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九年級
授課時間
課題
20.2 電生磁
教學
目標
1. 通過實驗了解電流周圍存在著磁場。
2. 探究通電螺線管外部磁場的方向，了解通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似。
3. 會判斷通電螺線管的電流方向和兩端的極性。
教材
分析
本節(jié)在學習了磁體、磁場的前提下，通過奧斯特實驗，使學生認識電流（通電導線）周圍存在磁場，即電流的磁效應，從而揭示了電與磁之間的聯(lián)系。
本節(jié)內(nèi)容由“電流的磁效應”“通電螺線管的磁場”和“安培定則”三部分構成。電流的磁效應是本節(jié)學習的重要知識之一，也是后面學習其他電磁現(xiàn)象的基礎。教學中應認真做好奧斯特實驗，引導學生認真觀察把小磁針放在直導線附近，導線通電和斷電時小磁針發(fā)生的變化。分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，讓學生認識到使小磁針發(fā)生偏轉的只可能是電流產(chǎn)生的磁場，從而確信通電導線周圍存在磁場，即電流的磁效應。幫助學生加深對知識的理解，初步認識電與磁之間存在著相互關系。
通電螺線管的磁場也是本節(jié)的重點知識之一，教學中應讓學生通過實驗去探究、總結，先用自己的語言描述出通電螺線管外部的磁場分布情況、通電螺線管兩端的極性與電流方向之間的關系，以培養(yǎng)學生的空間想象能力和語言表達能力。然后通過師生交流，得出安培定則。
本節(jié)的難點是會運用安培定則，判斷通電螺線管兩端的極性或通電螺線管的電流方向。教師可舉例說明安培定則的使用方法，以此化解知識難點。
教學
器材
小磁針，螺線管、鐵屑，電源、直導線、小磁針、開關、漆包線等。多媒體ppt，包含視頻《奧斯特實驗》、《探究螺線管周圍的磁場》。
教學過程
教師活動
學生活動
導入新課
【回憶電磁現(xiàn)象并提問】
電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有許多相似之處，例如，電荷有兩種，磁極有兩個；同種電荷相互排斥，異種電荷相吸引；同名磁極相排斥，異名磁極相吸引等。
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有很多相似之處，它們間有沒有一定的聯(lián)系？
1820年丹麥物理學家奧斯特用實驗證實通電導體的周圍存在著磁場。第一次揭示了電和磁之間的聯(lián)系，這一重大發(fā)現(xiàn)轟動了科學界，使電磁學進入一個新的發(fā)展時期。
電與磁之間有著怎樣的聯(lián)系？今天一起學習—《20.2電生磁》。
回憶電與磁的相似之處，思考它們間有沒有一定的聯(lián)系，進入情景。
學習新課 一、磁現(xiàn)象
1. 奧斯特實驗
（1）探究電與磁是否存在聯(lián)系
【演示實驗】
①如圖甲所示，將一枚轉動靈活的小磁針放置在直導線下方。然后使導線和電池觸接，連通電路，觀察小磁針的變化。
②如圖乙所示，把電源切斷后，觀察小磁針的變化。
③如圖丙所示，改變導線中電流的方向，觀察小磁針有什么變化？
④實驗分析
小磁針發(fā)生偏轉，說明小磁針受到磁場力的作用，表明通電導線和磁體一樣，周圍存在磁場。小磁針又回到原位，說明導線周圍的磁場消失，表明導線周圍的磁場是由電流產(chǎn)生的。電流方向改變時，小磁針的偏轉方向發(fā)生改變，說明磁場方向發(fā)生了改變。進一步說明電流的磁場方向跟電流的方向有關。
（2）探究歸納：
①電流周圍存在著磁場；
②電流的磁場方向跟電流的方向有關。
2. 電流的磁效應
通電導線周圍存在與電流方向有關的磁場，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應。
奧斯特實驗揭示了電和磁之間存在著聯(lián)系，即“電生磁”。
【播放視頻】——《奧斯特實驗》
【例題1】某同學利用圖所示裝置進行了一系列實驗，閉合開關前、小磁針的指向如圖甲所示；閉合開關后、小磁針的轉情況如圖乙中箭頭所示；只改變電流方向，再次進行實驗、閉合開關后、小磁針的偏轉如圖丙中箭頭所示。
