滬科版初中物理九年級從指南針到磁浮列車教學(xué)設(shè)計(jì)九年級第十六章 從指南針到磁浮列車教學(xué)內(nèi)容： 本單元包括磁是什么、電流的磁場和科學(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)三節(jié)課的內(nèi)容。單元目標(biāo)：知識(shí)與技能：（1）知道一些基本的磁現(xiàn)象，知道“磁化”和“去磁”的簡單方法，了解磁性的廣泛應(yīng)用。（2）認(rèn)識(shí)磁場，知道磁感線是形象地表示磁場的一種方法。（3）知道電流的磁效應(yīng)。（4）知道導(dǎo)線周圍存在磁場，通電螺線管外部的磁場分布跟條形磁鐵的磁場相似。（5）了解通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關(guān)。（6）了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。過程和方法： （1）通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，認(rèn)識(shí)磁體、磁場的基本性質(zhì)。（2）通過用鐵屑顯示永磁體的磁場分布，學(xué)習(xí)用磁感線表示磁場的方法。（3）通過觀察體驗(yàn)電流周圍存在磁場，初步了解電和磁之間的聯(lián)系。（4）通過實(shí)驗(yàn)探究通電螺線管外部磁場的分布規(guī)律及磁場方向。（5）經(jīng)歷探究“通電導(dǎo)線在磁場中受到力”的過程，讓學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)問題，并有根據(jù)的猜想，運(yùn)用控制變量的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的猜想，最終得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1）通過了解磁體在實(shí)際中的應(yīng)用和我國古代對磁學(xué)的偉大貢獻(xiàn)，體會(huì)物理知識(shí)的摘要作用，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和振興中華的責(zé)任感。（2） 通過認(rèn)識(shí)電流周圍可以產(chǎn)生磁場，體會(huì)不同自然現(xiàn)象之間存在的相互聯(lián)系，養(yǎng)成樂于探究自然奧秘的習(xí)慣。（3）通過探究“電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)”，了解物理知識(shí)如何轉(zhuǎn)化成實(shí)際技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步體會(huì)物理來源于生活，又服務(wù)于生活，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。教材分析：1本章概述本章主要內(nèi)容是磁體、磁極、磁感線等概念，探究通電螺線管外部磁場的方向及通電導(dǎo)線在磁場中受力方向跟哪些因素有關(guān)，了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。小學(xué)自然課已經(jīng)學(xué)過關(guān)于永磁體的磁現(xiàn)象，學(xué)生平常大多擺弄過吸鐵石，對磁現(xiàn)象并不陌生。在磁的發(fā)現(xiàn)和利用上，我們的祖先曾有杰出貢獻(xiàn)，可以借此進(jìn)行愛國主義教育。但磁場、磁感線、電流的磁場等概念卻都是全新的、抽象的知識(shí)。其中，磁場和磁感線是電磁學(xué)中的重要概念之一，是以后學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度等電磁學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。不過，我們這里的主要目標(biāo)是確認(rèn)磁場的存在，認(rèn)識(shí)磁感線是用來描述磁場方向及其分布情況的方法，不涉及磁感線疏密、直線電流周圍磁感線的形狀等問題。對于直線電流的磁場，只讓學(xué)生了解電流的磁場與電流密切相關(guān)，知道磁場方向與電流方向有關(guān)，究竟直線電流的磁場方向與電流方向有怎樣的關(guān)系，教材沒有涉及；而對于通電螺線管的磁場，既要求知道磁場與電流密切相關(guān)，還要求學(xué)生知道通電螺線管磁場方向與電流方向有關(guān)。第三節(jié)課“科學(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)”，主要是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)到通電導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到力（安培力）的作用，初步的感受安培力的存在，知道安培力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)，為學(xué)生進(jìn)入高中進(jìn)一步學(xué)習(xí)安培力打下良好的基礎(chǔ)。