物理九年级全册（2024）第十八章 磁及其相互作用第三节 磁场对通电导线的作用表格教案

这是一份物理九年级全册（2024）第十八章 磁及其相互作用第三节 磁场对通电导线的作用表格教案，共3页。教案主要包含了15分钟，答案解析等内容，欢迎下载使用。
学科
初中物理
年级册别
九年级全一册
共1课时
教材
沪科版
授课类型
新授课
第1课时
教材分析
教材分析
本节内容是九年级物理“磁及其相互作用”单元的核心部分，承接前一节“通电螺线管外部磁场方向”的探究成果，进一步揭示电与磁之间的深层联系。教材通过实验探究、原理讲解与生活应用相结合的方式，引导学生认识通电导线在磁场中会受到力的作用，并掌握其方向与电流方向、磁场方向的关系。该知识是理解电动机工作原理的基础，也是现代科技中电磁技术广泛应用的理论支撑，在培养学生科学思维、实践能力与创新意识方面具有重要价值。
学情分析
九年级学生已具备基本的电学与磁学知识，如电流、磁场、磁感线等概念，能够理解电路连接与简单实验操作。但对“电生磁”与“磁生力”之间的转化机制仍存在认知模糊，尤其难以从抽象的矢量关系中把握受力方向的变化规律。部分学生空间想象能力较弱，对三维磁场中的导体运动方向判断困难。因此，教学需借助直观实验、动态演示与动手制作，帮助学生建立清晰的物理图景，突破思维障碍，提升科学探究素养。
课时教学目标
物理观念
1. 能说出通电导线在磁场中会受到力的作用，明确力的方向由电流方向和磁场方向共同决定。
2. 能解释电动机转动的本质是通电线圈在磁场中受力而持续转动的现象。
科学思维
1. 能通过对比实验分析电流方向、磁场方向改变时导体运动方向的变化规律，归纳出“左手定则”的初步模型。
2. 能运用控制变量法设计并实施探究实验，发展逻辑推理与归纳总结能力。
科学探究
1. 能独立完成“制作简易电动机”的实验任务，观察现象并记录数据，形成科学探究习惯。
2. 能在实验失败后反思原因，提出改进方案，提升问题解决能力。
科学态度与责任
1. 能体会电与磁相互作用对人类科技进步的重要推动作用，增强科技强国的责任感。
2. 能在小组合作中主动交流、分工协作，养成严谨求实的科学态度。
教学重点、难点
重点
1. 通电导线在磁场中会受到力的作用，且力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2. 理解直流电动机的基本工作原理及换向器的作用。
难点
1. 准确判断通电导线在磁场中受力的方向，尤其是当两个因素同时改变时的综合影响。
2. 理解换向器如何实现线圈连续转动的机制，突破对“惯性”与“自动切换电流方向”的认知盲区。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
实验装置一套、条形磁铁、电池、导线、开关、金属杆、回形针支架、漆包线、小刀、胶带、废旧扬声器、福建舰模型
教学环节
教师活动
学生活动
情境导入：从声音到动力的奇妙之旅【5分钟】
一、播放音频，引发好奇
（一）、播放一段清晰的音乐声波与扬声器发声的视频片段
1. 教师播放一段高保真音乐播放器发出的声音，随后展示动圈式扬声器工作原理动画，引导学生关注纸盆的快速振动。
2. 提问：为什么扬声器能将电信号转化为声音？它的核心部件是什么？
3. 引导语：这背后隐藏着一个神奇的物理原理——通电导线在磁场中会受到力的作用。今天，我们就来揭开这个秘密！
（二）、展示实物与模型，激发兴趣
1. 教师展示一个拆开的旧扬声器，让学生观察内部结构：永久磁体、线圈、锥形纸盆。
2. 用一根细铜丝连接电池正负极，靠近磁铁，引导学生观察铜丝是否发生偏移。
3. 提问：如果导线中有电流通过，又处在磁场中，会发生什么？
4. 引出课题：《磁场对通电导线的作用》
二、提出驱动性问题，明确学习目标
（一）、提出核心挑战任务
1. 教师设置情境：“假设你是某科技公司工程师，要设计一台微型电动玩具车，必须让电机能持续转动。”
2. 提问：如何让通电导线在磁场中持续转动而不只是摆动一下？你认为需要哪些关键部件？
3. 学生自由发言，教师板书关键词：电流、磁场、受力、转动、换向器。
