线放在空间的某点，如果不受安培力的作用，则该点的磁感应强度一定为零。”这种说法对吗？为什么？4.根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图所示：把待发的炮弹（导体）放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通以大电流，使炮弹作为一个通电导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去。试标出图中炮弹的受力方向。如果要提高电磁炮的发射速度，你认为可以怎么办？5.如图所示，在架子上并排吊着两条导线（上端绕成弹簧状，以便它们在受力时改变形状），给它们通以方向相同的电流，会发生什么现象？给它们通以方向相反的电流，又会发生什么现象？怎样解释这种现象？5.5制作简易直流电动机教案名称：学生实验：制作简易直流电动机教学目标：1.通过制作,加深对电动机工作原理的理解；（科学思维与创新）2.学会利用身边的物品制作简易电动机；（科学探究与实践）3.经历制作简易电动机工作原理的全过程，对科学实践过程和结果进行合作交流、评估反思的能力；（科学态度与责任）教学准备：实验器材：直径为1mm长度约1m的漆包线1匝，1.5V干电池1节，直径为10mm的圆柱形强磁铁10个，2枚回形针；多媒体材料：PPT课件。教学过程：一、实验预备情境创设：近年来WHO等世卫组织大力推广疾病预防的观念以及各种新型病毒传染事件的发生，期间许多企业研发各种自动消毒器材的电动机，来协助各级卫生单位自动消毒器材的生产。电动机是如何工作的呢?

验证方案与设计：理解电动机工作原理，使用回形针代替导线并且同时作为线圈的支架。线圈是本实验的关键,为了保证电动机能够顺利运转,就需要用漆包线设计出合理的线圈。考虑到安全因素,实验电源电压不应太高,同时为实现线圈的旋转,电源电压也不应太低,所以可以选择1.5V的干电池作为电源,同时选用圆柱形的强磁铁进行制作。二、学生实验实验步骤：1、将漆包线缠在圆柱形笔杆上,做成几匝圆线圈,两端留有线头。将其中一端线头的漆皮全部刮去,另一端只刮去一半。2、用2枚回形针做支架,分别与电池的正负极相连并且用胶带固定好,再将制作好的线圈放于支架上。3、将5~6个圆柱形磁铁吸在电池中间(线圈下方),轻轻旋转线圈,观察线圈旋转的情况。三、交流与评价讨论交流：1、在制作简易电动机时,为什么需要将一端引线刮去一半,另一端全部刮去?若有同学将两端线头的漆皮都刮去,会发生什么现象?2、如果颠倒磁铁方向,制作的简易电动机的旋转方向有什么变化?3、你能否依据自己的想象,制作出不同的简易电动机?拓展延伸：（教科书“实践与练习”第1题）1.如图所示,用漆包线、强磁铁、铁钉和干电池制作简易电动机,并且简述这个电动机的工作原理。如果想让该电动机变为简易的电扇,应该怎样设计?8.4电磁感应教学目标：１．通过了解电磁感应现象和电磁感应定律，形成电与磁的相互作用观念，逐步建立电与磁相互统一的认识；能够灵活运用法拉第电磁感应定律计算和解决相关问题；能用电磁感应有关内容说明电磁技术的一些应用；具有与电磁场相关的初步的物质观念、相互作用观念和能量观念。２．理解既然电能够产生磁，反过来，磁也应该能够产生电的对称思想；体会科学家们从对称性的角度探究“磁生电”的问题；知道E=∆Φ∆t联系，感悟事物的共性与个性之间的关系，体会辩证唯物主义的方法和观点。３．通过“探究感应电流的产生是否与磁通量的变化有关”实验，了解感应电动势的含义及来源，并能根据实验现象形成结论；能主动与他人交流实验过程与结果。４．了解法拉第在经历不断的失败后终于发现了“磁生电”现象的经历，体会科学精神的实质；体会电磁技术应用对人类生活和社会发展带来的影响。教学重点：感应电流与磁通量变化的关系；法拉第电磁感应定律；楞次定律；右手定则。教学难点：法拉第电磁感应定律的应用（动生电动势的计算方法）；能量守恒角度理解楞次定律。教学方法：讲授法、实验探究法、讨论法教学准备：实验器材：U型磁铁、条形磁铁、导体棒、螺线管、滑动变阻器、电流表、开关、导线、电源等多媒体材料：PPT课件教学过程：新课导入情境创设：法拉第发明了圆盘发电机，转动摇柄就可以发电，让学生尝试分析其工作原理。新课讲解概念引入：奥斯特发现电流磁效应后，由于对称性可以提出新的问题：既然电流周围存在磁场，那么磁场能不能使导线中产生电流呢？