學(xué)生在感受、認(rèn)識(shí)安培力的基礎(chǔ)上，通過了解電動(dòng)機(jī)工作原理，能夠讓學(xué)生體會(huì)到從物理知識(shí)轉(zhuǎn)化成實(shí)際技術(shù)還需付出艱辛和勞動(dòng)。本章教材總的編排思路大體是：以電和磁的聯(lián)系為線索，以實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究為主要手段，展示了磁場、電流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用、通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的原理及應(yīng)用（電動(dòng)機(jī)）等內(nèi)容。全章科學(xué)內(nèi)容和科學(xué)探究相互呼應(yīng)，相得益彰。教材16.1節(jié)在復(fù)習(xí)物質(zhì)的磁性的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)磁體、磁極，并通過用鐵屑和小磁針顯示磁力作用的強(qiáng)弱、方向以及大致狀況的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引出“磁場”的概念和“磁感線”描述磁場的方法，為探究電流的磁場打下必備基礎(chǔ)。奧斯特的發(fā)現(xiàn)揭示了電和磁的聯(lián)系，教材16.2節(jié)先通過奧斯特實(shí)驗(yàn)了解通電直導(dǎo)線周圍的磁場，接著研究了通電螺線管周圍的磁場和通電螺線管的極性。16.3節(jié)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了磁現(xiàn)象、通過奧斯特實(shí)驗(yàn)初步認(rèn)識(shí)了電與磁聯(lián)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究電流的磁場與磁體的磁場之間的相互作用，是更深層次的探究電與磁的聯(lián)系的過程。本章教學(xué)重點(diǎn)：磁場是貫穿電磁現(xiàn)象始終的一個(gè)重要概念，用磁感線來形象化的表示磁場是一種重要的科學(xué)研究方法。電流產(chǎn)生的磁場、通電螺線管產(chǎn)生的磁場、通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容，即包含科學(xué)研究方法，又是重要的科學(xué)探究過程，因而是本章的重點(diǎn)。本章教學(xué)難點(diǎn)：磁場、磁感線和電流的磁場非常抽象，是本章的難點(diǎn)之一。教學(xué)中應(yīng)注意把書本上抽象的知識(shí)與生活中的具體現(xiàn)象聯(lián)系起來，通過轉(zhuǎn)換的方法，化抽象為具體，化無形為有形，豐富學(xué)生的想象能力，這是突破這些難點(diǎn)的有效途徑。電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因既有理論方面的抽象又有技術(shù)方面的難點(diǎn)因而也是難點(diǎn)。利用教具或動(dòng)畫直觀展示線圈中電流方向與受力轉(zhuǎn)動(dòng)情況，是突破這一難點(diǎn)的重要方法。2編寫特點(diǎn)本章教材在編寫上有以下特點(diǎn)：（1）注重聯(lián)系社會(huì)實(shí)際和學(xué)生生活。每節(jié)課內(nèi)容編排，都是首先通過圖片展示本節(jié)課所學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例，一方面有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，從學(xué)生熟悉的事物入手，體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念。進(jìn)而把物理教學(xué)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技發(fā)展的前沿，幫助他們樹立正確的科學(xué)觀，培養(yǎng)他們振興中華、將科學(xué)服務(wù)人類的使命感和責(zé)任感。（2）突出實(shí)驗(yàn)和探究。與傳統(tǒng)教材相比，新教材考慮到了學(xué)生“喜歡實(shí)驗(yàn)和探究”的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了大量學(xué)生活動(dòng)，注重知識(shí)形成的過程，注意讓學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)來主動(dòng)地建構(gòu)知識(shí)體系。