4. 明确本节课目标：探究通电导线在磁场中的受力情况，理解电动机工作原理。
1. 观看扬声器工作视频，感受声音产生的过程。
2. 观察拆解扬声器内部结构，提出疑问：
- 线圈是如何固定在磁体中的？
- 为什么纸盆会来回振动？
3. 尝试用手轻触铜丝靠近磁铁，感受微弱的推力。
4. 思考教师提出的问题，积极参与讨论。
评价任务
观察专注：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图
以真实生活场景切入，利用扬声器这一常见设备作为载体，构建“声音→电流→磁场→运动”的认知链条。通过实物展示与动手体验，激活学生已有经验，激发探究欲望。设置工程化任务情境，将抽象物理规律具象化为可实现的目标，增强学习动机与责任感。
实验探究：揭秘导体受力之谜【15分钟】
一、实验验证：通电导线在磁场中受力
（一）、搭建实验装置，明确操作规范
1. 教师展示图18-25实验装置：将U形磁铁竖直放置，中间夹持一段可自由滑动的金属导体棒，导体棒两端通过导线连接电源、开关。
2. 强调安全事项：使用干电池供电，电压不超过6V；接通时间不超过3秒，防止过热。
3. 指导学生分组，每组配备一套实验器材，明确分工：一人负责连接电路，一人观察现象，一人记录结果，一人汇报。
4. 提问：接通电源前，导体棒处于静止状态；接通后，它会怎样？为什么？
（二）、分步实施实验，收集证据
1. 第一次实验：保持磁场方向不变（N极在上），闭合开关，观察导体棒运动方向（向左或向右）。
2. 第二次实验：保持磁场方向不变，改变电流方向（调换电池正负极），再次闭合开关，观察导体棒运动方向是否改变。
3. 第三次实验：保持电流方向不变，改变磁场方向（翻转磁铁，S极在上），闭合开关，观察运动方向变化。
4. 教师巡视指导，提醒学生注意观察“运动方向是否变化”，并记录于实验记录表中。
5. 汇报交流：请各组代表分享实验现象，教师汇总成表格：
实验条件
运动方向
原始状态
向左
电流反向
向右
磁场反向
向右
两者都反向
向左
6. 引导学生发现规律：当电流方向或磁场方向单独改变时，运动方向改变；当两者同时改变时，运动方向不变。
7. 提炼结论：通电导线在磁场中会受到力的作用，且力的方向与电流方向和磁场方向有关。
二、深化理解：左手定则的初步建模
（一）、引入“左手定则”概念
1. 教师展示左手示意图：伸开左手，四指指向电流方向，磁感线穿过掌心，拇指指向受力方向。
2. 演示三个典型情况：
- 情况1：电流向右，磁场垂直纸面向外 → 拇指向上
- 情况2：电流向左，磁场垂直纸面向外 → 拇指向下
- 情况3：电流向右，磁场垂直纸面向里 → 拇指向下
3. 学生模仿动作，尝试判断不同组合下的受力方向。
4. 提问：如果电流和磁场都反向，左手定则还适用吗？
5. 学生通过练习确认：左手定则依然成立，因为方向关系未变。
1. 分组组装实验装置，确保导体棒可自由移动。
2. 按照教师指导步骤进行三次实验，认真观察并记录每次导体棒的运动方向。
3. 小组内讨论实验现象，尝试总结规律。
4. 上台汇报实验结果，参与集体归纳。
5. 模仿教师手势，学习并运用“左手定则”判断受力方向。
6. 完成课堂小测题：根据给定电流与磁场方向，画出受力方向。
评价任务
实验操作：☆☆☆
现象观察：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图
采用“问题—实验—归纳”三段式探究流程，让学生亲历科学发现过程。通过控制变量法系统验证影响因素，培养严谨的科学态度。结合动态演示与身体动作记忆“左手定则”，降低抽象概念的理解难度。小组合作促进交流互动，提升团队协作能力。
动手实践：亲手打造微型电动机【15分钟】
一、制作简易电动机：从零开始的创造之旅
（一）、讲解制作步骤，强调关键细节
1. 教师展示图18-30制作流程图，逐项说明：
- 步骤1：取1米长漆包线，绕成矩形线圈（约5cm×3cm），两端留出10cm引线。
- 步骤2：用小刀刮去一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮（注意：刮漆区域应在同侧）
