7.2电流的磁场

7.2 电流的磁场教学目标一、知识与能力1.了解奥斯特的发现及其意义，知道通电直导线周围的磁场情况。2.知道通电螺线管周围的磁场分布，掌握安培定则。3.知道磁现象的电本质。二、过程与方法1.通过对奥斯特发现的实验的观察，了解导线周围的磁场。2.经历关于通电螺线管周围磁场分布的实验探究过程，知道螺线管磁场和条形磁体磁场的相似性。三、情感、态度与价值观1.通过实验探究及讨论活动，培养学生善于观察、勤于思考、勇于探究的科学素养。2.通过实验探究和讨论活动，培养学生积极与他人合作的意识。教学重难点【教学重点】通电螺线管周围的磁场分布。【教学难点】磁现象的电本质。教学准备教师准备多媒体教学课件、螺线管、铁屑、电池、小磁针等。学生准备螺线管、铁屑、电池、小磁针等。教学过程一、情境导入1.情景：1820年，安培在科学院的例会上做了一个小实验，如图7-2-1所示，把螺线管沿东西方向水平悬挂起来，然后给导线通电，发现螺线管通电转动后停在南北方向上，这一现象引起了与会科学家的极大兴趣。你知道这是怎么回事吗？2.回顾：师：当把小磁针放在条形磁体的周围时，能观察到什么现象？其原因是什么？生思考交流：观察到小磁针发生偏转；因为磁体周围存在着磁场，小磁针受到磁场的磁力作用而发生偏转。师：同学们回答得很好，带电体和磁体有一些相似的性质，这些相似是一种巧合呢？还是它们之间存在着某些联系呢？科学家们基于这一想法，一次又一次地寻找电与磁的联系。1820年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场，这一重大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。今天，我们沿着奥斯特的足迹，来再现一下奥斯特所做的实验。二、进行新课(一)奥斯特的发现1.奥斯特实验。先向学生说明实验要求，如图7-2-2所示，然后学生分组实验：将直导线与小磁针平行并放。观察现象：如图7-2-2 (a)，当直导线通电时会发生什么现象？(小磁针发生偏转)如图7-2-2 (b)，断电后会发生什么现象？(小磁针转回到原来指南北的方向)如图7-2-2 (c)，改变通电电流的方向后会发生什么现象？(小磁针发生偏转，其N极所指方向与图a时相反)提问：(1)通过实验，你观察到了哪些物理现象？(通电时小磁针发生偏转；断电时小磁针转回到指南北的方向；通电电流方向相反，小磁针偏转方向也相反)(2)通过这些物理现象你能总结出什么规律？(通电导线周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关)师：同学们回答得很好，我们鼓掌给予鼓励。以上实验是丹麦的科学家奥斯特首先发现的，此实验又叫奥斯特实验。这个实验表明，除了磁体周围存在着磁场外，电流的周围也存在着磁场，即电流的磁场。总结奥斯特实验。现象：导线通电，周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变，小磁针偏转方向相反。规律：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关。师：这个实验看上去非常简单，但在当时这一重大发现轰动了科学界。因为它揭示了电现象和磁现象不是各自孤立的，而是紧密联系的，从而说明表面上互不相关的自然现象之间是相互联系的，这一发现有力地推动了电磁学的研究和发展。奥斯特实验用的是一根直导线，后来科学家们又把导线弯成各种形状，通电后研究电流的磁场。我们也研究一下，说出你们的做法和观察的结果。(学生把直导线弯成各种形状，通电后看小磁针的变化。)(二)通电螺线管的磁场。1.演示通电螺线管的磁场：把直导线缠在铅笔上，然后抽出铅笔，再通电，小磁针偏转，周围存在磁场。师：这种把导线绕在圆筒上，做成的螺线管也叫线圈。它能使各导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多，这样在生产实际中用途就大。那么通电螺线管的磁场是什么样的？观察铁屑的分布和小磁针的指向。如图7-2-3所示，在板上均匀撒满铁屑，在螺线管两端各放一个小磁针，通电后观察小磁针的指向。轻轻敲板，观察铁屑的排列。改变电流方向再观察一次。提问：(1)通电前小磁针如何指向？通电后会发生什么现象？(原指南北，通电后磁针偏转。)(2)通电后，轻轻敲板，铁屑为什么会产生规则排列？铁屑的排列与什么现象一样？(铁屑磁化变成“小磁针”，轻敲使铁屑可自由转动，使铁屑按磁场进行排列，其排列与条形磁体的排列相同，通电螺线管相当于条形磁体。)(3)改变通电方向，小磁针的指向有什么不同？这说明什么？(小磁针指向相反，说明通电螺线管两端的极性与通电电流有关。)2.通电螺线管的极性和电流关系安培定则。师：我们知道通电螺线管两端的极性跟螺线管中的电流方向有关，有什么样的关系？我们能否想出一句话来概括这种普遍规律？学生讨论交流，归纳总结。师：大家回答得都很好，虽有不同的看法，还是说出了自己的观点，我很高兴看到这样的场面。我们知道，通电导体周围存在着磁场，通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场相似。通电螺线管相当于一个条形磁体，其极性和电流方向的关系符合安培定则右手螺旋定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。(三)物体磁性从哪里来。1.提出问题：(1)磁体和电流都能产生磁场，磁体的磁场和电流的磁场是否有相同的起源呢？(2)电流的本质是电荷定向运动，所以电流的磁场应该是由于电荷的运动而产生的。那么磁体的磁场是否也是由电荷的运动产生的呢？2.学生展开讨论交流，教师巡视，进行指导帮助。3.利用课件展示安培的分子电流假说：通电螺线管的外部磁场与条形磁体的磁场具有相似性，法国学者安培由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。他认为：在原子、分子等物质微粒的内部，存在着一种环形电流，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，物体内大量微小的磁体有序排列使得物体显示磁性。4.课件展示：利用安培分子电流假说解释磁现象，联系磁化和消磁进行分析与理解。三、反思总结1.请学生总结本节课的主要内容，教师再作适当的补充。2.教师进一步强调本节课的重点、难点和关键点。请学生反思自己本节课的学习情况，谈谈收获和体会。3.布置思考题及课后作业。(1)制作“家庭实验室”的电磁炮。(2)课后作业：“自我评价”第1、2题。【板书设计】第2节电流的磁场(一)奥斯特的发现电流的磁效应现象：导线通电，周围小磁针发生偏转；通电电流方向改变，小磁针偏转方向相反。规律：通电导线周围存在磁场；磁场方向与电流方向有关。(二)通电螺线管的磁场1.通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。2.安培定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。(三)物体磁性从哪里来？安培分子电流假说。- 4 -