本章的主要探究實(shí)驗(yàn)有三個(gè)：“磁體周圍有什么”、“通電螺線管的磁場”、“通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動(dòng)”，使學(xué)生更多地經(jīng)歷科學(xué)探究的過程；迷你實(shí)驗(yàn)室中也有三個(gè)小實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生提供了較多的活動(dòng)體驗(yàn)的機(jī)會(huì)。這些活動(dòng)，需要的器材簡單，貼近學(xué)生的生活，從而使物理知識(shí)與生活和社會(huì)聯(lián)系起來，對學(xué)生形成、理解物理概念和規(guī)律，有很好的促進(jìn)作用。3課時(shí)安排本章共3節(jié)，建議全章教學(xué)用5課時(shí)，其中新授課每節(jié)4課時(shí)，復(fù)習(xí)總結(jié)1課時(shí)。教學(xué)策略：第一節(jié) 磁是什么本節(jié)課是本章的第一節(jié)，可以利用學(xué)生熟悉的磁現(xiàn)象，或者準(zhǔn)備一些有趣的小實(shí)驗(yàn)，直接引入章標(biāo)題，然后通過人類認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象是從永磁體開始的這一事實(shí)，進(jìn)入第一節(jié)課的學(xué)習(xí)。充分利用學(xué)生在生活和小學(xué)科學(xué)課中有關(guān)“磁現(xiàn)象”的認(rèn)識(shí)和知識(shí)儲(chǔ)備，不但有利于學(xué)生順利完成活動(dòng)1和活動(dòng)2中的探究實(shí)驗(yàn)，還能夠引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生的深層次思考和探究，加深對磁體性質(zhì)、磁化等知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。磁場是一個(gè)很抽象的概念，初中只要求學(xué)生初步認(rèn)識(shí)磁場的存在，即知道磁體周圍存在磁場即可。通過“磁場中某一固定點(diǎn)對小磁針的北極（或南極）的作用力有確定的方向，而在磁場的不同點(diǎn)，小磁針北極受力方向不同”的事實(shí)，認(rèn)識(shí)到磁場是有方向的。所以本節(jié)課從磁場的基本性質(zhì)對放入其中的磁體產(chǎn)生磁力的作用來認(rèn)識(shí)、感受磁場，把抽象的問題具體化、形象化，符合初中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。因而做好課本圖16-5的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是突破難點(diǎn)的關(guān)鍵。1 關(guān)于磁體的基本概念、性質(zhì)的教學(xué)。課前可以在網(wǎng)上收集“司南”、磁懸浮列車、-磁譜儀、極光等一些源于古代、現(xiàn)代、自然、科技的圖片或視頻，制成多媒體課件，上課時(shí)播放，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引出課題。學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課上對于磁體、磁極間的相互作用有了初步的了解，因而本節(jié)課在引入課題后，可以啟發(fā)學(xué)生回憶思考：對于磁體你已經(jīng)了解哪些方面的知識(shí)？待學(xué)生回憶后，教師簡單點(diǎn)評，然后指出：“為更全面的認(rèn)識(shí)磁現(xiàn)象，請同學(xué)們做下面的實(shí)驗(yàn)（圖16-2、16-3）。”學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，再讓學(xué)生對回憶的知識(shí)進(jìn)行糾正和補(bǔ)充，學(xué)生的印象會(huì)更深。對于圖16-2、16-3的實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)比較簡單，可以把它改成開放性的自主探究實(shí)驗(yàn)。課前為每一小組準(zhǔn)備課本圖16-2、16-3中的器材，為了使實(shí)驗(yàn)效果更明顯，小組的實(shí)驗(yàn)器材還可以再增加兩輛力學(xué)小車（鋁制或木制），一個(gè)條形磁鐵，或給兩個(gè)中間系線的條形磁鐵，以讓學(xué)生方便地研究磁極間的相互作用。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)以后，讓學(xué)生匯報(bào)得到的結(jié)論。 由于該活動(dòng)實(shí)驗(yàn)器材較多，過程開放性（自主性）較強(qiáng)，為了充分發(fā)揮開放性探究活動(dòng)的作用，讓不同層次的學(xué)生都能夠都有較高水平的收獲，在得出課本上的基本結(jié)論后，可以啟發(fā)提問：實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們還有沒有其他的發(fā)現(xiàn)？還有哪些問題？