沪教版上海物理九年级第二学期第八章《电能与磁》第二节《电流的磁场》第二课时通电螺线管的磁场教案

通电螺线管的磁场教学设计一、教学设计依据 1、教材分析通电螺线管的磁场是上海市初中物理教科书九年级第八章《电能与磁》中第二节《电流的磁场》第二课时的内容。通过前面第7章的学习，学生对于电现象已经有了基本的认识，本节起始又使学生对于磁场有了认识，但此时在学生的头脑中，电现象和磁现象还属于各自独立的知识体系。《电流的磁场》单元中，通过电流磁效应——通电螺线管——电磁铁的学习使学生把“电”和“磁”的内容初步地关联起来，成为了“电生磁”，并加以广泛应用，使学生具备了一定的电磁联系概念基础。在进入高中后的物理学习中，将会在左手定则、电磁感应现象等章节的学习后，把电和磁这两种不同现象的相互关联更为全面地揭示出来，最终呈现在学生面前的将是一个“电生磁——磁生电”的知识整体。《电流的磁场》单元目标为：1、通过实验知道电流周围存在磁场，知道奥斯特实验。2、探究通电螺线管外部磁场的特点，知道通电螺线管对外相当于一个条形磁铁。3、知道右手螺旋定则，能判定通电螺线管的电流方向或两端的磁极。4、能通过实验，得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。5、能说明电磁继电器的结构与工作原理，了解电磁继电器在生产、生活中的应用。本节课着重通过实验达成单元目标中第2点和第3点目标。本节课所呈现的通电螺线管内容是《电流的磁场》单元中，重点难点最集中的一节，在教材中，这一节也起到了联系电流磁效应和电磁铁的承上启下作用。 2、学情分析本节课的教学对象为九年级学生。在实验探究能力方面，他们对科学探究的过程已较为熟悉，语言表达能力、动手能力和归纳能力都相对较强。在知识准备方面，通过单元第1节的学习，他们具备了磁场和磁感线的概念，能够运用多个小磁针或者铁屑对磁场的分布和方向进行探究，并知道奥斯特实验和电流周围存在磁场。在第7章电学的学习中，他们已学习了基本的电路图和电流方向。这都利于本单元中开展通电螺线管磁场方向与电流方向关系的实验探究。但九年级学生尚未学习立体几何，在空间想象力方面有待加强，本节课中的通电螺线管，为立体实物，而电路图为平面图，在实物——平面图的对应识别上，需要通过实物辅助演示，突破理解上的难点。二、教学目标1、知识与技能（1）知道通电螺线管周围磁场的特点；（2）能用右手螺旋定则判定通电螺线管的磁极或电流环绕方向。2、过程与方法（1）经历观察和探究的过程，关注通电螺线管周围的磁场，能制定简单的实验方案，能在实验和探究中发现、提出问题；（2）通过在讨论、评估、交流中用书面和口头表明自己的观点，感受比较、归纳、综合的科学方法。3、情感、态度与价值观（1）通过对通电螺线管外部磁场的探究，激发善于观察、用于提问、乐于实践的学习兴趣，懂得交流与合作的重要性；（2）通过运用物理知识解释实际生活中的一些物理现象，激发自身的成就感，感受物理对推动科技发展、方便人们的生产生活的作用。三、教学重点和难点重点：探究通电螺线管外部的磁场的过程。难点：用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流环绕方向。四、教学准备1、学生实验器材（每二人一套）：电源，电键，导线，铁芯，小磁针，手套。2、教师教具：电磁铁、回形针、条形磁铁、螺线管、磁感线、电源、电键、导线、磁感线演示板、实物投影仪、教学演示PPT。五、教学设计思路本设计的基本思路是：以实例、实验为基础，师生互动，拆“黑箱”，引入螺线管的概念。然后引导学生通过运用之前所学磁铁的磁场的研究方法，研究通电螺线管周围的磁场。先用磁感线演示板研究通电螺线管周围的磁感线分布，与条形磁铁类比，建立通电螺线管对外相当于条形磁铁的概念。在通电螺线管周围放小磁针来研究通电螺线管两端的N、S极，汇总学生实验结果，发现N、S极位置不同，通过对比，以及交流归纳，引导学生认识得到磁场方向本质是与电流环绕方向有关。相同环绕方向的螺线管磁极位置是相同的，继而转入下一问题：表述通电螺线管两端的极性与其中的电流环绕方向的关系，即右手螺旋定则。其中通过讨论来鼓励学生发现不同的判断磁极的方法，并体会右手螺旋定则的巧妙。运用右手螺旋来判断通电螺线管的磁极是本节的难点，内容比较抽象，实际教学中利用特制“右手螺旋手套”来模拟环绕电流方向，练习判断通电螺线管的磁极或电流环绕方向，使学生有感性体验，并加强记忆。