高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步1 磁场 磁感线教案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十三章 电磁感应与电磁波初步1 磁场 磁感线教案，共7页。教案主要包含了新课引入，新课教学，磁感线，安培定则等内容，欢迎下载使用。

〖教材分析〗
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，以及判定电流磁感线方向的安培定则。可以结合演示实验来更加形象的分析磁场的概念。由于磁场、磁感线不是平面而是空间的，教学中应注意培养学生的空间想象力。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：能建立磁场和磁感线的物理观念，知道常见的集中磁感线的分布，以及判断方法。
科学思维：建立空间想象思维，能用安培右手定则判定电流产生的磁场的方向。
科学探究：通过模拟实验知道电流磁场的分布情况，掌握磁场和磁感线思想和方法。
科学态度与责任：通过磁场和磁感线的学习，要让学生了解生活和物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实，养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。
〖教学重点与难点〗
重点：1、理解磁场和磁感线的概念。
会用安培右手定则判定通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
难点：用安培右手定则判定通电直导线和通电线圈周围磁场的方向
〖教学准备〗
条形磁铁、U形磁铁、螺线管、铁屑、玻璃板、多媒体课件等。
〖教学过程〗
利用电磁波，天文学家不仅可以用眼睛"看"宇宙，也可以用耳朵"听" 宇宙。这个"耳朵"就是射电望远镜。从外观上看，大多数射电望远镜都有抛物面形状的金属天线，能把来自遥远天体的无线电波会聚到一点，从而捕捉来自太空的信息。
正是对电与磁的研究，发展成了电磁场与电磁波的理论。发电机、电动机、电视、移动电话等的出现，使人类进入了电气化、信息化时代。
一、新课引入
我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初，我国已将指南针用于航海，宋俑持罗盘者就记录了这个科技史实。
二、新课教学
（一）电和磁的联系
①电磁相似
我们知道自然界中存在着多少种电荷？两种电荷——分别是正电荷和负电荷。同样的自然界中的磁体总存在着两个磁极——南北两极（NS）。
力的相互作用：都是同斥异吸。也就是说它们之间的相互作用具有相似的特征。
它们是否有某种联系呢？
它们必然有联系，但是，直到19世纪初，库仑、英国物理学家杨和法国物理学家安培等都认为电与磁是互不相关的两回事。
自然界各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化的思想，影响了丹麦物理学家奥斯特。
②奥斯特：通电直导线实验
1820年4月，在一次讲课中，他偶然地把导线放置在一个指南针的上方，通电时磁针转动了。它又改变电流方向，发现小磁针向相反方向转动。
此后他做了各种实验，在三个月后发表论文，宣布发现了电流的磁效应，这标志着了电磁学时代的到来。
实验的本质：电能生磁，即电流的磁效应。
（二）磁场
安培等人又做了很多实验研究。他们发现，不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。播放实验动图。
①磁体对磁体之间
②通电导线对磁体
③磁体对通电导体
④任意两条通电导线之间
这些作用力都是不需要相互接触，就能产生。那么，这些相互作用是怎样发生的?
其实，正像电荷的相互作用是通过电场发生的，磁体和电流周围空间也客观存在的一种特殊物质。
磁场：磁体和电流周围空间客观存在的一种特殊物质。
基本性质：对放入其中的磁体或通电导体产生力的作用。
磁体与磁体之间、磁体与通电导体之间，以及通电导体与通电导体之间的相互作用，是通过磁场发生的。
那么，我们如何来形象地描述磁场呢?
