《電流的磁場(chǎng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

摘要：物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)不僅能為學(xué)生提供豐富的感性認(rèn)識(shí)，為思維加工提供大量素材，而且也能為學(xué)生能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好條件。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，依據(jù)探究教學(xué)的原則，以《電流的磁場(chǎng)》設(shè)計(jì)了突出探究教學(xué)為宗旨，能充分體現(xiàn)知識(shí)的產(chǎn)生、形成和發(fā)展過(guò)程的課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞：電流的磁場(chǎng)；探究教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2013）1（S）-0071-3

《電流的磁場(chǎng)》是初中物理（蘇科版幾年級(jí)下冊(cè)[2009年8月第2版]）第十六章《電磁轉(zhuǎn)換》第二節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課的任務(wù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)和探究通電直導(dǎo)線和通電螺線管周圍的磁場(chǎng)。學(xué)生在課前已掌握磁極之間的相互作用規(guī)律、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)、條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)分布等相關(guān)知識(shí)，并具備電學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作技能。

本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)完磁鐵周圍的磁場(chǎng)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)的電流的磁場(chǎng)，要突出的重點(diǎn)是通電螺線管的磁場(chǎng)。本課的教學(xué)方法是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究并與條形磁鐵磁場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，幫助學(xué)生理解。要突破的難點(diǎn)是判別通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向，概括出有手螺旋定則。

本設(shè)計(jì)重視學(xué)生科學(xué)情意的教育，能激發(fā)學(xué)生積極探索的欲望，特別是通過(guò)讓每位學(xué)生自己繞制螺線管，借助實(shí)物，結(jié)合多媒體動(dòng)畫，實(shí)現(xiàn)對(duì)有手螺旋定則深入的了解，在探究的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。

教師實(shí)驗(yàn)器材

電磁鐵、電源、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、鐵釘、兩個(gè)小磁針、直導(dǎo)線、條形磁鐵、細(xì)線、白色圓筒。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材

兩節(jié)干電池組成的電源、開(kāi)關(guān)、兩個(gè)小磁針、導(dǎo)線（包括兩根帶夾子的）、直導(dǎo)線、銅絲、鐵棒、小鐵釘。

1、展示問(wèn)題模型，引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)出通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)

教師要學(xué)好物理，首先要學(xué)會(huì)觀察和思考，先來(lái)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：我手上拿著一個(gè)元件。它是由纏有銅絲的塑料筒和鐵棒組成，讓鐵釘靠近它，鐵釘沒(méi)有被吸引，當(dāng)把它連接在電路中通上電流，再讓鐵釘靠近它，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了什么？斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，又看到了什么？在日常生活中，磁鐵周圍是存在磁場(chǎng)的，請(qǐng)問(wèn)這是磁鐵嗎？

教師什么物體周圍和磁鐵一樣也存在磁場(chǎng)呢？請(qǐng)同學(xué)猜測(cè)一下。

目的鍛煉學(xué)生觀察問(wèn)題、表達(dá)問(wèn)題、對(duì)比、猜測(cè)能力。

2、用所給器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究通電直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)

教師好，今天就跟大家一起來(lái)學(xué)習(xí)電流的磁場(chǎng)（引入課題）。

通電的直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)嗎？你會(huì)設(shè)計(jì)什么樣的實(shí)驗(yàn)證明呢？

引導(dǎo)得出：連接電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線，把小磁針?lè)旁趯?dǎo)線周圍，閉合開(kāi)關(guān)，觀察小磁針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)；若沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明它周圍不存在磁場(chǎng)。

教師（看課件，圖1）為了讓實(shí)驗(yàn)效果更好一些，實(shí)驗(yàn)中讓小磁針離導(dǎo)線近一些，同時(shí)注意開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)間不要太長(zhǎng)。

學(xué)生開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

教師你們的小磁針是順時(shí)針還是逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)的呢？

教師請(qǐng)兩組同學(xué)來(lái)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，找找偏轉(zhuǎn)方向不一樣的原因。

教師（看課件，點(diǎn)擊，如圖2）通過(guò)這兩次實(shí)驗(yàn)，大家得出什么結(jié)論？

學(xué)生回答后再板書：

通電直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，且電流磁場(chǎng)的方向與電流的方向有關(guān)。

教師這是丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特在1820年發(fā)現(xiàn)的，它揭示了電與磁的聯(lián)系和磁現(xiàn)象的電本質(zhì)，為物理學(xué)的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們稱為奧斯特的發(fā)現(xiàn)。

目的鍛煉學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

3、探究通電螺線管外部磁場(chǎng)分布

教師發(fā)現(xiàn)通電直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)后，許多物理學(xué)家就致力于這方面的研究，因?yàn)樗拇判院苋?，遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到人們的要求。人們?cè)诓粩嗟膶?shí)踐中發(fā)現(xiàn)如果把導(dǎo)線繞在圓筒上，就成了螺線管，也叫線圈。通電后的螺線管有什么價(jià)值呢？接下來(lái)大家一起探究通電后的螺線管周圍的磁場(chǎng)。先回顧一下條形磁鐵周圍磁場(chǎng)的探究過(guò)程（看課件，如圖3），分兩步：一是探究磁場(chǎng)的分布，二是探究磁場(chǎng)的方向。那通電螺線管外部磁場(chǎng)的分布又該怎樣探究呢？