從而促進(jìn)學(xué)生深層次的思考，把探究活動(dòng)推向深入。善于鉆研的學(xué)生還可能發(fā)現(xiàn)磁化現(xiàn)象，磁體指南北的性質(zhì)等，提出諸如：磁體為什么總是指南北？為什么磁鐵能夠吸引鋸條、回形針等,而不能夠吸引銅、鋁導(dǎo)線？如果學(xué)生不能發(fā)現(xiàn)或提出上述問題，老師可以提問：磁鐵吸引回形針時(shí)，回形針之間能否互相吸引？是否所有的金屬都能夠被磁鐵吸引？從而引出磁化和去磁。對于去磁，學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)不足，老師可從逆向思維的角度引導(dǎo)學(xué)生：既然原來沒有磁性的物質(zhì)可以獲得磁性，那么具有磁性的物質(zhì)在某些情況下是否也會(huì)失去磁性呢？引出去磁的概念，然后演示用“加熱”和“敲擊”的方法去磁。最后可以引導(dǎo)學(xué)生從磁化的角度解釋磁鐵吸鐵而不能吸銅、鋁的原因。2關(guān)于磁場、磁感應(yīng)線的教學(xué)：首先可以通過實(shí)驗(yàn)演示“不直接接觸的兩磁體之間也能夠發(fā)生相互作用”，從而提出問題：磁體間不需要直接接觸，為什么也能發(fā)生相互作用呢？引出磁場的概念。在學(xué)生了解到磁場“看不見、摸不著”之后，啟發(fā)學(xué)生類比認(rèn)識(shí)“流動(dòng)的空氣”的方法，尋找顯示這種“看不見、摸不著”的磁場的方法?？諝饬鲃?dòng)大家不能直接感知，但我們通過觀察空氣流動(dòng)對樹葉等物體的作用，根據(jù)“樹葉動(dòng)”的事實(shí)就可以間接知道空氣在流動(dòng)，同樣，我們可以通過觀察磁場對其它磁體的作用來間接地認(rèn)識(shí)磁場，然后讓學(xué)生觀察圖16-6的實(shí)驗(yàn)。通過該實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到：磁場有方向；磁場中不同位置，磁場方向不同。做圖16-6的實(shí)驗(yàn)以前，建議增加一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：用磁針“探測”磁場及方向。在桌面上放置一個(gè)條形或蹄形磁鐵，將同一大磁針分別放在磁鐵周圍不同位置，也可以同時(shí)將多個(gè)相同的大磁針放在磁體周圍不同位置，讓學(xué)生觀察大磁針靜止后的指向。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不但加深了對“磁場有方向”的認(rèn)識(shí)，而且知道磁場方向可以通過磁針的方向來顯示。 做完上述實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：為了顯示磁場中更多點(diǎn)的磁場的方向，應(yīng)該有更多的磁針。為此，在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以用很細(xì)的鐵屑（放在磁場中被磁化成一個(gè)個(gè)小磁針）代替大磁針顯示磁場方向及分布情況。然后演示圖16-5中的（a）（b）（c）（d）四個(gè)實(shí)驗(yàn)，為增大可見度，建議用投影儀演示。做完實(shí)驗(yàn)，提出問題：實(shí)驗(yàn)過程中，往玻璃板上撒鐵屑后，為什么要輕輕敲擊玻璃？磁體周圍的鐵屑或磁針有規(guī)律的排列，是受什么力作用的結(jié)果？沒有磁場，它們的排列能有這樣的規(guī)律嗎？讓學(xué)生明確：鐵屑或磁針排列情況直觀反映了磁場分別情況。接著啟發(fā)學(xué)生思考：用擺磁針或撒鐵屑的方法顯示、描述磁場有什么缺點(diǎn)？引出下一個(gè)段標(biāo)的教學(xué)。對于磁感應(yīng)線教學(xué)，可以引導(dǎo)學(xué)生用帶箭頭的曲線代替磁針或鐵屑試著畫出圖16-5、中的磁場分布情況。學(xué)生在畫圖過程中，一方面體會(huì)條形磁鐵和蹄形磁鐵磁場的分布規(guī)律，同時(shí)認(rèn)識(shí)磁感線在實(shí)際上并不存在，是人們?yōu)榱诵蜗蟮孛枋龃艌龆捎玫囊环N方法。為了幫助學(xué)生利用磁感線正確描述磁場，在磁感線教學(xué)中應(yīng)指出以下三點(diǎn)：（1）磁感線實(shí)際上是不存在的，它只是用來形象地表示磁場地一種方法，一種模擬磁場的“模型”。（2）磁感線上的箭頭表示磁場的方向：從磁體北極到南極（在磁場外部）。（3）磁感線不只是畫出的那幾條，磁場也不是只在一個(gè)平面內(nèi)，而是分布在磁體周圍的這個(gè)空間。3.關(guān)于地磁場的教學(xué)，只要求學(xué)生通過閱讀“信息窗”的內(nèi)容，認(rèn)識(shí)到地球可看作一個(gè)如課本圖16-4的大磁體，它的周圍存在磁場。地磁的南北極與地理的南北極剛好相反，教學(xué)時(shí)，可以將這部分知識(shí)制成多媒體課件，以幫助學(xué)生想象地球表面磁場的分布情況。也可以讓學(xué)生結(jié)合地磁場的知識(shí)嘗試解釋磁體為什么總是指向南北方向。最后也可以補(bǔ)充一些有關(guān)磁偏角和沈括知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。