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2014年高二物理新课标版优秀教案《磁现象和磁场》(人教版选修3-1)

教学设计(二)
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。 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*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*,为攀登科学高峰打好扎实的基础。在本章,我们要学*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*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*它。 *驴 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*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*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*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* 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。 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。




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