2019-2020年高中物理 第三章 磁场 第一节 磁现象和磁场示范教案 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第三章 磁场 第一节 磁现象和磁场示范教案 新人教版选修3-1教学分析本节内容多为初中学过的知识，重点是电流的磁效应和磁场概念的形成，可以结合演示实验，对初中知识复习概括并从科学与人文两个角度提升认识，为后续学习打下基础。教材利用文本材料例如“指南针与郑和下西洋”说明我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响；通过“地球磁场与古地质学”，使学生了解“地磁异常”的现象。应该注意的是，本节内容蕴含了丰富的人文内涵。教学目标1了解磁现象。了解电流磁效应的发现过程，体会奥斯特发现的重要意义。2知道磁场的基本特性。了解地球的磁场。3了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注磁现象在生活和生产中的应用。4知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。教学重点难点重点：电流的磁效应和磁场概念的形成。难点：磁场的物质性和基本性质。突破：在复习初中知识的基础上，首先形成磁场的概念，以与电场类比的形式使学生形成磁场的概念并理解磁场的基本性质是对放入其中的磁极和电流有力的作用，以及它们之间的作用靠磁场传递的性质。教学方法与手段利用演示实验，使学生首先在感官上感知磁场的存在，磁场对磁极作用的存在，以及磁场对电流作用的存在。在复习初中知识的基础上，形成磁场的概念，引导学生理解磁场的物质性。引导学生阅读教材，掌握知识。合作学习为主，利用类比法、实验法、比较法引导学生进行分类阅读、讨论。并引导学生观察了解磁现象在日常生活中的应用。教学媒体条形磁铁、蹄形磁铁、铁架台、线圈、干电池、直导线、大磁针、小磁针若干、PPT多媒体课件、实物投影仪、视频片断等。知识准备磁极、磁极之间的相互作用等知识。课时安排1课时导入新课事件1教学任务：创设情景，导入新课师生活动：引导学生讨论和介绍生活中的有关磁现象利用郑和下西洋的故事提问：同学们都知道郑和下西洋的故事，但是茫茫大海中郑和的船队是如何确定方向的呢？(学生回答：指南针)继续提问：指南针是根据什么制成的呢？利用PPT文件展示问题。问题1初中学过自然界的磁体共有几个磁极？学生答磁体有两个磁极：南极、北极。(S极、N极)问题2磁极间相互作用的规律是什么？学生答同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。问题3两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的？学生答磁场。教师演示：推进新课事件2教学任务：磁现象师生活动：介绍人类对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象：郑和下西洋是靠的指南针来确定方向，其实关于磁性的问题，我国在很早的时候就有了记载，早在春秋战国时代就有了关于磁石的记载和描述；到了东汉时代我国就有了“司南”的记载，这是公认的最早的磁性指南的工具。指南针是我国古代的四大发明之一。问题1：天然磁石的主要成分是什么？永磁体吸引铁质物体的性质叫磁性。问题2：什么是永磁体、磁性和磁极？磁体有几个磁极，如何规定的？磁性最强的区域就是磁极。阅读教材得到：磁性、磁体、磁极等概念：(板书)能吸引铁质物体的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体，包括天然磁石和人造磁铁。(永磁体)磁体中磁性最强的区域叫磁极，且同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。交流讨论：教师引导：在很久远的时候，我们的祖先就知道利用磁性了，而现在磁现象也是广泛应用于我的生活中，同学们想一想，在你的周围有哪些是关于磁的应用？日常生活中，磁的应用会给我们带来方便。例如，在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。请你关注自己的生活，看看哪些地方应用磁性可以带来方便。请说出你的创意。如果有铁质的物体(如小刀等)落入了深水中无法取回，则可以用一根足够长的细绳拴一磁体，放入水中将物体吸住，然后拉上来；如果有许多大头针(小铁屑等)撒落地上，可以用一块磁铁将它们迅速拾起来。通过演示实验(磁极之间的相互作用、磁铁对铁钉的吸引)和生活生产中涉及的磁体(喇叭、磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表)来形象生动地认识磁现象。教师要注意引导学生，并对学生的主张给予激励性的评价。事件3教学任务：电流的磁效应师生活动：学生自主参与：重现电流磁效应的发现过程【当初的问题的提出】自然界中的磁体总存在着两个磁极，而且磁极之间的作用是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。