教師很好。再跟大家一起探究通電螺線管周圍的磁場(chǎng)分布，請(qǐng)大家仔細(xì)觀察（看課件，如圖

4、播放探究通電螺線管周圍的磁場(chǎng)分布視頻）。

教師通電螺線管周同的磁場(chǎng)分布與什么物體周圍的磁場(chǎng)分布相似？

目的鍛煉學(xué)生知識(shí)遷移能力。

4、繞制螺線管。用小磁針探究通電螺線管的N、S極

教師很棒。與條形磁鐵相似，同學(xué)們手中有一根細(xì)銅絲，把它纏繞在圓筒上，就做成一個(gè)螺線管，為增強(qiáng)它的磁性，我們把它纏繞在鐵棒上，看看有幾種繞法。

教師請(qǐng)同學(xué)畫出相應(yīng)的繞法示意圖。

教師條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)是有方向的，那通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向是怎樣的呢？若能判定出它的N、S極，就可解決這個(gè)問(wèn)題?，F(xiàn)在給螺線管通上方向不同的電流。給同學(xué)們兩個(gè)小磁針，請(qǐng)你探究出這四種情況下，通電螺線管的N、S極。

教師探究前先回答這樣幾個(gè)問(wèn)題：

（1）如何判斷小磁針的N、S極，且紅色的一端是小磁針的什么極？

（2）小磁針?lè)謩e放在通電螺線管的什么位置？如何根據(jù)小磁針磁極判斷螺線管A、B端各是N極還是S極？

教師實(shí)驗(yàn)前有一些注意事項(xiàng)（課件，如表1）。

教師好，接下來(lái)進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，第一小組探究第一張圖，第二小組探究第二張圖，第i小組探究第三張圖，第四小組探究第四張圖。

學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（放點(diǎn)輕音樂(lè)），如圖5。

教師請(qǐng)同學(xué)匯報(bào)結(jié)果。仔細(xì)觀察我們的文驗(yàn)結(jié)果，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向與什么有關(guān)？

學(xué)生磁場(chǎng)方向與線圈的繞法和線圈中的電流方向有關(guān)。

教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可以得出什么結(jié)論？

學(xué)生回答后板書：

通電螺線管周圍的磁場(chǎng)與條形磁鐵的磁場(chǎng)相似且磁場(chǎng)方向與線圈的繞法和線圈中的電流方向有關(guān)。

目的鍛煉學(xué)生合作交流、實(shí)驗(yàn)探究、實(shí)驗(yàn)操作的能力。

5、掌握安培定則

教師若每次都要通過(guò)小磁針來(lái)確定磁場(chǎng)方向，太麻煩！我們探究得出了通電螺線管的N、S極。有沒(méi)有什么快捷方便的方式把它和線圈中的電流方向結(jié)合起來(lái)呢（留一些時(shí)間給學(xué)生思考，再介紹安培定則）？

物理學(xué)家安培，總結(jié)出安培定則（右手螺旋定則）：用右手握住螺線管，讓四指彎曲且與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。

這是什么意思呢？請(qǐng)同學(xué)們伸山右手一起來(lái)操作一下。手有兩種握法，正握和反握，配合四張圖，練習(xí)一下。

教師再做兩道練習(xí)（根據(jù)動(dòng)畫模擬加深認(rèn)識(shí)）。

教師請(qǐng)同學(xué)們完成學(xué)案上的習(xí)題。

6、通電螺線管應(yīng)用于生活

教師繞在鐵棒上的通電螺線管在生活中有什么用處呢？來(lái)看一段視頻，看我們是否也研制出了電磁起重機(jī)？同學(xué)們用剛才纏繞好的通電螺線管試一試。

教師通電螺線管在生活中還有哪些應(yīng)用呢？如果讓你來(lái)將通電螺線管應(yīng)用于生活，你會(huì)設(shè)計(jì)在哪些領(lǐng)域呢？

目的讓學(xué)生感知到物理來(lái)自于生活，也應(yīng)用于生活。

本節(jié)課是在已有的電學(xué)知識(shí)和簡(jiǎn)單的磁現(xiàn)象知識(shí)基礎(chǔ)上展開(kāi)的，將電和磁聯(lián)系起來(lái)，這是初中物理電磁學(xué)部分的一個(gè)重點(diǎn)。也是可持續(xù)發(fā)展的物理學(xué)習(xí)的必要基礎(chǔ)。

本節(jié)課主要包括三個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出通電直導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)（8）探究通電螺線管的磁場(chǎng)：會(huì)應(yīng)用安培定則。

這是一節(jié)內(nèi)容較多、難度較高的課。初三學(xué)生的心智較為成熟，認(rèn)知水平比起剛接觸物理時(shí)有了很大提高，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力電很強(qiáng)，但他們不愛(ài)主動(dòng)表現(xiàn)自我，需要教師積極、靈活的調(diào)動(dòng)和引導(dǎo)。同時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手能力也要培養(yǎng)，但要讓學(xué)生先通過(guò)實(shí)驗(yàn)前的討論，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮笤賱?dòng)手操作，探究才會(huì)做到更高效。