高中物理人教版 (2019)必修 第三册磁场磁感线表格教学设计

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课程基本信息
学科
（物理）
年级
（高二）
学期
(秋季)
课题
(第十三章 电磁感应与电磁波初步 1. 磁场 磁感线)
教科书
书 名：高中物理必修第三册教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年12月
教学目标
1.通过观察生活中的真实情境了解磁现象，了解电和磁的联系，体会奥斯特发现的重要意义。
2. 通过实验，知道磁场的基本特性，体会如何用形象化的手段描述物理现象。
3.经历探究的过程，知道几种常见磁场磁感线的空间分布情况，能够判断磁场方向。
教学内容
教学重点：
1. 磁感线模型的建构。
2. 会应用安培定则判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
教学难点：
1. 对磁场物质性的认识。
教学过程
（1）新课引入：我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。教师活动（情境创设、问题设计）： 你是否感受到，凡是用到电的地方，几乎都有磁现象相伴随？电和磁有怎样的联系呢？
（2）电和磁的联系
= 1 \* GB3 ①电与磁之间的相似性
两种电荷；两个磁极；均体现出同性相斥、异性相吸。
1731年，英国商人，雷电使刀叉有了磁性；
1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电使针磁化；
19世纪初，戴维还观察到磁铁能够吸引或排斥碳棒电极间的弧光；以上这些不禁使人想到：两者之间可能存在某种联系，但是同时期（19世纪初），库仑、托马斯˙杨和安培等著名物理学家都认为电与磁是互不相关的两回事。
= 2 \* GB3 ②电流的磁效应
18世纪和19世纪之交，随着对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化，自然界中各种运动形式间的相互联系、相互转化的思想在哲学界和科学界逐渐形成。
1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流的周围存在磁场，即著名的电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，即：电流可以产生磁场。教师准备好实验器材，让学生体验奥斯特实验。
教师活动：演示奥斯特实验
分析成功的原因：（方法的革新）把导线沿南北方向放置在指南针上方，通电时磁针转动。导线的位置放置是关键。
（3）磁场
= 1 \* GB3 ①磁场：磁场是磁体周围存在的一种特殊物质。
教师活动：做演示实验，演示磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体之间的相互作用，学生自主探究，并小结，教师对实验操作进行点评后，讨论，得出结论：磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都可以通过磁场发生相互作用；磁极和电流都可以在周围空间激发磁场。
= 2 \* GB3 ②磁场的基本特性：对放入其中的磁体和电流有力的作用。
（4）磁感线
= 1 \* GB3 ①初中只介绍了磁感线可以方便、形象地描述磁场，磁场中小磁针静止时N极的方向表示磁场的方向。在高中阶段，应该引导学生明确，曲线上每一点的切线方向都跟这点的磁场方向一致，这样的曲线就叫作磁感线。在这部分学习中，学生的认识从对小磁针在磁场中静止时的感性认识过渡到确定磁场方向的理性认识。可以通过对比理解，提出问题:“能否像用电场线形象地描述电场样，也假想一系列曲线来形象地描述磁场的强弱和方向?”以此引发学生思考，从而引入磁感线的定义。而后，做好模拟磁感线形状的实验很重要。磁感线的教学可以对学生进行变抽象为形象的方法论教育，也能让学生体会磁感线图像的对称美。
= 2 \* GB3 ②观察常见磁场的磁感线分布
教师活动:在玻璃板下放一根条形磁体，再在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑（铁屑可以到铝合金店用磁铁吸取），请学生观察，让学生观察实验现象。
学生活动:仔细观察并体会，说出细铁屑在磁场里磁化成了“小磁针”。
教师活动:轻敲玻璃板，请学生观察。
学生活动:观察细铁屑有规则地排列起来，并在纸上画出图样。
教师活动:将小磁针放在磁体周围，记录小磁针N极指向
学生活动: 在纸上已画的磁感线上再画出方向
然后将马蹄形磁体，放在玻璃板下，并在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑。轻敲玻璃板，观察细铁屑的分布情况。同上操作
教师活动:引导学生思考:磁感线是真实存在的吗?没有磁感线的地方表示那里没有磁场存在吗？
学生活动:体会磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题方便假想出来的
教师活动:总结磁感线是闭合曲线，在磁体的外部是从N极出来，进入S，在磁体内部则从S极回到N极，形成闭合曲线。磁感线不相交也不相切。
可以要求学生在课后列表对比磁感线和电场线，并明确
①两者都是为研究问题方便而假想的一系列曲线
②两者都用切线方向描述场的方向，用疏密描述场的强弱
③静电场中的电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。
（5）安培定则
= 1 \* GB3 ①直线电流的磁场
多媒体展示，铁屑模拟直线电流的磁场的磁感线形状，小磁针静止时N极指向体现磁感线方向
小结：直线电流的磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。
安培定则:用右手握住导线,让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致,弯曲的四指所指的方向即为通电直导线周围磁感线的环绕方向。
= 2 \* GB3 ②环形电流的磁场
探究：研究环形电流内部、外部磁感线方向和环形电流方向关系。
器材:小磁针一枚、电池一节、导线一根、
探究方式:师生一起做演示实验，教师引导分析
现象:通电后,小磁针会发生偏转,环形导线内部和外部小磁针偏转方向相反。
安培定则:让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

= 3 \* GB3 ③通电螺线管的磁场
多媒体展示实验， 螺线管通电后,螺线管上、中、下部的小磁针偏转情况。
通电螺线管的磁感线和条形磁铁的磁感线类似
外部是从N极出来,进入S极；内部磁感线跟螺线管的轴线平行,方向由S极指向N极内部、外部磁感线相连,形成的闭合曲线。
安培定则:用右手握住螺线管,让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。
教师小结：不仅磁铁可在周围空间激发磁场,电流也可在周围空间激发磁场,电流的方向和磁感线的方向关系可用安培定则判断。
(6)科学漫步:安培分子电流假说
教师创设情景：磁铁和电流都能产生磁场，他们的磁场有什么关系呢？
通电螺线管和条形磁铁的磁场十分相似，受此启发，法国物理学家安培提出著名的分子电流假说：
= 1 \* GB3 ①安培分子电流假说：
在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极。
未被磁化的铁棒
磁化后的铁棒
= 2 \* GB3 ②磁化和消磁：铁棒受到外界磁场的作用，各分子电流的取向变得大致相同。
磁体受到高温或猛烈撞击分子电流变得杂乱无章，失去磁性。
学生能用安培分子电流假说解释磁化和消磁等磁现象
= 3 \* GB3 ③磁现象的电本质：
磁铁的磁场和电流的磁场一样，都是由运动电荷产生的。