最后，运用通电螺线管知识，解释生活中的一些电磁现象，使学生感受物理对推动科技发展、方便人们的生产生活的作用。本设计要突出的重点是：探究通电螺线管外部的磁场的过程。方法是：运用之前所学的磁体的磁场研究手段，来研究通电螺线管的外部磁场，并通过与条形磁铁的类比，建立通电螺线管对外相当于条形磁铁的概念。再通过猜想、设计、实验、归纳过程进行磁场方向的研究，并引导学生比较两种等效的现象的共同点，最终确定通电螺线管的两端极性与电流环绕方向有关。通过在讨论、评估、交流中用书面和口头表明自己的观点，感受比较、归纳、综合的科学方法，提高团队合作意识，激发探究热情。这便是本节课的重点。本设计要突破的难点是：用右手螺旋定则确定通电螺线管的磁极或螺线管上的电流环绕方向。方法是：通过实验归纳，揭示通电螺线管的磁极与电流环绕方向之间的关系，经过讨论提出学生自己的判定方法，再由教师介绍书上的右手螺旋定则，体会其中的巧妙。利用特制“右手螺旋手套”来模拟环绕电流方向，并练习判断通电螺线管的磁极或电流环绕方向，使学生有感性体验，并加强记忆，从而突破本节难点。本节课的特色有三点：一是依据初三学生的实验探究能力和前序知识内容进行教学设计，因此不需多赘述磁体的磁场的研究方法，而侧重于探究过程中的比较、归纳、综合的科学方法，使学生在过程中感受到物理规律的普遍性，并获得综合探究能力的提升，突出本节课的重点。二是自制器材“右手螺旋手套”，比以往的文字、教师演示的方法有所改进，解决了立体-平面的理解问题，突破难点。三是依据学生认识事物由整体概念到局部特点，由感性到理性的规律，通过情景引入——探究磁感线——探究方向——判定方法——练习运用这一循序渐进的过程，逐步形成通电螺线管外部的磁场的概念，在一节课的时间内，将陌生的电磁知识内化为较熟练掌握的规律，并能加以运用。本节课通过对生活情景的质疑激发学生学习的兴趣，自发对生活实例进行思考，从而引入课题，进行自主的实验研究。运用类比法建立通电螺线管对外相当于一个条形磁铁的概念；引导学生对几种实验结果现象的比较、归纳、综合，确定通电螺线管的磁场与电流环绕方向有关；通过讨论，引导得出右手螺旋定则，最后要求学生运用右手螺旋定则进行螺线管的磁极或电流环绕方向的判断，并能解释生活中的一些电磁现象，感受生活与物理的密切联系。六、教学流程活动I演示实验1情景I实例活动I演示实验1情景I实例1通电螺线管通电螺通电螺线管通电螺线管对外相当于一个条形磁铁通电螺线管两端极性由电流环绕方通电螺线管两端极性由电流环绕方向决定活动Ⅳ讨论2活动Ⅱ学生实验1活动Ⅱ学生实验1活动Ⅲ交流归纳讨论1活动活动Ⅴ应用右手右手螺旋定则2、流程图说明情景Ⅰ实例、录像片段1列举生活中电磁起重机的实例。活动Ⅰ演示实验1通过磁感线演示板探究通电螺线管周围的磁场。活动Ⅱ学生实验1判断通电螺线管两端的N、S极。活动Ⅲ交流归纳、讨论1通过汇总上传4种实验结果的情况，归纳电螺线管两端极性与电流方向和绕线方向的关系，并且注意到这4种结果中的两两等效性。进一步讨论通电螺线管的两端极性是由什么因素决定的。活动Ⅳ讨论2结合提示，讨论用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流环绕方向的关系表述出来。活动Ⅴ应用解释现象。3、教学的主要环节本设计可分为四个主要的教学环节第一环节，通过情景演示，引入通电螺线管的概念。第二环节，通过类比，建立通电螺线管外部磁场与条形磁铁类似的概念。第三环节，通过实验探究，讨论分析通电螺线管两端极性与什么因素有关。第四环节，总结判定通电螺线管两端极性与电流环绕方向的关系的方法，并运用右手螺旋定则。七、教学过程引入1、螺线管（1）情景：教师演示电磁铁，通电时吸引起回形针，断电后，释放回形针。把它放大即是电磁起重机。提出问题：这个电磁铁相当于一个“黑箱”，应该是运用了电流的磁效应来控制磁性的有无，它内部是一根通电导线吗？——拆黑箱，展示出铜丝绕制的螺线管。（2）概念：用导线绕成的螺旋形线圈叫做螺线管。（3）问题：那么通电螺线管周围的磁场是怎样的呢？这节课，我们就借助之前所学的方法来进行研究。新课2、通电螺线管的磁感线分布（1）演示实验：教师通过磁感线演示板演示通电螺线管周围的磁场。（2）问题：仔细观察周围铁针的排布，我们可以画出磁感线形状吗？有什么特点？