教师展示法拉第线圈图片或视频，讲解他是如何研究“磁生电”现象的。教师演示导体切割磁力线运动的实验：介绍磁通量的概念，并进一步提出问题：闭合回路中感应电流的产生是否和磁通量的变化有关呢?学生活动：实验：探究感应电流的产生是否与磁通量变化有关？实验设计：学生分组实验，观察实验现象，尝试归纳出感应电流产生与磁通量变化的关系。实验操作：学生根据课本图搭建实验装置，实验中考察(1)开关闭合的瞬间;(2)开关断开的瞬间;(3)闭合开关后移动滑动变阻器的滑片;(4)闭合开关后保持滑动变阻器的滑片不动，这四种情况下回路中是否有电流产生。学生交流结果并尝试归纳结论：只要闭合回路中的磁通量发生变化,闭合回路中就会产生电流。5、对感应电流的定量分析：法拉第电磁感应定律（1）感应电动势的定义：在电磁感应现象中既然存在感应电流,那么电路中一定存在电动势,我们把电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。（2）疑问：在“探究感应电流的产生是否与磁通量的变化有关”的活动中,螺线管B就相当于电源。如果我们知道感应电动势的大小,就能根据闭合电路欧姆定律计算出感应电流的大小。那么感应电动势的大小与哪些因素有关呢?精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。（4）教师给出物理量，带领学生进行推导，得出感应电动势的计算方法：E=n6、例题巩固情境创设：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,指针也固定在铝框上,假定仪表工作时指针向右转动,铝框转动时线圈中会产生感应电流。例题：如图所示,假设铝框的边长分别为a和b(b足够长),匝数为n,电阻为R,铝框的长边与x轴平行,铝框以初速度v0水平地从磁场外进入磁感应强度为B的匀强磁场中,运动过程中速度保持不变,求铝框中感应电流的大小。步骤1：引导学生运用刚刚所学公式求解；步骤2：分析得到的结果发现：感应电动势的大小与边长为a的导线部分有关,而与边长为b的导线部分无关，提出疑问。步骤3：发现是因为边长为a的导线在做切割磁力线的运动,而边长为b的导线不做切割磁力线的运动。7、导线切割磁力线时的感应电动势（动生电动势的计算方法）根据上述例题的思考与疑问可以提出拓展问题：如何计算导体切割磁力线运动而产生的感应电动势？根据原始公式推导动生电动势的表达式：假设铝框切割磁力线的长度为L,切割速度为v,在时间Δt内,铝框面积的变化量为ΔS=LvΔt,穿过铝框的磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt,因此感应电动势E=∆Φ∆t=BLv,与我们上面的计算结果相符。所以,当铝框在匀强磁场8、楞次定律（1）问题导入：当条形磁铁来回插入或拔出螺线管时,我们会看到电流计的指针时而左偏,时而右偏,这说明感应电流的方向发生了变化。那么,感应电流的方向与哪些因素有关呢?（2）学生分组实验探究：探究影响感应电流方向的因素学生根据课本实验要求记录四种情况中感应电流的方向，并尝试归纳其中磁铁运动方向与感应电流方向的关系。（3）教师总结楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。如何从能量守恒角度理解楞次定律？（4）判断回路中感应电流方向的方法：右手定则伸出右手,使拇指与其他四指垂直并且在同一平面内,将右手放入磁场中,让磁力线垂直穿过掌心,并使拇指指向导体运动的方向,则四指所指的方向就是感应电流的方向。课堂小结知识梳理：总结课上所提出的新的概念：法拉第电磁感应定律，楞次定律，右手定则；重点强调：感应电动势大小的计算，切割磁力线运动导体产生感应电动势的特殊计算方法，通过学习指导书配套习题进行巩固提高。要求学生通过习题的训练能够熟练运用楞次定律和右手定则来判断感应电流方向。8.5电磁感应现象的应用教学目标：１．了解互感现象，知道变压器、涡流、电磁驱动、电磁阻尼等应用；了解涡流现象的利用和危害；了解电磁阻尼和电磁驱动会判断感生电动势的方向；要求了解互感现象及其一系列应用，知道如何用电磁感应定律去解释这些现象，并且知道如何判断产生的感应电动势的方向。（物理观念与应用）２．在应用法拉第电磁感应定律分析解决实际问题的过程中，提升科学思维素养，提高综合分析、解决问题的能力。知道涡流是怎样产生的，理解涡流是电磁感应现象的特例。