（三）磁感线
先规定：小磁针静止时N极所指的方向为该点磁场的方向。
实验中我们常用铁屑的分布来反映磁场的分布。
演示：观察常见磁场的分布
学生先阅读实验内容。
通过播放动图，展示演示实验过程。
通过实验看到它是一组铜同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。同样的观察条形磁体周围细铁屑的分布情况。也可以得到它的磁场分布。
磁感线：沿磁场中的细铁屑画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟这点磁场的方向一致（小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向）。
正像在电场中可以用电场线来描述电场一样，利用磁感线可以形象地描述磁场。那它具有怎么的特点呢？
①磁感线都是闭合曲线:在外N→S极；在内S→N。
在磁场外部磁感线从N极出来进入磁体的S极，注意在磁体内部，也有磁感线，从S极回到N极。与外部磁感线组成闭合曲线，既然是闭合曲线，那么外面有多少条，里面也有多少条，只不过我们没有画出来。
②磁感线疏密表示磁场的强弱
继续观察这个图，磁感线在外部是两极密集，中间稀疏，磁感线越密的地方磁场就越强，越稀疏的地方磁场就越弱，这个特点和电场线是相同的。同样的磁感线也是假象的，实际是不存在的。
安培定则
①直线电流磁场方向的判定
之前我们就说了，奥斯特发现了电流的磁效应。在通电直导线的下方放一个小磁针，小磁针发生了偏转。实验表明，改变电流的方向，各点的磁场方向都变成相反的方向，即小磁针的偏转方向也改变。这说明磁场的方向和电流方向有关。
那么这个关系具体是什么样的呢？
安培通过实验总结出来了，直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系，叫做安培定则（也叫右手螺旋定则）。具体是这样的判断通电直导线的磁场就用右手握住通电直导线。让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。
简单的记忆就是右手导线，拇指电流，四指感线。
记住马云的经典动作就好了。展示如何使用右手定则的动图加深同学们的理解。
这是直线电流，那么要是环形电流怎么判断呢？
②环形电流磁场方向的判定
我们可以这样看把直导线弯曲，后得到环形电流。也可以这样理解，环形电流可以看成许多段小直线电流。对每一小段轴线上的磁感线方向都是这样的。全部叠加起来自然还是这个方向了！所以它的右手定则是这样：
让右手弯曲的四指与环形电流方向一致，拇指方向就是轴线上磁感线的方向。
我们通过动图来看一下，就是这样的。动图展示把直导线弯曲的过程，同时注意磁场方向。
③通电螺旋管磁场方向的判定
通电螺线管可以看成是许多环形电流组成的。方法也很类似：
用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是内部磁场的方向。
通电螺线管可以看成一个条形磁铁。大拇指所指的那一端是它的N极。所以可以看出直线电流的安培定则是基本的。其他两种都可以由它导出。
④磁场的几种表示图
首先是立体图，其次是俯视图，看到磁感线是一组同心圆，且离导线越远越稀疏，即圆环距离越远，那是因为离导线越远磁场强度越小。
如果是侧视图，那么根据安培定则，边那应该垂直于纸面向外。另一边是垂直纸面向里。这个怎么画呢？
这时候不管是电流还是磁感线，咱都可以把他们比作一只箭。（播放动图）如果垂直纸面向外，咱看到的就是箭尖。所以用一个点来表示。如果垂直纸面向里，咱看到的就是箭尾。所以用一个×来表示。那这幅图中就应该是这样画，左出右进，就是左点右×。
总结：无论电流还是磁感线，·垂直纸面向外，×垂直纸面向里。
⑤电流磁场的应用
与天然磁体的磁场相比，电流磁场的强弱容易控制，因而在实际中有很多重要的应用。
动图展示：电磁起重机、电动机、发电机，磁浮列车、电磁弹射装置等。
科学漫步：安培分子电流假说
课堂练习
例1：通电直导线附近的小磁针如图所示，标出导线中的电流方向。
例2：如图，当导线环中沿递时针方向通过电流时，说出小磁针最后静止时N极的指向。
解题提示：利用安培右手定则，即可判断。
〖板书设计〗
13.1磁场 磁感线
一、电和磁的联系
奥斯特：通电直导线实验表明电能生磁，即电流的磁效应。
二、、磁场
①定义：磁体和电流周围空间客观存在的一种特殊物质。
②基本性质：对放入其中的磁体或通电导体有磁力的作用。
三、磁感线
在磁场中小磁针静止时N极所指的方向规定为该点磁场的方向。
①磁感线都是闭合曲线:在外N→S极；在内S→N。
②磁感线疏密表示磁场的强弱。
四、安培定则
右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向一致，弯曲的四指所指方向就是磁感线的方向。
〖教学反思〗
1.本节课的内容要帮助学生三种电流磁场之间的分布情况，及其内在的联系，注意引导学生利用安培定则判断磁场的方向。
2.多讨论生活中的电磁现象，教学中可以增加物理知识和生活相联系来激发学生学习兴趣。