2019-2020年高二物理 第十章 A 電流的磁場(chǎng)教案 滬科版.doc

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2019-2020年高二物理 第十章 A 電流的磁場(chǎng)教案 滬科版 一、 教學(xué)任務(wù)分析 本設(shè)計(jì)關(guān)于磁場(chǎng)的知識(shí)是高中階段學(xué)習(xí)磁學(xué)的開始，磁場(chǎng)以及電流的磁場(chǎng)的知識(shí)是整個(gè)經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)和核心內(nèi)容之一，同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁感應(yīng)等知識(shí)奠定基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)關(guān)于電流磁場(chǎng)的學(xué)習(xí)，應(yīng)以初中對(duì)磁場(chǎng)概念的認(rèn)識(shí)和電流的有關(guān)知識(shí)為基礎(chǔ)。對(duì)于電流周圍存在磁場(chǎng)的現(xiàn)象，初中階段已初步涉及，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)用磁感應(yīng)線來描述磁體和電流周圍磁場(chǎng)的分布，以及應(yīng)用右手螺旋定則來判斷電流磁場(chǎng)的方向。 本設(shè)計(jì)充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、多媒體課件和教具模型來突破難點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與和親身體驗(yàn)，在學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用觀察、分析和空間想象等科學(xué)方法，從演示所呈示的現(xiàn)象中得出有關(guān)現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，感受建立科學(xué)模型方法在物理學(xué)研究中的重要作用。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)與技能 （1）知道基本的磁現(xiàn)象。 （2）理解磁場(chǎng)不僅有強(qiáng)弱，而且有方向，學(xué)會(huì)用磁感應(yīng)線來形象表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱分布和方向。 （3）知道電流的磁場(chǎng)；學(xué)會(huì)應(yīng)用右手螺旋定則判斷電流磁場(chǎng)的方向。 （4）知道幾種常見的電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線分布情況。 2．過程與方法 （1）在學(xué)習(xí)用磁感應(yīng)線描述磁場(chǎng)的過程中，感受建立模型的方法在物理研究中的重要意義。 （2）通過展示磁感應(yīng)線分布的圖像、模型，感受分析、模擬、空間想象等科學(xué)方法。 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1）通過我國(guó)古代對(duì)磁現(xiàn)象的研究應(yīng)用和對(duì)世界科技的貢獻(xiàn)的介紹，激發(fā)愛國(guó)熱情和民族自豪感。 （2）通過對(duì)磁感應(yīng)線的觀察，感悟磁感應(yīng)線圖像的對(duì)稱美、形式美。 （3）通過磁場(chǎng)對(duì)大腦影響（STS）的介紹，增強(qiáng)關(guān)愛生命的意識(shí)。 三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)：電流的磁場(chǎng)和磁感應(yīng)線。 教學(xué)難點(diǎn)：用磁感應(yīng)線描述電流的磁場(chǎng)，以及判斷電流磁場(chǎng)的方向。 四、教學(xué)資源 1、器材：銅管，強(qiáng)磁體，條形磁鐵，蹄形磁鐵，磁感應(yīng)線空間演示器，直導(dǎo)線，線圈，螺線管，實(shí)物投影儀，電腦等。 2、課件：自制課件。 五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)包括磁場(chǎng)和電流的磁場(chǎng)、用磁感應(yīng)線表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向、應(yīng)用右手螺旋定則判電流斷磁場(chǎng)的方向等三部分內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)的基本思路是：從演示實(shí)驗(yàn)的情景入手，在確認(rèn)磁體和電流周圍存在磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上，以磁體為研究對(duì)象，通過演示實(shí)驗(yàn)和有關(guān)磁感應(yīng)線分布教具的應(yīng)用，建立磁感應(yīng)線的概念和分布情況，再通過對(duì)幾種常見電流磁場(chǎng)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用右手螺旋定則判斷電流磁場(chǎng)的方向。 