奥斯特的发现教学设计 南昌28中 李

来源: 未知   作者:科教处    发表时间:2016-01-11 12:20

第2节电生磁(2课时之第1课时)
教学目标
1、知道电流周围存在磁场,能说出奥斯特实验的现象,知道直线电流磁场的特征。
2、认识通电螺线管磁场的特征,会用安培定则判断磁场方向和电流方向。
3、知道电磁铁的组成和特点。
4、理解电磁继电器的结构和工作原理。
5、了解电铃、电话、磁悬浮列车的工作原理,了解信息的磁记录。
重难点
重点:电流的磁场、电磁铁       
难点:电磁铁的应用
情感、态度、价值观:体验磁悬浮列车的工作原理和应用。
 
点击本节考点:2.14.2.1知道电流周围存在磁场及直线电流周围磁场的特性。(考试要求aa)2.4.2.22知道通电螺线管周围存在磁场。(考试要求aa)
 
教具准备
条形磁体    课件  有机玻璃  铁屑  螺线圈   大头针  电磁铁  小磁针   电铃   电磁继电器
教学过程
第1课时
设问引入  磁体在它的周围空间能产生磁场,那么,不用磁体能否在空间产生磁场呢?
一、直线电流的磁场
设问   学校的电铃是怎么响起来的?磁悬浮高速列车是怎么悬浮的?让我们从1820年丹麦的物理学家奥斯特对电流磁现象的发现说起吧。
实验   奥斯特实验
1电流的磁场首先是丹麦的物理学家奥斯特发现的。第一个发现电流周围存在磁场(电生磁)的科学家是——奥斯特。
2. 直线电流的磁场分布特点:以直导线上各点为圆心的同心圆。这些同心圆在与直线垂直的平面上。越靠近通电直线,磁场越强。
3奥斯特实验表明:电流周围存在磁场。
☆活动探究直线电流的磁场。
1、在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线,当直导线上通电流是,你观察到什么现象?--小磁针发生了偏转。甲:将没有通电的直导线放在小磁针上方。发现小磁针为偏转。乙图将通电的直导线放在小磁针上方,发现小磁针偏转。丙将电流方向与乙相反的直导线放在小磁针的上方,法相小磁针偏转方向与乙图相反。
学生思考:①乙中小磁针为什么发生偏转?--小磁针受到了力的作用。得出“小磁针转动是因为受到力的作用”其依据是力能改变物体的运动状态。
 ②比较甲乙,乙没有其它的物体与之直接接触,那么什么东西能使小磁针受到力的作用呢?--显然是磁场。是通电导线周围存在的磁场。
结论:即比较甲和乙得出,通电导线的周围存在磁场。
比较乙和丙可知,通电导线周围磁场方向跟电流方向有关。改变电流的方向,观察小磁针的偏转方向有什么变化?--小磁针的偏转方向发生改变,指向与原先相反。
说明:磁场的方向与原先相反,与电流的方向有关。
 