第二節(jié) 電流的磁場本節(jié)課的主要內(nèi)容有：通過奧斯特實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)電流的磁效應(yīng)，知道通電導(dǎo)體周圍磁場的方向與電流的方向有關(guān)；觀察通電螺線管周圍鐵屑的分布情況，確認(rèn)通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵的磁場相似；通過實(shí)驗(yàn)探究通電螺線管磁極的性質(zhì)與電流方向的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上介紹右手螺旋定則。 本節(jié)課首先通過奧斯特實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)到通電直導(dǎo)線周圍存在磁場，初步認(rèn)識(shí)電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在聯(lián)系，然后更進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)探究電流產(chǎn)生的磁場方向與電流方向的關(guān)系，確信電流的磁場與電流密切相關(guān)，加深對“電流可以產(chǎn)生磁場”的認(rèn)識(shí)。隨后，將“通電直導(dǎo)線”拓展到“螺線管（曲線）”，在介紹什么是螺線管后，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察通電螺線管周圍的磁場分布情況，認(rèn)識(shí)到電螺線管周圍的磁場與條形磁鐵的磁場相似，通電螺線管也有兩個(gè)磁極。那么，通電螺線管的磁極與什么因素有關(guān)？于是安排一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生通過探究活動(dòng)，“發(fā)現(xiàn)”通電螺線管磁極性質(zhì)與電流方向有關(guān)，并尋找磁極極性與電流方向的具體關(guān)系。在學(xué)生對這種具體關(guān)系有一定的感性認(rèn)識(shí)，想描述而又無法準(zhǔn)確形象描述的時(shí)候，學(xué)習(xí)右手螺旋定則。電流的磁場既是對前面磁場概念的深化和拓展，又是后面學(xué)習(xí)電磁鐵的基礎(chǔ)，更是進(jìn)一步學(xué)習(xí)各種電磁現(xiàn)象的重要基礎(chǔ)。學(xué)生在這里首次接觸、思考磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系，對此普遍缺少生活經(jīng)驗(yàn)，感性認(rèn)識(shí)不多。因而教學(xué)中，應(yīng)該盡可能采用實(shí)驗(yàn)和適當(dāng)?shù)闹庇^教具做好演示，創(chuàng)造條件讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷探究過程，獲得豐富的感性體驗(yàn)，進(jìn)而確信電流周圍存在磁場，形成對電流周圍磁場尤其是通電螺線管外部磁場的形象化認(rèn)識(shí)。1.奧斯特實(shí)驗(yàn)引入課題后，可以提出問題：大家都知道磁鐵周圍存在磁場，只有磁體能夠產(chǎn)生磁場嗎？然后出示奧斯特實(shí)驗(yàn)所需器材，向?qū)W生演示沒有磁鐵，利用電流也可以產(chǎn)生磁場，從而引入新課。還可以先引導(dǎo)學(xué)生思考電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象相似的性質(zhì)，如帶電體能吸引輕小物體，磁鐵能吸引鐵磁性物質(zhì)；同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。然后指出：早在奧斯特之前的很多科學(xué)家也注意到了這樣的事實(shí)，并提出了猜想：既然電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間有這么多的共同點(diǎn)，那么這兩種現(xiàn)象之間也可可能存在某種聯(lián)系。為找到這種聯(lián)系，很多科學(xué)家做出了不懈的探索，都沒有成功，直到1820年4月，丹麥物理學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)證明了這種聯(lián)系的存在，第一次揭示了電和磁的聯(lián)系，下面我們就沿著偉人的腳步，經(jīng)歷這個(gè)探索的過程，感受這一偉大發(fā)現(xiàn)的意義和價(jià)值。然后介紹實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，觀察體驗(yàn)通電直導(dǎo)線的磁場。用這種方式教學(xué)，既能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的興趣，又能夠很好地滲透情感態(tài)度價(jià)值觀教育。