（1）由甲、乙兩圖所示實驗可得電流可以產(chǎn)生________；
（2）由乙、丙兩圖所示實驗可得電流產(chǎn)生的磁場的方向與電流的_____有關。
【答案】（1）磁場；（2）方向。
【解析】（1）由甲、乙兩圖可知，開關閉合后，電路中有電流通過，小磁針的指向發(fā)生變化，可以得出結論電流周圍可以產(chǎn)生磁場。
（2）由乙、丙兩圖可知，電路中電流方向不同，小磁針的偏轉方向不同，可以得出電流周圍的磁場方向與電流方向有關。
進行實驗或觀察實驗，分析實驗現(xiàn)象，歸納結論，知道電流的磁效應。
觀看視頻。
做例題1，加深理解奧斯特實驗。
學習新課 二、通電螺線管的磁場
【提問】既然電能生磁，為什么手電筒在通電時連一根大頭針都吸不動？怎樣才能使電流的磁場變強呢？
1. 螺線管
如果將導線繞在圓筒上，做成螺線管（也叫線圈）。通電后各圈導線產(chǎn)生的磁場疊加在一起，磁場就會增強得多。
螺線管演示器 將導線繞在圓筒上

2. 實驗探究：通電螺線管的磁場特點
（1）實驗一
如圖所示，用銅導線穿過硬紙板，繞成螺線管（或用螺線管演示器），在紙板上均勻地撒滿鐵屑，給螺線管通電后，輕敲紙板，觀察鐵屑的排列情況。
實驗現(xiàn)象與分析：如圖所示，可以看到小鐵屑有規(guī)則地排列起來。從鐵屑的分布情況來看，通電螺線管外部的磁場和條形磁體相似。
實驗一 實驗二
（2）實驗二
將小磁針放到通電螺線管周圍不同的位置，包括螺線管內(nèi)部，在紙板上記下小磁針在各個位置時的N極指向。
實驗現(xiàn)象：看到周圍小磁針的N極指向不同，內(nèi)部小磁針N極指向相同，如圖所示。
現(xiàn)象分析：從小磁針N極指向來看，通電螺線管外部的磁感線是從通電螺線管一端出來回到另一端；內(nèi)部磁感線的方向與外部磁感線的方向相反，如圖所示。
（3）實驗三
在上面的實驗中，改變螺線管中的電流方向，對照上次實驗中的現(xiàn)象，觀察小磁針的N極指向與原來是否相同。
實驗現(xiàn)象：小磁針的N極指向與上次實驗剛好相反。
現(xiàn)象分析：小磁針的N極指向改變，說明磁場方向改變了，即通電螺線管兩端磁極的極性改變了。由此可知，通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
探究歸納：通電螺線管的磁場特點
（1）通電螺線管外部的磁場與條形磁體外部的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極。
（2）通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關。
3. 探究通電螺線管兩端的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向間的關系
（1）設計并進行實驗
取繞向不同的螺線管，向螺線管內(nèi)通入不同方向的電流，用小磁針驗證它的N、S極，實驗現(xiàn)象如圖所示。
（2）實驗現(xiàn)象分析
①甲、乙（或丙、?。﹥蓚€螺線管的繞法不同，螺線管中電流的方向相同，通電螺線管兩端的極性相同；
②甲、丙（或乙、?。﹥蓚€螺線管的繞法相同，螺線管中電流的方向不同，通電螺線管兩端的極性不同。
（3）探究歸納：
通電螺線管兩端的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向有關。
切記通電螺線管兩端的極性與螺線管的繞法無關，與電流由哪端流入無關！
【播放視頻】——《探究通電螺線管的磁場》
【例題2】在探究“通電螺線管外部的磁場分布”的實驗中：
（1）按照圖甲布置實驗器材，螺線管通電后小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管的周圍存在______ ；小磁針放在螺線管四周不同位置，在圖上記錄了磁針_____極的方向，這個方向就是該點的磁場方向；
（2）小明做了如圖乙所示的實驗，由實驗現(xiàn)象得出：通電螺線管的磁極極性與__________有關。
【答案】（1）磁場，N（或北極），（2）電流方向.