*验证直导线中通过的电流产生的磁场能使小磁针转动这一事实,最简单的操作是:断开开关,观察小磁针是否会回到南北指向。(这样可以判断,通电后小磁针偏离了南北方向,断开开关,没有电流后,小磁针又回到了南北方向。可以推断出是“直导线中通过的电流产生的磁场能使小磁针转动”)//在其他实验条件不变的情况下,把小磁针从直导线下方移到了直导线上方,闭合开关后,小磁针将向相反方向移动。→小磁针在通电直导线的不同位置,其磁场方向是不相同的,所以小磁针的转动方向是不一样。//
#南北方向放置的两个小磁针和一根通电直导线。小磁针分别放在直导线的上方和下方。根据安培定则二判断出北极的指向。一个小磁针北极偏向纸内,另一个小磁针北极偏向纸外。
*若直导线中没有电流通过,两个小磁针会偏转吗?答:不会。所以我们可以根据小磁针是否会偏转来判断直导线中有无电流通过。
*那么通电直导线放在小磁针附近时,小磁针一定会偏转吗?如果不一定,请说出如何放置时小磁针不会偏转。答:不一定。当小磁针在南北方向静止,而导线东西方向放置,且导线中的电流方向从西流向东,则小磁针的北极刚好顺着向北的磁感线方向。即小磁针北极指向(即北极的受力方向)与磁感线方向一致,此时小磁针不会偏转。
*那么通电导线与小磁针如何放置时,小磁针一定会偏转呢?答:小磁针南北指向,导线放置的方向不能与小磁针所放的南北指向垂直,比如导线与小磁针平行,也是南北方向放,此时小磁针肯定会偏转。//用小磁针判断直导线有无电流通过时,一般是将导线应与小磁针平行,都是南北方向放置,若小磁针发生偏转,则导线中一定有电流通过。若磁针不骗转,则导线中无电流通过。
既然通电的直导线周围存在磁场,我们肯定会对磁场的分布(模样)发生兴趣吧。那么怎样才能观察到磁场的分布呢?--用铁屑来显示磁场的分布。
2、在有机玻璃上均匀地撒上一些铁屑,给直导线通电后,轻敲玻璃板后,观察铁屑在直导线周围的分布情况。
现象:铁屑的分布呈同心圆状,且靠近直导线铁屑越多,即磁感线越密集。说明磁场越强。
*直线电流周围磁感线描述:磁感线是以只直导线上各点为圆心的同心圆,它们(同心圆)都在与直导线垂直的平面上。越靠近电流的空间,磁感线越密集,说明磁性越强。即离开直导线越近,磁性越强,磁感线越密;离磁感线越远的地方,磁性越弱,磁感线越疏。
*若实验中小磁针偏转不明显,应如何改进?答增大导线中的电流;增加干电池节数;用多根直导线等。
二、通电螺线管的磁场
☆活动探究铁心对通电螺线管磁性强弱的影响。
1、如果把直导线按一定的方向绕螺线圈后再通电,观察能否吸引大头针。--现象:能吸引大头针。
    --说明:通电螺线管周围也存在磁场。环形电流周围存在磁场。
2、再螺线圈中插入一根铁棒或一枚铁钉,再观察吸引打头阵的现象。现象:吸引的大头针更多。结论:插入铁芯后磁性增强。原因:带铁芯的通电螺线管的磁性比不带铁芯的通电螺线管的磁性要强,是因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
实验二
1、在穿过螺线管的有机玻璃上均匀地撒上铁屑。通电后轻敲玻璃板,观察铁屑的分布规律。
--通电螺线管周围的磁感线跟条形磁铁的磁感线很相似。它的两端相当于两个磁极,磁极的极性可以用小磁针的指向来确定。
2、改变电流方向,用小磁针探测螺线管的磁极有无变化。改变电流的方向,螺线管的磁极发生了变化。电流方向决定了螺线管的磁场方向,即螺线管的磁极。
*通电螺线管磁场的特点:①通电螺线管周围的磁感线跟条形磁铁的磁感线很相似。②通电螺线管周围的磁感线是从北极出发,回到南极。③螺线管两端附近的磁感线分布密集,表示磁场强,螺线管中部的磁场比两端周围磁场弱。
三、安培定则——右手螺旋定则:可判断直线电流和通电螺线管的磁场。
 
1通电螺线管磁极方向与电流方向之间的关系可以用右手螺旋定则来判定。用右手握紧螺线管,让四指弯向螺线管中的电流方向,大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。
*直线电流周围磁场方向与电流方向之间的关系:用右手握导线,使大拇指指向电流的方向,则与拇指垂直的其余四指所指的方向就是磁场的方向。/虽然手握的方式相同,但手指代表的方向不相同。/
#相邻两匝线圈是相互吸引。一俯视时电流方向为顺时针的环形电流套在北极朝下的条形磁体的下端,则线圈对桌面的压力小于重力。
#地磁场与条形磁体磁场相似,地磁的北极在地理南极附近。地磁的南极极在地理北极极附近。
#思考:根据通电螺线管周围存在磁场的实验事实,对地磁场产生的原因提出一个假说:地磁场是由绕地球的环形电流引起的。地理位置上是上北下南,则地磁场的南北极是上南下北,即上端是地磁场的南极,下端是地磁场的北极。,则根据安培定则,环形电流应如何流动?答:围绕地球的环形电流应该是沿纬线由东向西。由于地球是自西向东旋转的,所以地球带负电荷。
*延伸:若地球是个带电的星球。由于地球自西向东自转,会形成许多环形电流。环形电流应该是沿纬线由东向西。猜想地球带负电。
教学反思:
【反思性例题解析】
1请在甲图中标出磁感线的示意图,在乙图中判断通过导线的电流方向。
 
第2节电生磁(2课时之第2课时)
三、电磁铁(问题式教学)
1、什么叫电磁铁?--带铁芯的通电螺线管就是电磁铁。
2、电磁铁和普通的磁铁有什么不同?--电磁铁的磁场由电流产生,可以通过控制电流的通断,实现磁性的有无。
3、铁芯为什么是用软铁制成,而不是用钢制成?--因为断电后,钢芯要保持原有的磁性。
4、为什么插入铁芯后磁性大大加强?--铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁铁。
5、电磁铁的应用:
①电铃:实物展示;根据电磁铁的特点,叙述工作原理。电路闭合,电磁铁吸引弹性片,使铁锤向铁铃方向运动,铁锤打击铁铃而发出声音,同时电路断开,电磁铁没有了磁性,铁锤又被弹回,电路闭合。如此不断重复,电铃发出了持续的铃声。
②电磁选矿机:磁铁矿能被吸引
③电磁起重机:吸放物体如何进行?对工件的要求如何?集装箱的外壳应怎样?
④电磁继电器:电磁继电器是由电磁铁控制的自动开关。使用电磁继电器可用低电压和弱电流来控制高电压和强电流,实现远距离操作。
分析讨论:⑴这个电路由哪几部分组成?每个部分各有哪些器材?
--由低压电源、电磁铁、恢复弹簧开关组成了控制电路;由电动机、高压电源、指示灯和电磁继电器的触头组成工作电路。
⑵电磁继电器是如何控制电路的?--当控制电路的开关断开时,电磁铁没有磁性,弹簧把触头拉向红灯触点,则红灯亮,电动机不转动;当控制电路的开关闭合时,电磁铁通电,有了磁性就吸引衔铁,使工作电路闭合,则绿灯亮,电动机转动。
⑤磁悬浮列车:磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上,是当今世界最快的地面客运交通工具,有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油,污染少等优点。并且它采用采用高架方式,占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起,摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声,实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。 
四、信息的磁记录
信息通过磁性物质的磁化来记录声信息、图像现象。(学生上网查资料)
阅读材料  电话
小结 
 