本設(shè)計(jì)要突破的重點(diǎn)是：電流的磁場(chǎng)和形象地描述磁場(chǎng)的方法——磁感應(yīng)線。方法是：通過演示實(shí)驗(yàn)和相關(guān)教具的應(yīng)用，讓學(xué)生通過觀察和分析，確認(rèn)磁體和通電導(dǎo)線的周圍存在磁場(chǎng)，讓學(xué)生感受建模的方法，學(xué)會(huì)用磁感應(yīng)線來形象地表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。 本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：用磁感應(yīng)線描述電流的磁場(chǎng)，以及判斷電流磁場(chǎng)的方向。方法是：通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到電流周圍鐵屑的排列和使用多媒體課件進(jìn)行右手螺旋定則的教學(xué)，讓學(xué)生了解不同電流周圍的磁場(chǎng)的分布，并學(xué)會(huì)應(yīng)用右手螺旋定則判斷磁場(chǎng)方向。 本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究；多媒體、自制教具等多種教學(xué)策略的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動(dòng)參與，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力和空間想象能力來感受演示實(shí)驗(yàn)，感受建立科學(xué)模型方法在物理學(xué)研究中的重要作用。形成初步把抽象物理問題變?yōu)樾蜗蟮姆椒ㄕ摗? 完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容為1課時(shí)。 六、教學(xué)流程： 1、教學(xué)流程圖 活動(dòng)II 學(xué)生探究 直線電流 活動(dòng)III 學(xué)生探究 環(huán)型電流 電流的 磁場(chǎng) 右手螺旋定則 活動(dòng)IV STS、磁力對(duì)大腦影響 磁感應(yīng)線 情景 實(shí)驗(yàn)演示 設(shè)問1 磁場(chǎng)的 存在 磁場(chǎng)的 性質(zhì) 活動(dòng)I 學(xué)生探究 磁體磁場(chǎng) 2．流程圖說明 情景 實(shí)驗(yàn)演示 演示一：將一不帶磁性的小球放入銅管后，觀察到小球很快掉出。再放入一強(qiáng)磁體小球，同學(xué)都認(rèn)為也會(huì)很快掉出，但是等了較長(zhǎng)時(shí)間才掉出。 演示二：兩磁石撞擊發(fā)出眼鏡蛇的響聲。 活動(dòng)Ⅰ 磁體周圍磁感應(yīng)線分布 讓學(xué)生先畫條形磁體和蹄形磁體磁感應(yīng)線的分布，然后利用鐵屑和小磁針來輔助矯正。 活動(dòng)Ⅱ 學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)1——直線電流周圍磁感應(yīng)線分布 利用鐵屑和小磁針研究直線電流周圍磁感應(yīng)線的分布情況，以及磁感應(yīng)線的方向，并用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 活動(dòng)Ⅲ 學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)2——環(huán)型電流周圍磁感應(yīng)線分布 利用鐵屑和小磁針研究環(huán)形電流和通電螺線管周圍磁感應(yīng)線的分布情況，以及磁感應(yīng)線的方向的確定，并用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 活動(dòng)Ⅳ STS、磁場(chǎng)對(duì)大腦影響 通過STS知識(shí)的介紹，鞏固所學(xué)知識(shí)。 3、教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)采用“情景——問題——活動(dòng)——?dú)w納——應(yīng)用”的模式組織教學(xué)，整個(gè)教學(xué)過程可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，通過情景和演示實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)磁體和通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，進(jìn)一步建立磁感應(yīng)線的概念。 第二環(huán)節(jié)，通過學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，畫出常見幾種電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線分布情況和磁感應(yīng)線方向，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用右手螺旋定則判斷磁場(chǎng)分布和方向。 