这个性质跟我们学过的哪种情况相似？【对比电现象】 自然界中存在着两种电荷，电荷之间的作用是同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。【人们感觉】 是不是电和磁之间存在着某种联系？【搜寻证据】 1731年，一名英国商人发现：雷电过后，他的一箱刀叉竟具有了磁性；1751年，富兰克林发现，莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。【反对的理由】 磁极不可能像电荷那样单独存在；磁体不会对带电体产生直接的影响；等等。【反对的代表】 库仑、托马斯杨、安培等【赞同的代表】 奥斯特结论：电流的磁效应：电流可能产生磁场。事件4教学任务：奥斯特实验师生活动：【演示】 演示奥斯特实验：让学生直观认识电流的磁效应。为清楚，用视频演示。观察与描述：做实验时可以分为四种情形观察并记录现象：水平电流在小磁针的正上方时，让电流分别由南向北流和由北向南流；水平电流在小磁针的正下方时，让电流分别由南向北和由北向南流。在认识电流的磁效应的同时，为地磁场和通电直导线的磁场的教学埋下伏笔，留下问题让学生思考。总结与归纳：电流能产生磁场！奥斯特发现电生磁！讨论与交流：介绍奥斯特实验的过程，提示学生在学习和生活中要做有心人在刚才的实验操作中有一处不是恰当的做法，你能找出来吗？(短路，对电池有害，因此时间应该短一点)重现电流的磁效应的发现过程，体现物理思想(电与磁有联系)和研究方法(奥斯特实验)，认识到奥斯特实验在电磁学中的重要意义(打开了电磁学的大门)，为后来法拉第的研究工作(电能生磁、磁也可以生电)奠定了基础。法拉第说：“他猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满光明。”教师提出问题：问题1：人们是通过哪些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？问题2：开始，奥斯特的实验研究均以“失败”告终，为什么？你从中有何启发？问题3：奥斯特是如何发现电流磁效应的？以前的实验为什么会失败？谈谈你的想法。奥斯特发现电流磁效应的实验有何意义，竟使安培、法拉第对奥斯特有如此高的评价？同学们阅读教材，讨论、交流、发表见解。结论：电流的磁效应：电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。事件5教学任务：磁场及其物质性师生活动：磁体对磁体有力的作用，奥斯特实验说明了电流有磁效应，说明了电流对磁体有力的作用；那么磁体对电流有作用吗？电流与电流之间有相互作用吗？这些作用力都不需要直接接触，就能产生。那么，这些作用力是怎样产生的呢？是不是不需要任何媒介物就能产生？(请同学们说明磁体对电流也有作用，学生可以根据牛顿第三定律从理论上得到，教师演示磁体对电流的作用、电流对电流的作用)我们以前也知道了磁体之间也有相互作用；我们发现这些相互作用，都是可以不相互接触的，那么是通过什么使这些没有相互作用的磁极、电流之间发生相互作用的呢？【演示】 磁场对电流的作用，电流与电流的作用类比于库仑力和电场，形成磁场的概念。磁场虽然看不见、摸不着，但是和电场一样都是客观存在的一种物质。我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场。磁场是存在于磁体或电流周围空间的一种特殊物质。磁体和电流的周围存在磁场，磁体间、电流和磁体间、电流和电流间的相互作用，都是通过磁场产生的。那么，磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。与电场的基本性质是相似的。(电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用)电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的(这一结论是从电荷间相互作用的现象结合“力是物体间的相互作用”推理得出的)。通过类比，可以推断出“磁极间的相互作用也是通过磁场而发生的”，磁场也具有物质性。结论1：磁场的概念：磁体或电流周围存在的一种传递它们之间相互作用的特殊物质(看不见、摸不着，是物质存在的一种特殊形式)。结论2：磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用。结论3：磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。事件6教学任务：磁的应用的分类：讨论与交流：(1)利用磁体对铁、钴、镍的吸引力，如门吸、带磁性的螺丝刀、皮带扣、女式的手提包扣、手机皮套扣等等。(2)利用磁体对通电导线的作用力。如喇叭、耳机、电话、电动机等等。(3)利用磁化现象记录信息，如磁带、磁卡、磁盘等等。