【解析】（1）按照圖甲布置實驗器材，螺線管通電后小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管的周圍存在磁場，是小磁針受力發(fā)生偏轉。小磁針靜止時N極所指的方向為該點的磁場方向，故把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針N極的方向，這個方向就是該點的磁場方向。
（2）如圖所示的實驗，由實驗現(xiàn)象得出：通電螺線管周圍磁場方向與電流方向有關，當電流方向改變時，磁場方向也會發(fā)生改變。
知道螺線管及其構造。
進行實驗或觀察現(xiàn)象，通過分析實驗現(xiàn)象，逐步得出通電螺線管的磁場特點。
進行實驗或觀察現(xiàn)象，通過分析實驗現(xiàn)象，逐步得出通電螺線管兩端的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向有關。
觀看視頻，進一步理解探究的完整過程。
做例題2，歸納出通電螺線管外部的磁場特點。
學習新課 三、安培定則
【提問】通過前面的學習，知道通電螺線管兩端的極性與環(huán)繞螺線管的電流方向有關。你能想出一些辦法描述通電螺線管的極性與電流方向間的關系嗎？
1. 安培定則——判斷通電螺線管兩端極性的方法
（1）螞蟻的方法：如果螞蟻我沿著電流方向繞螺線管爬行，N極就在我的左邊。

（2）猴子的方法
如果電流沿著我猴子右臂所指的方向，N極就在我的前方。
我們應該怎樣判斷呢？
（3）安培定則
對于通電螺線管的極性跟電流方向之間的關系，我們可以用安培定則（也叫右手螺旋定則）來表述。
用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。
2. 安培定則的應用
（1）根據(jù)通電螺線管中電流的方向，判斷螺線管的極性.
（2）由通電螺線管兩端的極性，判斷螺線管中電流的方向.
（3）根據(jù)通電螺線管的N、S極以及電源的正、負極，畫出螺線管的繞線.
（4）提示：
①決定通電螺線管兩端極性的根本因素是螺線管中電流的方向，電流的方向一致則通電螺線管兩端的極性就相同。
②N極和S極一定在通電螺線管的兩端。
③判斷時必須讓右手彎曲四指所指的方向與螺線管中電流的方向一致。
【例題3】在圖中根據(jù)磁感線的方向，標出通電螺線管的N、S極和電源的“+”、“-”極。
【答案】見右圖.
【解析】在磁體外部，磁感線總是從磁體的N極發(fā)出，最后回到S極。所以螺線管的左端為N極，右端為S極。根據(jù)安培定則：伸出右手，使右手大拇指指向通電螺線管的N極，則四指彎曲所指的方向為電流的方向，即電流是從螺線管的右端流入的。所以電源的右端為正極，左端為負極，如圖所示.
通過比較螞蟻與猴子的判斷方法，得出人們常用的方法——安培定則。
知道安培定則的應用.
做例題3，會應用安培定則解決有關問題。

課
堂
練
習
課
堂
練
習
1. 如圖所示是著名的奧斯特實驗。
（1）實驗探究的是通電導線周圍是否存在_________。
（2）實驗前小磁針的N極應指向地磁場的_______極.
（3）接通電路后，觀察到小磁針發(fā)生偏轉，改變導線中的電流方向，小磁針偏轉方向也發(fā)生改變，這表明通電導線周圍磁場的方向與________的方向有關.
（4）實驗中小磁針的作用是____________。
【答案】（1）磁場；（2） S；（3）電流；（4）檢驗磁場是否存在。
【詳解】（1）實驗探究的是通電導線周圍是否存在磁場.（2）實驗前小磁針的N極應指向地磁場的S極；（3）接通電路后，小磁針發(fā)生偏轉，改變導線中的電流方向，小磁針偏轉方向也發(fā)生改變，表明通電導線周圍磁場的方向與電流的方向有關.（4）實驗中小磁針的作用是檢驗磁場是否存在。
2. 在探究“通電螺線管外部磁場的方向”的實驗中，如圖所示，閉合開關，小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍有______，通過小磁針靜止時_____極的指向確定該點磁場方向，調(diào)換電源正負極，小磁針偏轉方向改變，說明磁場方向與________有關.
