《電流的磁場》教學設計

摘要：物理學是一門實驗科學，開展實驗探究教學不僅能為學生提供豐富的感性認識，為思維加工提供大量素材，而且也能為學生能力的培養(yǎng)創(chuàng)造良好條件。根據(jù)學生的認知規(guī)律，依據(jù)探究教學的原則，以《電流的磁場》設計了突出探究教學為宗旨，能充分體現(xiàn)知識的產生、形成和發(fā)展過程的課堂教學。

關鍵詞：電流的磁場；探究教學；教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）1（S）-0071-3

《電流的磁場》是初中物理（蘇科版幾年級下冊[2009年8月第2版]）第十六章《電磁轉換》第二節(jié)的內容。本節(jié)課的任務是通過實驗，體驗和探究通電直導線和通電螺線管周圍的磁場。學生在課前已掌握磁極之間的相互作用規(guī)律、磁場的基本性質、條形磁鐵周圍的磁場分布等相關知識，并具備電學實驗的相關操作技能。

本節(jié)課是在學生學完磁鐵周圍的磁場基礎上，進一步學習的電流的磁場，要突出的重點是通電螺線管的磁場。本課的教學方法是通過實驗探究并與條形磁鐵磁場進行對比，幫助學生理解。要突破的難點是判別通電螺線管周圍的磁場方向，概括出有手螺旋定則。

本設計重視學生科學情意的教育，能激發(fā)學生積極探索的欲望，特別是通過讓每位學生自己繞制螺線管，借助實物，結合多媒體動畫，實現(xiàn)對有手螺旋定則深入的了解，在探究的過程中培養(yǎng)學生的各種能力。

教師實驗器材

電磁鐵、電源、導線、開關、鐵釘、兩個小磁針、直導線、條形磁鐵、細線、白色圓筒。

學生實驗器材

兩節(jié)干電池組成的電源、開關、兩個小磁針、導線（包括兩根帶夾子的）、直導線、銅絲、鐵棒、小鐵釘。

1、展示問題模型，引導學生猜測出通電導體周圍存在磁場

教師要學好物理，首先要學會觀察和思考，先來看一個實驗：我手上拿著一個元件。它是由纏有銅絲的塑料筒和鐵棒組成，讓鐵釘靠近它，鐵釘沒有被吸引，當把它連接在電路中通上電流，再讓鐵釘靠近它，同學們發(fā)現(xiàn)了什么？斷開開關，又看到了什么？在日常生活中，磁鐵周圍是存在磁場的，請問這是磁鐵嗎？

教師什么物體周圍和磁鐵一樣也存在磁場呢？請同學猜測一下。

目的鍛煉學生觀察問題、表達問題、對比、猜測能力。

2、用所給器材設計實驗，探究通電直導線周圍存在磁場

教師好，今天就跟大家一起來學習電流的磁場（引入課題）。

通電的直導線周圍存在磁場嗎？你會設計什么樣的實驗證明呢？

引導得出：連接電源、開關、導線，把小磁針放在導線周圍，閉合開關，觀察小磁針是否發(fā)生偏轉。若發(fā)生偏轉，則說明通電導線周圍存在磁場；若沒有偏轉，則說明它周圍不存在磁場。

教師（看課件，圖1）為了讓實驗效果更好一些，實驗中讓小磁針離導線近一些，同時注意開關閉合的時間不要太長。

學生開始實驗。

教師你們的小磁針是順時針還是逆時針偏轉的呢？

教師請兩組同學來對比實驗，找找偏轉方向不一樣的原因。

教師（看課件，點擊，如圖2）通過這兩次實驗，大家得出什么結論？

學生回答后再板書：

通電直導線周圍存在磁場，且電流磁場的方向與電流的方向有關。

教師這是丹麥物理學家奧斯特在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，為物理學的發(fā)展開辟了一個新的領域。這個實驗我們稱為奧斯特的發(fā)現(xiàn)。

目的鍛煉學生創(chuàng)新意識，實驗設計、實驗探究、實驗動手能力。

3、探究通電螺線管外部磁場分布

教師發(fā)現(xiàn)通電直導線周圍存在磁場后，許多物理學家就致力于這方面的研究，因為它的磁性很弱，遠沒有達到人們的要求。人們在不斷的實踐中發(fā)現(xiàn)如果把導線繞在圓筒上，就成了螺線管，也叫線圈。通電后的螺線管有什么價值呢？接下來大家一起探究通電后的螺線管周圍的磁場。先回顧一下條形磁鐵周圍磁場的探究過程（看課件，如圖3），分兩步：一是探究磁場的分布，二是探究磁場的方向。那通電螺線管外部磁場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分布，請大家仔細觀察（看課件，如圖

4、播放探究通電螺線管周圍的磁場分布視頻）。

教師通電螺線管周同的磁場分布與什么物體周圍的磁場分布相似？

目的鍛煉學生知識遷移能力。

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，同學們手中有一根細銅絲，把它纏繞在圓筒上，就做成一個螺線管，為增強它的磁性，我們把它纏繞在鐵棒上，看看有幾種繞法。

教師請同學畫出相應的繞法示意圖。

教師條形磁鐵周圍的磁場是有方向的，那通電螺線管周圍的磁場方向是怎樣的呢？若能判定出它的N、S極，就可解決這個問題。現(xiàn)在給螺線管通上方向不同的電流。給同學們兩個小磁針，請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問題：

（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）小磁針分別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？

教師實驗前有一些注意事項（課件，如表1）。

教師好，接下來進行小組實驗，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。

學生進行實驗（放點輕音樂），如圖5。

教師請同學匯報結果。仔細觀察我們的文驗結果，同學們發(fā)現(xiàn)通電螺線管周圍的磁場方向與什么有關？

學生磁場方向與線圈的繞法和線圈中的電流方向有關。

教師通過實驗探究可以得出什么結論？

學生回答后板書：

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

目的鍛煉學生合作交流、實驗探究、實驗操作的能力。

5、掌握安培定則

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

物理學家安培，總結出安培定則（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？請同學們伸山右手一起來操作一下。手有兩種握法，正握和反握，配合四張圖，練習一下。

教師再做兩道練習（根據(jù)動畫模擬加深認識）。

教師請同學們完成學案上的習題。

6、通電螺線管應用于生活

教師繞在鐵棒上的通電螺線管在生活中有什么用處呢？來看一段視頻，看我們是否也研制出了電磁起重機？同學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用呢？如果讓你來將通電螺線管應用于生活，你會設計在哪些領域呢？

目的讓學生感知到物理來自于生活，也應用于生活。

本節(jié)課是在已有的電學知識和簡單的磁現(xiàn)象知識基礎上展開的，將電和磁聯(lián)系起來，這是初中物理電磁學部分的一個重點。也是可持續(xù)發(fā)展的物理學習的必要基礎。

本節(jié)課主要包括三個重要的知識點：通過實驗探究得出通電直導線周圍存在磁場；通過實驗（8）探究通電螺線管的磁場：會應用安培定則。

這是一節(jié)內容較多、難度較高的課。初三學生的心智較為成熟，認知水平比起剛接觸物理時有了很大提高，分析問題、解決問題的能力電很強，但他們不愛主動表現(xiàn)自我，需要教師積極、靈活的調動和引導。同時，學生的動手能力也要培養(yǎng)，但要讓學生先通過實驗前的討論，明確實驗目的后再動手操作，探究才會做到更高效。