該演示實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲寣W(xué)生感知由電可以生磁。由于該實(shí)驗(yàn)所需器材簡單，教師最好把該實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生自主探究型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，經(jīng)歷探究過程，教學(xué)效果會(huì)更好。事先給每一個(gè)小組準(zhǔn)備好所需器材：磁針、電源、開關(guān)、導(dǎo)線。上課時(shí)引入新課后，先讓學(xué)生根據(jù)所給的器材，結(jié)合課本圖16-8，啟發(fā)學(xué)生思考以下問題制定實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)中怎樣顯示磁場？怎樣才能使實(shí)驗(yàn)效果更好一些，打算把磁針放在磁場的上方還是下方？實(shí)驗(yàn)時(shí)通電時(shí)間不要過長，這樣要求的目的是什么？磁場有方向，電流也有方向，二者之間可能存在怎樣的關(guān)系？在實(shí)驗(yàn)過程中，如果有學(xué)生提出閉合開關(guān)時(shí)電路處于短路狀態(tài)的問題，教師可以告知這是為了獲得較大的電流，使實(shí)驗(yàn)效果更明顯。為了保護(hù)電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)通電時(shí)間不宜過長，只要看出磁針轉(zhuǎn)動(dòng)即可切斷電路。如果條件實(shí)在不足，可以通過投影儀展示演示實(shí)驗(yàn)，以增加可視效果。做實(shí)驗(yàn)時(shí)要啟發(fā)學(xué)生觀察，導(dǎo)線下的磁針在什么情況下會(huì)偏轉(zhuǎn)，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：導(dǎo)線中有電流通過時(shí)，磁針偏轉(zhuǎn)，沒電流通過時(shí)磁針不動(dòng)，能夠認(rèn)識(shí)到：引起磁針偏轉(zhuǎn)的磁場是由電流產(chǎn)生的，從而得出“電流能夠產(chǎn)生磁場”或者“通電導(dǎo)體周圍存在磁場”的結(jié)論。為了把探究活動(dòng)引向深入，可以啟發(fā)性的提出問題并讓學(xué)生猜想：磁場有方向，電流也有方向，電流產(chǎn)生的磁場方向與電流方向是否有關(guān)呢？怎樣通過實(shí)驗(yàn)探究這一問題呢？讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法。學(xué)生說出實(shí)驗(yàn)方法后，可以讓學(xué)生上講臺(tái)自己演示實(shí)驗(yàn)過程，讓其他同學(xué)觀察現(xiàn)象，總結(jié)結(jié)論。通過學(xué)生參與來活躍氣氛，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并通過分析比較觀察到的現(xiàn)象得出結(jié)論后，老師可以引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)，并指出奧斯特實(shí)驗(yàn)的意義在于，第一次通過實(shí)驗(yàn)揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立，而是有密切聯(lián)系的。這一發(fā)現(xiàn)極大的激發(fā)了各國科學(xué)家探索電磁本質(zhì)的熱情，有力地推動(dòng)了電磁學(xué)的深入研究。2.通電螺線管的磁場建議在這里增加一個(gè)學(xué)生探究活動(dòng)，起承上啟下的作用。一方面豐富學(xué)生的感性體驗(yàn)，加深對電流產(chǎn)生磁場的認(rèn)識(shí)，另一方面也能自然引出通電螺線管的磁場。通電直導(dǎo)線周圍存在磁場，如果將導(dǎo)線彎曲成螺線管，通電后其周圍是否也會(huì)產(chǎn)生磁場呢?如果有磁場，與通電直導(dǎo)線的磁場是否相同? 介紹通電螺線管后，為了幫助學(xué)生了解螺線管的兩種不同的繞線方法，可以先讓學(xué)生用導(dǎo)線在鉛筆等一些物體上練習(xí)繞線，并畫出相應(yīng)的繞線方法。為下一步以畫圖的方式，記錄“探究通電螺線管與電流方向之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而總結(jié)、歸納右手螺旋定則做好鋪墊。然后，讓學(xué)生分組完成活動(dòng)課本圖16-9、16-10所示的實(shí)驗(yàn)。如果器材不夠分組實(shí)驗(yàn)，也可由教師演示，用投影或?qū)嵨镎故九_(tái)投射到大屏幕上，讓學(xué)生通過觀察直觀感知通電螺線管磁場的特點(diǎn)，并啟發(fā)學(xué)生對比條形磁鐵的磁場，得出“通電螺線管外部的磁場分布與條形磁鐵外部的磁場分布相似”的結(jié)論，認(rèn)識(shí)到通電螺線管的兩端相當(dāng)于條形磁鐵的南北極。