第三環(huán)節(jié)，通過STS知識(shí)的介紹，鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)進(jìn)行關(guān)愛生命的教育。 七、教案示例 情景 實(shí)驗(yàn)演示 演示實(shí)驗(yàn)一： 將一不帶磁性的小球放入銅管后，觀察到小球很快掉出。再放入一強(qiáng)磁體小球，同學(xué)都認(rèn)為也會(huì)很快掉出，但是等了較長(zhǎng)時(shí)間才掉出。思考，為什么會(huì)這樣？ 演示實(shí)驗(yàn)二： 兩磁石撞擊發(fā)出眼鏡蛇的響聲。同學(xué)們好奇為什么會(huì)這樣。 教師指出這兩種現(xiàn)象都與磁體性質(zhì)有關(guān)。 一、磁場(chǎng) 簡(jiǎn)單介紹關(guān)于“場(chǎng)”的背景知識(shí)。 問題：磁體和磁體間不需要接觸就可發(fā)生作用，那它是怎么發(fā)生的呢？ 根據(jù)討論得出磁體周圍有一種特殊的物質(zhì)，它能對(duì)其中的磁體等產(chǎn)生力的作用，這特殊物質(zhì)就是“場(chǎng)“。 設(shè)問：“場(chǎng)”是看不見摸不著的，為什么說它是物質(zhì)呢？ 小組討論。 介紹流行的哲學(xué)觀點(diǎn)：“物質(zhì)是標(biāo)志客觀實(shí)在，這種客觀實(shí)在它不依賴于我們的感覺而存在”?！皥?chǎng)”是看不見摸不著的客觀存在，但是，我們可以通過磁體間相互作用的“力”來間接感知“磁場(chǎng)”這種特殊物質(zhì)的存在。 根據(jù)上述方法很容易發(fā)現(xiàn)磁體周圍存在著磁場(chǎng)。但電流周圍是否存在磁場(chǎng)呢？ 回顧電流周圍存在磁場(chǎng)的發(fā)現(xiàn)（初中內(nèi)容）：丹麥物理學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)電流周圍也存在著磁場(chǎng)。 演示實(shí)驗(yàn)（課件）：當(dāng)直導(dǎo)線中通有電流時(shí)，置于導(dǎo)線周圍的小磁針會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，說明電流周圍也有磁場(chǎng)。 磁極與磁極之間、電流與磁極之間、電流與電流之間通過演示看出都會(huì)發(fā)生相互作用，這種作用都是通過磁場(chǎng)這種特殊物質(zhì)發(fā)生作用的。 二、磁場(chǎng)的性質(zhì) 設(shè)問：根據(jù)初中所學(xué)的知識(shí)和從多種渠道獲得的信息，你認(rèn)為磁場(chǎng)有什么特性？ 小組討論。 演示或幻燈圖片展示：在磁鐵周圍的不同位置放置一些小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針靜止時(shí)，指向各不相同如圖所示，這表明磁場(chǎng)中不同位置力的作用方向不同，因此磁場(chǎng)具有方向性。 問題：小磁針有N、S兩個(gè)磁極，那么如何規(guī)定磁場(chǎng)的方向呢？ 規(guī)定：在磁場(chǎng)中的任意一點(diǎn)小磁針北極受力的方向亦即小磁針靜止時(shí)北極所指的方向，就是該點(diǎn)處磁場(chǎng)的方向。 根據(jù)磁場(chǎng)方向的規(guī)定，小磁針靜止時(shí)N極所指的方向就是N極受力的方向，也就是小磁針?biāo)谔幋艌?chǎng)的方向；S極所指的方向就是S極受力的方向，與小磁針?biāo)谔幋艌?chǎng)的方向相反。 三、磁感應(yīng)線 1、磁感應(yīng)線概念 為了形象描述磁場(chǎng)大小、方向及空間分布，法拉第在研究磁場(chǎng)時(shí)，最早引入了磁感應(yīng)線這一概念。 問題: 在實(shí)驗(yàn)中常用鐵屑在磁場(chǎng)中被磁化的性質(zhì),來顯示磁感應(yīng)線的空間分布，但磁感應(yīng)線是否真實(shí)存在？ 規(guī)定：磁感應(yīng)線是一組有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向都跟該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同（即為小磁針的北極指向）。 利用磁感應(yīng)線可以比較直觀地描述磁場(chǎng)的方向性。 注意：與磁感應(yīng)線的指向與磁場(chǎng)方向是不同的概念。 2、幾種常見磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線分布 展示幻燈圖片：條形、蹄形磁鐵的磁感應(yīng)線分布；直線電流、環(huán)形電流、通電螺線管的磁感應(yīng)線分布。 活動(dòng)Ⅰ 磁體周圍磁感應(yīng)線分布 小組議論：根據(jù)對(duì)上述磁感應(yīng)線分布的觀察，上述磁感應(yīng)線的分布有什么不同（形狀、疏密程度）？有沒有共同處（封閉曲線）？ 學(xué)生活動(dòng)：請(qǐng)學(xué)生先畫條形磁體和蹄形磁體磁感應(yīng)線的分布，然后利用鐵屑和小磁針來輔助矯正有困難的學(xué)生。 不同的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)線的空間分布是不一樣的，常見的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線空間分布情況如下： A：條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線分布 B：蹄形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線分布 說明: 右圖是磁鐵外部磁感應(yīng)線分布情況。 