要求能够运用法拉第电磁感应定律分析解决实际问题，知道电磁感应定律应用是怎样产生的，在什么情况下会有这类现象。例如，涡流现象产生的原因。（科学思维与创新）３．通过实例分析理解电磁阻尼、电磁驱动和涡流的产生。要求学生通过实例分析，通过教师引导或者自主探究分析理解电磁阻尼、电磁驱动和涡流的产生，能够灵活运用电磁感应定律解释这些现象，并且在新的情境下仍能够准确判断出电磁感应定律的相关应用并能解释其原理。（科学探究与实践）４．了解电磁感应理论的伟大成就、重要意义和应用前景，体会科学、技术、社会、环境的关系，进一步培养科学态度与责任；了解电磁阻尼和电磁驱动在实际生活中的应用，感受物理学对社会发展的作用，增强物理学习的积极性；经历感生电场、感生电动势的概念建立过程，认识到物理学是建立在观察、假设、猜想和实验基础上发展起来的要求学生了解电磁感应理论多种方面的伟大成就、重要意义和应用前景，体验从物理到生活再到社会的联系；要求学生能够解释生活中电磁阻尼和电磁驱动在实际生活中的应用的原理；要求教师能够引导学生经历观察、假设、猜想和实验这一基本的物理研究的过程，让学生建立起研究物理问题的一般方法。此外可以让学生通过上网搜集资料，了解更多与电磁感应定律的相关知识。（科学态度与责任）教学重点：互感、变压器、涡流、电磁阻尼与电磁驱动的概念。教学方法：讲授法、讨论法、案例分析法、演示实验法教学准备：多媒体资料：PPT课件包含体现涡流、电磁阻尼等在生产生活中应用的图片与视频资源。教学过程：新课导入情境创设：机场安检的金属探测仪如何检测出隐藏的金属器件？新课讲解互感与互感电动势：给出互感和互感电动势的定义。让学生知道在电力工程和电子线路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要设法减小电路间的互感。2、变压器与高压输电（1）教师介绍我国常见的升压变压器与降压变压器以及其使用原因。（2）讲解变压器的基本原理与计算概念解释：原线圈、副线圈、铁芯简单介绍变压器工作的原理：互感与法拉第电磁感应定律（3）介绍我国远距离输电以及特高压输电技术远距离输电时,为了降低输电线路中的损耗,就要减小输电电流;为了保证向用户提供一定的电功率,就要提高输电电压。目前我国远距离输电采用的电压有110kV、220kV、330kV,输电干线已经采用500kV和750kV的超高压,西北电网甚至达到1100kV的特高压。3、涡流（1）涡电流：当某线圈中的电流随时间变化时,由于电磁感应,附近的另一个线圈中可能会产生感应电流。实际上,这个线圈附近的任何导体,如果穿过它的磁通量发生变化,导体内就会产生感应电流，用图表示这样的感应电流,看起来就像水中的漩涡,所以把它称为涡电流，简称涡流。（2）介绍涡流的应用：电磁炉4、电磁阻尼与电磁驱动（1）电磁阻尼的定义：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁力线的运动时,导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力作用,安培力总是阻碍导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。电磁驱动的定义：如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种现象称为电磁驱动。（2）介绍电磁阻尼的应用：磁电式电流表、电磁制动机械、磁悬浮列车等介绍电磁驱动的应用：感应电动机5、拓展部分：核磁共振技术（MRI）教师通过图片、视频等资源介绍核磁共振技术的基本原理及其发展现状。课堂小结知识回顾：回顾互感、变压器、高压输电、电磁阻尼与电磁驱动的概念，请学生列举其实际应用场景。8.6电磁波电磁波谱教学目标：１．初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想，初步了解电磁场的物质性。要求对于麦克斯韦电磁场理论进行初步理解，并不需要对此部分有过于深入的认识，只需要知道电磁场的产生原因和其物质性即可。知道电磁波的传播性质，了解电磁波的发射和接收的过程，知道电磁屏蔽，了解无线电波的波段范围。要求了解电磁波的物理属性，知道电磁屏蔽和各个波段的电磁波及其应用，属于对基于电磁场理论的电磁波模型的进一步认识。（物理观念与应用）２．能够描述出生活中常见的电磁波，并运用所学解释其产生及传播情况；需要在学习过程中能够