啟發(fā)學(xué)生從“通電螺線管的磁場是由電流產(chǎn)生的”這一事實(shí)入手，猜想通電螺線管的磁極是否跟電流方向有關(guān)？引出下一個(gè)探究活動(dòng)。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是：要學(xué)生通過自主動(dòng)手探究，尋找并總結(jié)通電螺線管的極性與電流方向之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和表達(dá)敘述能力。為歸納、總結(jié)右手螺旋定則提供感性體驗(yàn)。為了啟發(fā)學(xué)生通過對比、分析、歸納出右手螺旋定則，并從中體會(huì)探索物理規(guī)律的方法。在探究開始時(shí)，教師可以提出一些啟發(fā)性問題，以促進(jìn)學(xué)生深層次地思考。比如：螺線管有兩種繞線方法，螺線管和電源相接有兩種接法，那么螺線管繞法不同或者與電源正負(fù)極接法不同，螺線管的磁極是否相同？請同學(xué)們在探究過程中注意這些問題，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以畫圖的方式記錄下來。圖15-4 探究實(shí)驗(yàn)結(jié)束以后，教師要鼓勵(lì)學(xué)生，根據(jù)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄，把自己的探究結(jié)果用語言描述出來，引導(dǎo)學(xué)生確認(rèn)：決定通電螺線管極性的因素是電流的方向。然后在此基礎(chǔ)上介紹右手螺旋定則，使學(xué)生感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化，上升到理論的高度。最后指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本上右手螺旋定則的內(nèi)容，并指出右手螺旋定則中的規(guī)定是人為的，是為了便于人們判斷和記憶，學(xué)生也可以根據(jù)自己理解的方式去表達(dá)，只要能夠揭示出通電螺線管磁極極性與電流方向之間的關(guān)系即可。如可用以下幾種方法判定：（1）用左手也可以判斷，只是與用右手螺旋定則判斷的結(jié)果相反(2)正對著螺線管的一端觀察，如果電流是沿順時(shí)針方向流動(dòng)，則靠近你的這一段是通電螺線管的北極，遠(yuǎn)離你的那一端是南極；如果電流是沿逆時(shí)針方向流動(dòng)，則螺線管磁極性質(zhì)剛好相反。（3）螞蟻沿著電流方向爬，說：“N極就在我的左邊”。（4）猴子用右手把一個(gè)大螺線管夾在腋下，說：“如果電流沿著我的右臂所指的方向，N極就在我的前方。如右圖所示。 圖15-4 圖15-4 為了進(jìn)一步熟悉右手螺旋定則，老師可以出示不同繞線法的螺線管，訓(xùn)練學(xué)生用手比畫判斷電流方向和磁場方向，也可以通過畫圖的方式進(jìn)行練習(xí)。由于初中學(xué)生識(shí)圖和空間想象能力較差，可能給這部分學(xué)習(xí)帶來困難，教師應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)。課標(biāo)對右手螺旋定則未作要求，教材雖已介紹，教學(xué)中對學(xué)生要求不能太高，簡單了解即可，以免增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。對于通電螺線管內(nèi)部的磁場和磁感線不做要求，建議不講?？茖W(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 本節(jié)課是學(xué)生在已經(jīng)學(xué)習(xí)了簡單的磁現(xiàn)象，了解了奧斯特實(shí)驗(yàn)首次將電與磁聯(lián)系起來的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探究電流的磁場與磁體的磁場之間的相互作用。是更深層次的探究電與磁的聯(lián)系的過程。而對于整個(gè)中學(xué)階段，本節(jié)又是學(xué)生高中學(xué)習(xí)安培力的基礎(chǔ)，讓學(xué)生在初中階段初步的感受安培力的存在，及安培力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)，為學(xué)生進(jìn)入高中進(jìn)一步學(xué)習(xí)安培力打下良好的基礎(chǔ)。初中二年級這個(gè)階段的學(xué)生的思維能力屬于經(jīng)驗(yàn)性的邏輯思維，很大程度仍需要以具體的形象的經(jīng)驗(yàn)材料來理解抽象的問題。學(xué)生對電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)也大多是感性認(rèn)識(shí)，還有太多的疑問，教師可由此入手，培養(yǎng)學(xué)生有根據(jù)猜想的能力，引導(dǎo)他們科學(xué)探究，最終揭示電動(dòng)機(jī)的奧秘。1.