人教版 (新课标)选修3选修3-1第三章 磁场1 磁现象和磁场教学设计

这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-1第三章 磁场1 磁现象和磁场教学设计，共4页。

eq \(\s\up7(),\s\d5(整体设计))


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。


eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))


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。


eq \(\s\up7(),\s\d5(备课资料))


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。