- 步骤3：将两个回形针折成U型支架，用胶带固定在硬纸板上，间距略大于线圈宽度。
- 步骤4：将线圈放在回形针上，确保能自由转动。
- 步骤5：将电池正负极分别连接两个回形针，磁铁放在线圈下方，不阻挡转动。
2. 强调重点：刮漆部分必须只露出一半铜线，否则无法实现“自动断电再通电”的循环。
3. 提问：如果线圈不转，可能是什么原因？
- 预设答案：刮漆不彻底、接触不良、磁铁太远、初始位置在平衡点。
4. 教师演示失败案例：完整刮除漆皮 → 线圈持续通电 → 只转动半圈即停止。
5. 演示成功案例：仅刮半边漆 → 线圈转过平衡位置后自动断电，依靠惯性继续转动，重新接通电流，重复过程。
（二）、学生动手制作，教师巡回指导
1. 学生按步骤自主制作，教师巡视，重点关注：
- 漆皮是否刮得准确？
- 线圈是否能平稳旋转？
- 电路连接是否牢固？
2. 鼓励学生互相帮助，发现问题及时调整。
3. 成功转动的小组举手示意，教师给予肯定与鼓励。
4. 提问：为什么线圈能持续转动？它克服了什么困难？
5. 引导学生总结：线圈越过平衡位置后，由于换向器（即半边刮漆）自动断电，依靠惯性继续转动，再次接通电流，从而实现持续转动。
1. 仔细阅读制作说明，明确每个步骤的操作要点。
2. 动手绕制线圈，使用小刀精确刮漆，确保一端全刮，一端半刮。
3. 组装支架与线圈，调试转动状态。
4. 接通电源，观察是否转动，若不转则检查刮漆、接触、磁铁位置等问题。
5. 成功后思考并回答教师提问，理解“换向器”的作用。
评价任务
动手能力：☆☆☆
问题解决：☆☆☆
合作意识：☆☆☆
设计意图
将抽象原理转化为具象作品，实现“做中学”。通过亲手制作简易电动机，学生深刻体会“换向器”的关键作用，理解“惯性+自动断电+重新通电”构成的连续转动机制。在失败与修正中锻炼意志品质，提升实践创新能力。此环节是整节课的情感高潮，极大增强学习成就感。
拓展延伸：从玩具到航母的科技飞跃【5分钟】
一、链接现实：电磁技术的广泛应用
（一）、展示福建舰航空母舰电磁弹射系统
1. 教师播放福建舰甲板电磁弹射视频片段，聚焦弹射轨道与舰载机起飞瞬间。
2. 提问：电磁弹射如何利用通电导体在磁场中受力原理？
3. 教师讲解：在弹射轨道中布置大量线圈，通入强电流，产生强大磁场，推动舰载机加速前进，比传统蒸汽弹射更高效、更精准。
4. 强调：我国首艘弹射型航母，体现了国家科技自立自强的决心。
二、开放提问，激发未来思考
（一）、引导学生提出新问题
1. 教师展示空白提问栏：“你还想了解哪些利用通电导体受力的科技？”
2. 鼓励学生自由发言，教师记录：
- 磁悬浮列车如何运行？
- 电动自行车电机如何工作？
- 无人机螺旋桨为何能旋转？
3. 教师总结：这些都源于同一个物理原理——磁场对通电导线的作用。
4. 布置课后任务：查找一种生活中应用该原理的设备，写一篇200字小报告。
1. 观看福建舰电磁弹射视频，惊叹科技力量。
2. 思考并回答教师提出的科技应用问题。
3. 提出自己的疑问，如：“磁浮列车是不是靠电磁力悬浮？”
4. 记录下自己感兴趣的科技项目，准备课后查阅资料。
评价任务
思维拓展：☆☆☆
问题意识：☆☆☆
科技情怀：☆☆☆
设计意图
从微观实验走向宏观应用，打通“课堂—社会—国家”三重维度。通过福建舰这一国之重器，激发学生的民族自豪感与科技报国志向。开放式提问鼓励批判性思维，为后续课程埋下伏笔，实现“学以致用、用以促学”的闭环。
课堂小结：构建知识网络【5分钟】
一、知识梳理，形成体系
（一）、师生共同绘制思维导图
1. 教师在黑板中央写下“磁场对通电导线的作用”，围绕它展开分支：
- 实验现象：导体受力运动
- 影响因素：电流方向、磁场方向
- 判断方法：左手定则
- 应用实例：扬声器、电动机、电磁弹射
- 核心部件：换向器
2. 引导学生补充：为什么换向器要“半边刮漆”？
3. 总结：电能 → 磁场 → 机械能，实现能量转化。
二、回顾目标，检测达成
（一）、快速问答检测
1. 通电导线在磁场中是否受力？