事件7教学任务：地球的磁场师生活动：引导学生介绍磁性的地球地理的南北极和地磁的南北极的区别，磁偏角，介绍沈括对磁偏角的研究。用一个条形磁铁来模拟地磁场，说明小磁针静止时为什么会指向地理的南北极。结论：地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场地磁场指南针的发现就说明了地球周围有磁场讨论与交流：地球的地理两极与地磁两极不重合(地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近)，其间存在磁偏角。这一现象最早由我国宋代学者沈括发现。西方最早发现这个现象的是哥伦布，比沈括要晚400多年！结论：地球周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。宇宙中的许多天体都有磁场。月球也有磁场。课堂巩固与反馈事件8教学任务：形成性测试：1关于磁场的正确说法是(A)A磁体之间的相互作用是通过磁场发生的B磁场是人们设想的，实际上并不存在C磁场是奥斯特发现的D只有磁铁周围才存在磁场2磁的应用非常广泛，不同的人对磁应用的分类也许有不同方法。请你对磁的应用分类，每类举一个例子。事件9教学任务：引导学生从知识、方法、情感三个侧面小结本节课的学习活动。通过对本节内容的学习，使学生认识到科学发现历程的艰辛，同时提醒学生在学习和生活中要做有心人。1复习本节教材。2指导学生阅读STS。3完成课本课后问题与练习。1磁现象和磁场一磁现象磁性、磁体、磁极二电流的磁效应1发现电流磁效应的进程2奥斯特实验3电流的磁效应三磁场1磁场的概念2磁场的基本性质3磁场是媒介物四磁性的地球教学设计(二)教学目标1知识与技能(1)了解磁现象，知道磁性、磁极的概念。列举磁现象在生活、生产中的应用；(2)知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用；(3)知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。知道地球具有磁性。2过程与方法：利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。培养学生的比较推理能力。3情感、态度与价值观：了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响，关注与磁相关的现代技术发展；在教学中渗透物质的客观性原理。教学重点：电流的磁效应和磁场概念的形成。教学难点：磁场的物质性和基本性质、地磁场。教学方法：类比法、实验法、比较法。教学用具：条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针、导线和开关、电源、铁架台、投影片、多媒体辅助教学设备。导入新课介绍生活中有关的磁现象及本章所要研究的内容。我国是世界上最早发现磁现象的国家。早在战国末年就有磁铁的记载。我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献。在现代生活中，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等。进入21世纪后，科技的发展突飞猛进、一日千里，作为新世纪的主人，肩负着民族振兴的重任，希望同学们勤奋学习，为攀登科学高峰打好扎实的基础。在本章，我们要学习磁现象、磁场的描述、磁场对电流的作用以及对运动电荷的作用，知识主线十分清晰。本章共两个单元。第1、2、3节为第一单元；第4第6节为第二单元。今天，我们首先认识磁场。复习提问，引入新课问题组初中学过磁体有几个磁极？磁极间相互作用的规律是什么？两个不直接接触的磁极之间是通过什么发生相互作用的？过渡语磁场我们在初中就有所了解，从今天我们要更加深入地学习它。推进新课1磁现象(1)通过介绍人们对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象。(2)可以通过演示实验(磁极之间的相互作用、磁铁对铁钉的吸引)和生活生产中涉及的磁体(喇叭、磁盘、磁带、磁卡、门吸、电动机、电流表)来形象生动地认识磁现象。教师：引导学生阅读教材“磁现象”两段，明确以下几个问题：问题1：天然磁石的主要成分是什么？永磁体吸引铁质物体的性质叫磁性。问题2：什么是永磁体、磁性和磁极？磁体有几个磁极，如何规定的？磁性最强的区域就是磁极。2电流的磁效应(1)介绍人类认识电现象和磁现象的过程。(2)演示奥斯特实验：让学生直观认识电流的磁效应。做实验时可以分为四种情形观察并记录现象：水平电流在小磁针的正上方时，让电流分别由南向北流和由北向南流；水平电流在小磁针的正下方时，让电流分别由南向北和由北向南流。在认识电流的磁效应的同时，也为地磁场和通电直导线的磁场的教学埋下伏笔，也可以留下问题让学生思考。了解电流的磁效应的发现过程，体现物理思想(电与磁有联系)和研究方法(奥斯特实验)，认识到奥斯特实验在电磁学中的重要意义(打开了电磁学的大门)，为后来法拉第的研究工作(电能生磁、磁也可以生电)奠定了基础。