設(shè)問：那么電流周圍的磁場(chǎng)磁感應(yīng)線分布有什么特點(diǎn)？有沒有什么規(guī)律呢？ 活動(dòng)Ⅱ 學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)1——直線電流周圍磁感應(yīng)線分布 分組實(shí)驗(yàn)：利用鐵屑和小磁針研究直線電流周圍磁感應(yīng)線的分布情況，以及磁感應(yīng)線的方向，并能用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 問題：回憶初中學(xué)過的有關(guān)知識(shí)，能否應(yīng)用簡(jiǎn)單、直觀的方法判斷磁感應(yīng)線的方向？ 介紹右手定則：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大姆指所指的方向跟電流的方向一致，彎曲四指的方向就是磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向。 問題：如何判斷電流磁場(chǎng)周圍磁感應(yīng)線的分布？ 通電直導(dǎo)線磁場(chǎng)感線的立體圖，側(cè)視圖和正視圖：（如下圖） 活動(dòng)Ⅲ 學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)2——環(huán)型電流周圍磁感應(yīng)線分布 利用鐵屑和小磁針研究環(huán)形電流和通電螺線管周圍磁感應(yīng)線的分布情況，以及磁感應(yīng)線的方向，并能用立體圖、俯視圖和正視圖分別畫出。 l 環(huán)形電流磁場(chǎng)感受線的分布。 介紹右手定則：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大姆指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感應(yīng)線的方向。環(huán)形導(dǎo)線磁場(chǎng)磁感應(yīng)線的正視圖,側(cè)視圖，如下圖所示： l 實(shí)驗(yàn)探究: 通電螺線管磁場(chǎng)感受線的分布。 右手定則:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致。伸直大姆指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)線的方向。也就是說,大姆指指向通電螺線管的北極.(如右圖) 設(shè)問：比較磁感應(yīng)線與電場(chǎng)線的異同。 活動(dòng)Ⅳ STS、磁力對(duì)大腦影響 （通過STS知識(shí)的介紹，鞏固所學(xué)知識(shí)） 介紹磁力對(duì)大腦的影響： 美國(guó)佐治亞州亞特蘭大E－mory大學(xué)的神經(jīng)學(xué)專家查爾斯做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)．查爾斯讓他的同事拉赫大聲地?cái)?shù)數(shù)，而他將一個(gè)手機(jī)大小的磁線圈對(duì)準(zhǔn)拉赫的前額?！耙弧⒍?、三”，拉赫數(shù)著。但當(dāng)查爾斯把線圈開關(guān)打開后，拉赫很快說不出話了，而是含混地重復(fù)著類似四的聲音。查爾斯把開關(guān)關(guān)上后，拉赫又“四、五、六”地?cái)?shù)下去了。 太奇怪了！拉赫說：“單詞就在嘴邊卻說不出來，”和做夢(mèng)時(shí)手腳不聽使喚的感覺一樣。 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，查爾斯通過磁場(chǎng)刺激，影響了拉赫的一部分大腦。他使用的方法叫穿顱磁力刺激法，簡(jiǎn)稱TMS。TMS的工作原理非常簡(jiǎn)單：8字形線圈內(nèi)短暫電流在千分之一秒內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，它在小范圍內(nèi)又產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，作用于大腦表皮下幾厘米的地方，從而使大腦的神經(jīng)細(xì)胞反應(yīng)異常。 科學(xué)家們一直致力于電磁場(chǎng)對(duì)大腦活動(dòng)影響的研究。TMS可用來刺激運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，從而測(cè)試受損的大腦和脊椎，并用來治療抑郁癥．通過研究還發(fā)現(xiàn)大腦某個(gè)特定部位的活動(dòng)，決定了某一特定的感覺和行為，這是解開大腦如何動(dòng)作和思維之謎的第一步。手機(jī)振鈴聲剛結(jié)束時(shí)，天線附近電磁場(chǎng)最強(qiáng)，鑒于磁力對(duì)大腦的影響，科學(xué)家建議不要在振鈴聲結(jié)束后立即聽話，應(yīng)停頓幾秒再接聽，影響要小得多。 小組議論：如何避免進(jìn)入在強(qiáng)電磁環(huán)境？如何安全使用手機(jī)，盡可能減小電磁場(chǎng)對(duì)人體的傷害？ 4、布置作業(yè)：略