2. 力的方向取决于哪两个因素？
3. 如何判断受力方向？
4. 换向器的作用是什么？
5. 电动机工作时主要将电能转化为什么能？
6. 为什么线圈能持续转动？
7. 举例说明生活中有哪些设备利用了这一原理？
8. 若电流和磁场同时反向，导体运动方向是否改变？
9. “左手定则”中，拇指指向什么？
10. 简易电动机中，为什么要推一下线圈？
1. 跟随教师一起绘制思维导图，完善知识框架。
2. 参与快速问答，巩固核心知识点。
3. 自我评估学习效果，标记掌握与待加强内容。
评价任务
知识整合：☆☆☆
目标达成：☆☆☆
自我反思：☆☆☆
设计意图
通过可视化思维导图重构知识体系，强化记忆结构。采用问答形式进行即时反馈，检验学习成效。引导学生进行自我诊断，培养元认知能力，为后续复习提供依据。
作业设计
一、基础巩固
1. 填空题：
（1）通电导线在磁场中会受到力的作用，这个力叫做__________。
（2）判断通电导线受力方向可用__________定则。
（3）直流电动机中，换向器是由两个__________的铜半环组成的。
（4）电动机工作时，主要将电能转化为__________能。
（5）若电流方向和磁场方向同时改变，则导体的运动方向__________（填“改变”或“不变”）。
2. 选择题：
（1）下列关于磁场对通电导线作用的说法正确的是（ ）
A. 通电导线在磁场中一定受力
B. 导体受力方向与电流方向无关
C. 导体受力方向与磁场方向有关
D. 通电导线在磁场中不受力
（2）关于换向器的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 改变电流大小
B. 改变磁场方向
C. 使线圈能持续转动
D. 增强磁场强度
3. 简答题：
（1）请简述电动机的工作原理。
（2）为什么制作简易电动机时，要将线圈一端的漆皮全部刮去，另一端只刮去半周？
（3）请列举两个生活中利用“磁场对通电导线作用”原理的电器设备，并说明其工作方式。
二、拓展探究
1. 观察家中一台带有电机的电器（如电风扇、洗衣机、吹风机），拆开外壳（注意安全！），观察其内部结构，拍照记录，并撰写一份150字的小报告，描述其工作原理。
2. 查阅资料，了解“磁悬浮列车”是如何利用电磁力实现悬浮与推进的，写一段200字的科普短文。
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）安培力
（2）左手
（3）彼此绝缘
（4）机械
（5）不变
2. （1）C
（2）C
3. （1）电动机是利用通电导线在磁场中受力的原理制成的。当线圈通电后，在磁场中受到力的作用而转动，带动轴旋转，从而输出机械能。
（2）因为只有这样，线圈在转动过程中才能在越过平衡位置后自动断电，依靠惯性继续转动，当再次接通电流时，又能获得新的驱动力，实现持续转动。
（3）示例：电风扇——电动机带动扇叶旋转；电动牙刷——电机驱动刷头振动。
二、拓展探究
1. 答案略（需学生实地观察后作答）
2. 答案略（需学生查阅资料后作答）
板书设计
磁场对通电导线的作用
一、实验现象：
→ 通电导线在磁场中受力运动
二、影响因素：
→ 电流方向
→ 磁场方向
三、判断方法：
→ 左手定则：四指=电流，掌心=磁场，拇指=受力
四、应用实例：
→ 扬声器：线圈受力带动纸盆振动
→ 电动机：线圈受力持续转动
→ 电磁弹射：强电流推动飞机起飞
五、核心部件：
→ 换向器（半边刮漆）
→ 作用：自动切换电流方向，实现持续转动
→ 关键：越过平衡位置后断电，靠惯性继续转动
教学反思
成功之处
1. 以“扬声器发声”为切入点，贴近生活，有效激发学生兴趣，课堂氛围活跃。
2. 实验探究环节设计科学，通过控制变量法清晰呈现影响因素，学生获得感强。
3. “动手制作简易电动机”成为课堂亮点，学生参与度高，动手能力显著提升。
不足之处
1. 部分学生在“左手定则”应用时仍存在方向混淆，需加强个别辅导。
2. 实验时间稍紧，个别小组未能成功组装，应预留更多调试时间。
3. 拓展环节提问开放性较强，少数学生表达不够清晰，需强化语言组织训练。