教师：电现象和磁现象之间存在着许多相似，请你举例说明。学生：讨论、交流、发表见解。电荷存在正负、磁体存在两极；电荷间有力的作用，且同号电荷相斥，异号电荷相吸；磁体间同样有力的作用，且同名磁极相斥，异名磁极相吸。教师：电现象和磁现象间的相似是偶然的吗？如果你是一位物理学家，你会怎样认为呢？教师：引导学生阅读教材80页思考问题：问题1：人们是通过哪些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？问题2：开始，奥斯特的实验研究均以“失败”告终，为什么？你从中有何启发？问题3：奥斯特是如何发现电流磁效应的？以前的实验为什么会失败？谈谈你的想法。奥斯特发现电流磁效应的实验有何意义，竟使安培、法拉第对奥斯特有如此高的评价？学生：阅读教材，讨论、交流、发表见解。3磁场演示：磁场对电流的作用，电流与电流的作用，类比于库仑力和电场，形成磁场的概念，应说明磁场虽然看不见、摸不着，但是和电场一样都是客观存在的一种物质，我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场。提问：磁体对磁体有力的作用，奥斯特的电流磁效应实验说明电流对磁体也有力的作用。这些作用力都不需要直接接触，就能产生。那么，这些作用力是怎样产生的呢？是不是不需要任何媒介物就能产生？答：是通过磁场产生的。教师：你为什么会想到是通过磁场产生的？类比前面的学习谈一下自己的看法。学生：奥斯特的电流磁效应实验说明电和磁是相互联系的。电荷的周围存在电场，电荷间通过电场产生相互作用，那么，磁体和电流的周围必然会存在磁场，磁体间、电流和磁体间则通过磁场产生相互作用。教师：既然电流的周围存在磁场，对磁体会产生力的作用，那么磁体对电流会产生力的作用吗？电流与电流之间有没有力的作用？学生：有。因为力的作用是相互的。演示：如图所示，通电导线与磁体间发生相互作用。通电导线与磁体通过磁场发生相互作用学生：认真观察实验，体会磁体对通电导线产生力的作用。结论：磁场是存在于磁体或电流周围空间的一种特殊物质。磁体和电流的周围存在磁场，磁体间、电流和磁体间、电流和电流间的相互作用，都是通过磁场产生的。问题：大家猜想一下，磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？学生：磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。与电场的基本性质是相似的。(电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用)结论：电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的(这一结论是从电荷间相互作用的现象结合“力是物体间的相互作用”推理得出的)。通过类比，可以推断出“磁极间的相互作用也是通过磁场而发生的”，磁场也具有物质性。问题：请大家思考，悬吊着的磁针为什么会指示南北呢？答：说明地球的周围有磁场，地磁场对磁针产生了磁场力。4磁性的地球明白地理的南北极和地磁南北极的区别，了解磁偏角，介绍沈括对磁偏角的研究。用一个条形磁铁来模拟地磁场，说明小磁针静止时为什么会指向地理的南北极。教师：地球的周围存在磁场，地球实际上就是一个巨大的磁体，它也有两个磁极，地磁南极和地磁北极。地磁场的南北极与地理的南北极并不重合。观察下图，地磁场的南北极连线与地理的南北极之间有一个偏角，叫做磁偏角。磁偏角的数值在地球上不同的地点是不同的。而且，地球的磁极在缓慢地移动，磁偏角也在缓慢地变化。地理两极与地磁两极不重合指出：许多天体和地球一样，也存在着磁场。如太阳、月亮、火星等都存在磁场。但它们的磁场有不同的特点。如火星的磁场不像地球的磁场那样是全球性的，而是局部的。因此指南针不能在火星上工作。对天体磁场的研究具有十分重要的科学意义。5课堂小结6作业：1、完成P81练习2、3。教后记：思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。中国古代关于磁的本性的认识磁石为什么能吸铁，而不能吸引其他金属(铜、金等)和非金属？东汉王充曾认为是“气性”相同，互相感应的结果。到了宋代陈显微和俞琰对这个问题做过研究。陈显微指出：“磁石吸铁，皆阴阳相感，阻碍相通之理，岂能测其端倪哉！”(古文参同契笺注集解卷上引陈显微语)。俞琰指出：“神与气和，隔阂相通，犹如磁石之吸铁也。”(同上，引俞琰语)。他们都是试图用中国古代的“元气说”去解释，认为磁石吸铁是因为铁和磁石之间存在着内在的“气”的联系，是“阴阳相感”“神与气和”，这种解释虽然模糊，但能够从铁和磁之间内在的“气”的联系去寻找原因，却是可贵的。明末清初的刘献廷在广阳杂记中还讲到磁的屏蔽现象。他指出：“磁石吸铁，隔碍潜通。或问余曰：磁石吸铁，何物可以隔之？犹子阿孺曰：惟铁可以隔之耳，其人去而复来，曰：试之果然。”铁是强磁性物质，导磁系数远大于1，故可以产生屏蔽效应。