 
 
“电铃的工作原理”演示加上讲解,学生了解较为透彻。地磁继电器的工作原理也很有意思。课后查找了有关磁悬浮列车的有关资料,对于它的基本原理也有所了解。总之,学生眼球被这些有意思的知识吸引了!
本节内容2课时。第1课时内容为直线电流的磁场和通电螺线管的磁场。第2课时为电磁铁的应用。因为内容较多,有时又把有些实验多演示几遍并增加了一些演示实验,所以每一课时都时间较紧。
学生对直线电流的磁场还是缺乏清晰的认识,所以判断磁场的方向有些困难,教学上要放慢进度。建议本节内容安排3课时较好。
第3课时研究影响电磁铁强弱的元素
教学目标
1、经过对电磁铁结构的分析,能猜测影响电磁铁磁性强弱的元素。
2、知道在影响元素较多时,要用控制变量法进行实验方案设计。
3、能根据控制变量法的实验思想设计具体的实施方案。
4、能从实验结果定性得出影响电磁铁强弱的因素及其相互关系。
重难点
重点:培养学生科学猜想的意识和方法难点:影响电磁铁磁性强弱的元素猜测、变量法的控制
教具准备
条形磁体  小磁针  铁屑  课件  电磁铁  铁芯  
教学过程
一、猜想影响电磁铁磁性强弱的因素:
引导学生从电磁铁的结构上入手去猜想:
①电磁铁由哪些东西组成?--通电螺线管和铁芯
②我们已经知道铁芯能使磁性增强,那么通电螺线管本身的哪些元素可能会影响磁性强弱?
影响电磁铁磁性强弱的因素可能有:是否带铁芯、电流的大小、螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数
二、基本研究方法:控制变量法
让螺线管长度、导线的粗细、线圈的匝数不变,改变线圈中的电流大小,研究当电流逐渐变大时,电磁铁的磁性如何变化,或者控制其它变量。
三、实验方案设计--学生实验:
首先请同学们从盒子里拿出实验器材,放在桌上摆好,观察所用的器材,同时思考下列问题:这些实验器材应连接成怎样的电路?应将电源、开关、滑动变阻器、电流表与电磁铁连成串联电路)
*用什么来判断电磁铁的磁性强弱?(通过观察电磁铁吸引大头针的多少;电磁铁吸引细铁屑的质量大小,吸引铁屑质量越大,说明电磁铁磁性越强;或电磁铁吸引铁块使弹簧秤伸长长度(课上讲);用电磁铁来吸住铁块,然后弹簧测力计将它拉开,测出所用拉力大小(作业本中的例题)等来判断;)
学生将实验器材连接好,检查电路无误后进行实验:①将开关合上或打开,观察通电、断电时,电磁铁对大头针的吸引情况,判断电磁铁磁性的有无。②将开关合上,调节滑动变阻器,使电流增大和减小(观察电流表指针的示数),从电磁铁吸引大头针的情况对比电磁铁磁性强弱的变化。③将开关合上,使电路中的电流不变(电流表的示数不变)改变电磁铁的接线,增加通电线圈的匝数,观察电磁铁磁性强弱的变化。
实验小结:让学生归纳、概括实验结果。
实验表明:1.电磁铁通电时有磁性,断电时没有磁性。2.通过电磁铁的电流越大,它的磁性越强。3.在电流一定时,外形相同的螺线管,线圈匝数越多,磁性越强。
(2)讨论电磁铁的优点。提问:通过实验,我们知道了电磁铁的一些特点,它的这些特点与永磁体相比,有哪些优点呢?学生讨论后,老师归纳板书:
电磁铁的优点:它的磁性有无、磁极方向、磁性强弱都可以控制。可以用通断电(电流的有无)来控制磁性有无(通电,有磁性;断电,无磁性。);电流方向和线圈绕法来控制磁场方向(即螺线管的磁极)。画三个图,分别比较其中两个得出;磁场强弱可用电流大小、线圈匝数、有无铁芯等控制。(通过电流越大,磁性越强,磁力越大;线圈匝数越多,磁性越强;带铁芯比不带铁芯磁性强。因为铁芯磁化后增强了螺线管原来的磁性);
 
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