提示：与之前所学的磁感线图片对比。结论：通电螺线管两端磁性最强，对外相当于一个条形磁铁。（3）问题：通电螺线管的磁场方向怎样判断？答：可以用小磁针进一步探究，只需判断出两端的NS极性即可知道磁场方向。3、探究通电螺线管两端极性的决定因素（1）学生实验：绕制螺线管并判断两端磁极性质介绍学生实验器材。提醒学生短暂通电，观察现象后应及时断电，保护电路。分析某一组实验结果，发现有不同的情况。教师讲解2种绕线方法，并与示意图对应。（2）学生实验：标出本组绕线情况，并把各组不同的实验现象通过磁吸板上传，汇总分析。结论：电螺线管两端极性与电流方向有关：通电螺线管绕线方式相同，电流方向改变，两端极性改变；通电螺线管的两端极性还与绕线方向有关：电流方向相同，绕线方式改变，两端极性改变。（3）交流归纳问题：现在我们归结为了4种模式，其中两两等效，能不能找出等效的通电螺线管的共同点？本质上，通电螺线管的磁性由何而来？生：电流。以小组为单位，标出电流，讨论并总结结论：通电螺线管两端极性与电流环绕方向有关。4、右手螺旋定则（1）思考与讨论 你能用一个巧妙的方法把通电螺线管两端的极性与其中的电流环绕方向的关系表述出来吗？ 右手螺旋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，同学们提出的判断方法只要与实验结果相符合，也是正确的。（2）右手螺旋定则的内容及练习对于初学的学生们，提供特制“右手螺旋手套”帮助判定，加强感性认识，并加深记忆。（三）应用5、知识应用：用通电螺线管知识解释磁悬浮列车的实例。展示电磁起重机、扬声器、电动机等生活实例。（四）小结（五）作业布置八、作业设计【跟踪练习】图1通电螺线管对外相当于一个____________，它也有两个____________；通电螺线管两端极性与电流的___________有关，可以用____________来判定，它的内容是用_______手握住通电螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟_________的方向一致，那么大拇指所指的那端就是通电螺线管的______极。图1如图1所示,把螺线管沿东西方向水平悬挂起来,然后给导线通上如图所示的电流,请你想一想会发生的现象是()A.通电螺线管仍保持静止不动B.通电螺线管能在任意位置静止C.通电螺线管转动,直至A端指向南,B端指向北D.通电螺线管转动,直至B端指向南,A端指向北关于通电螺线管的极性，下列说法中正确的是（）A．跟大拇指所指的方向有关 B．跟四指弯曲的方向有关图2C．跟右手握管的方向有关 D．跟螺线管中电流的环绕方向有关图2如图2所示,当开关S闭合时,通电螺旋管周围的小磁针指向不正确的是() A.a B.b C.c D.d图3中通电螺线管的极性正确的是（）图3图3图4中通电螺线管的磁感线方向和小磁针极性(黑色的一端代表N极)都正确的是（）图4图4图5中通电螺线管周围的小磁针极性正确的是（）图5图5如图6所示，靠得很近的两只悬挂着的螺线管，通电后它们相互（）A．吸引B．排斥C．静止不动D．以上情况都有可能在图7中根据磁感线方向标出通电螺线管和小磁针的N、S极，电源的正、负极。在图8中根据电源的正、负极标出通电螺线管的N、S极和小磁针的N、S极。图7图8图7图8图9【拓展提高】图911.对比条形磁体和通电螺线管各自的优缺点。12.如图是牵牛花茎的照片，观察自然界中不同缠绕植物的茎，它们的缠绕方向和生长方向有什么关系？这跟螺线管中电流的方向与其北极方向的关系是否相同？对于不同植物，这种关系都一样吗？作业设计说明：1.本作业为分层作业，分为：基础型跟踪练习10题，需用时10分钟；提高型拓展提高2题，需用时10分钟。2.作业难度参照书后练习、练习册和中考要求，题型为填空题、选择题、作图题和拓展提高简答题。附：学习活动卡通电螺线管的磁场班级：__________________ 姓名：__________________ 学号：__________________活动根据之前所学磁场知识，初步探究通电螺线管外部磁场分布情况。通电螺线管周围的磁场跟________________相似。活动判断通电螺线管两端的N、S极。实验步骤：1.绕制螺线管；2.瞬时通电，靠近小磁针，观察小磁针的指向，断开电键；3.实验记录:本组所绕制的螺线管接入电路通电