【答案】磁場，N，電流方向。
【詳解】閉合開關，小磁針發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍有磁場；通過小磁針靜止時N極的指向，可確定該點的磁場方向；調(diào)換電源正負極，即改變電流方向，小磁針偏轉方向也改變，說明通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。
3．如圖所示，閉合開關S，A、B、C、D四個小磁針靜止時指向正確的是（ ）

A. 小磁針A B. 小磁針B C. 小磁針C D. 小磁針D
【答案】C。
【詳解】根據(jù)電源的正、負極在圖上標出通電螺線管中的電流方向；根據(jù)電流方向，利用安培定則判斷通電螺線管左端為N極，右端為 S極。
根據(jù)磁體周圍的磁感線從N極出發(fā)回到S極，畫出磁體周圍的磁感線。磁場中任一點處小磁針靜止時北極指向和該點的磁感線方向一致，所以小磁針A的N極應向左，小磁針B的N極應指向右上方，小磁針C的N極應指向右下方，小磁針D的N極應向左。只有小磁針C的指向正確。所以選C。
4．如圖所示，甲、乙為條形磁體，中間是通電螺線管，虛線是表示磁極間磁場分布情況的磁感線。則可以判斷圖中A、B、C、D四個磁極依次是（ ）
A. N，S，N，N B. S，N，S，S
C. S，S，N，S D. N，N，S，N
【答案】D。
【詳解】先判斷通電螺線管的左端B為N極，右端C為S極；根據(jù)甲與螺線管間的磁感線的形狀可以判斷是同名磁極的磁場，所以A為N極；根據(jù)C與D間的磁感線可知是異名磁極，所以D為N極。
所以ABC錯誤，選項D正確。
5. 如圖所示，請根據(jù)圖中信息標出電源的正極，用箭頭標出A點磁感線的方向。
【答案】見右圖。
【詳解】由圖知，右邊磁體的左端為N極，由同名磁極相排斥可知，通電螺線管的右端為N極，由安培定則可知，電流從通電螺線管的左端流入，從通電螺線管的右端流出，所以電源的左端為正極；由于規(guī)定磁感線從N極出發(fā)，回到S極，所以A點磁感線的方向沿磁感線向上。
6. 由圖知，右邊磁體的左端為N極，由同名磁極相排斥可知，通電螺線管的右端為N極，由安培定則可知，電流從通電螺線管的左端流入，從通電螺線管的右端流出，所以電源的左端為正極；由于規(guī)定磁感線從N極出發(fā)，回到S極，所以A點磁感線的方向沿磁感線向上。
【答案】見右圖。
【詳解】由題意可知，通電螺線管的左端為N極，由異名磁極相互吸引可知，小磁針的右端為S極，左端為N極，磁感線從磁體的N極出發(fā)，回到S極，且由安培定則可知，電流從通電螺線管的右端流入，左端流出，故可知電源左端為負極，右端為正極，如圖所示.
7. 在“探究通電螺線管外部的磁場分布”實驗中，小明進行了如下操作：
（1）如圖所示，在螺線管的兩端各放一個小磁針，并在硬紙板上均勻地撒滿鐵屑．
①由圖可知通電螺線管的磁場與___________相似．
②放入小磁針的作用：__________________.
（2）改變電流方向，小明發(fā)現(xiàn)，鐵屑的分布形狀_______（選填“沒有改變”或“發(fā)生改變”），小磁針指向與原來________（選填“相同”或“相反”）．
【答案】（1）條形磁體，確定通電螺線管的磁極；（2）沒有改變，相反。
【詳解】（1）①由圖可知通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似；②放入小磁針的作用是確定通電螺線管的磁極。
（2）改變電流方向，不會改變鐵屑的分布形狀，但小磁針指向與原來相反。
8. 在“探究通電螺線管外部磁場”的實驗中：
①小明將小磁針放在螺線管周圍不同的位置如圖（a）所示，放小磁針的目的是_____________________；
②閉合開關后觀察到如圖（b）所示的現(xiàn)象，說明通電螺線管周圍存在_______；
③通電螺線管周圍的磁場方向和電流方向有關，你怎樣驗證，方法是________。
【答案】①確定通電螺線管周圍磁場的方向；②磁場；③改變螺線管中的電流方向，觀察小磁針的指向變化情況。
【詳解】①因為小磁針放入磁場中，小磁針靜止時N極指向和該點磁場方向相同，所以實驗中使用小磁針是為了確定通電螺線管周圍磁場的方向。
②閉合開關后觀察到小磁針按一定的規(guī)律發(fā)生偏轉，說明通電螺線管周圍存在磁場。
③通電螺線管周圍的磁場方向和電流方向有關，驗證方法是改變螺線管中電流方向，觀察小磁針的指向變化情況。
板
書
設
計
第2節(jié) 電生磁
一、奧斯特實驗
電流周圍存在著與電流方向有關的磁場；這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應。
二、通電螺線管的磁場
（1）通電螺線管外部的磁場與條形磁體外部的磁場相似，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極。
（2）通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關。
三、安培定則
用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中的電流方向一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。
課
堂
小結
第2節(jié) 電生磁
作業(yè)

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