探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因（1）猜想電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因本節(jié)課前可以先讓學(xué)生搜集一些小的（如玩具上的）電動(dòng)機(jī)，并把其中的一些拆開觀察其結(jié)構(gòu)。上課時(shí)，通過生活中常見的用電器引入課題后，首先讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，親自體驗(yàn)電動(dòng)機(jī)模型通電轉(zhuǎn)動(dòng)的過程，然后讓學(xué)生出示拆開的各種各樣的電動(dòng)機(jī)，讓全體同學(xué)共同觀察電動(dòng)機(jī)的組成部分（必要時(shí)可以實(shí)物投影或展示拆開的一些電動(dòng)機(jī)的圖片），引導(dǎo)學(xué)生尋找電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：主要有線圈和磁鐵組成。然后啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生提出猜想：電動(dòng)機(jī)主要有線圈和磁體組成。線圈在通電后轉(zhuǎn)動(dòng)，說明線圈在通電后受到力的作用，這個(gè)作用力是怎樣產(chǎn)生的呢？由于電動(dòng)機(jī)中都有磁體，因此猜測這種力的產(chǎn)生跟磁場有關(guān)；同時(shí)考慮到只有通電時(shí)，即線圈中有電流時(shí)電動(dòng)機(jī)才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而猜測這種力還可能跟通入線圈中的電流有關(guān)。至此，學(xué)生關(guān)于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因?qū)W生通常會(huì)有以下猜想：猜想1：電流（通電線圈）在磁場中受到力的作用。猜想2：磁場對電流（通電線圈）產(chǎn)生力的作用。猜想3：電動(dòng)機(jī)中磁體的磁場與線圈中電流的磁場存在相互作用學(xué)生提出猜想以后，可以引導(dǎo)學(xué)生用“簡化”的思想和控制變量的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（2）探究磁場對通電導(dǎo)體的作用引導(dǎo)學(xué)生將復(fù)雜問題簡單化，將線圈轉(zhuǎn)換成直導(dǎo)線驗(yàn)證自己的猜想。啟發(fā)學(xué)生思考：本實(shí)驗(yàn)的目的是：觀察通電導(dǎo)體在磁場中是否受力，受力方向跟哪些因素有關(guān)。因而，可以用導(dǎo)線、開關(guān)、電源等組成一個(gè)電路，然后把一部分導(dǎo)線作為研究的對象，觀察這部分導(dǎo)線在磁場中的受力情況。在探究受力方向跟電流方向、磁場方向的關(guān)系時(shí)，可用控制變量的方法分兩步去做：一、保持磁場方向不變，改變電流方向，觀察導(dǎo)線受力方向；二、保持電流方向不變，改變磁場方向，觀察導(dǎo)線受力方向。可以讓學(xué)生自己組裝實(shí)驗(yàn)器材，將粗銅絲用細(xì)銅絲懸掛起來可以在蹄形磁鐵的磁場中自由擺動(dòng)。很好的驗(yàn)證自己的猜想，（這個(gè)裝置比書上的裝置更容易組裝，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也非常的明顯。學(xué)生在分組討論組裝儀器的過程中，也培養(yǎng)了他們小組交流分工合作的能力，同時(shí)也鍛煉了他們想辦法解決問題的能力）最后引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象得出結(jié)論。2 電動(dòng)機(jī)怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)首先，可以通過課件演示通電線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因，引導(dǎo)學(xué)生思考如何讓它持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？然后，讓學(xué)生觀察課本圖16-21（a）（b）（c）（d），并閱讀相關(guān)內(nèi)容，認(rèn)識(shí)到通電線圈的兩段導(dǎo)體在磁場中受到兩個(gè)相反方向的力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，如課本圖16-21（a）所示。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至平衡位置（線圈平面和磁感線垂直）時(shí)，兩電刷跟兩個(gè)半環(huán)間絕緣部分接觸，線圈中無電流，線圈不受力的作用，如課本圖16-21（b）所示。但線圈由于慣性會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而越過平衡位置，此時(shí)，兩電刷和半環(huán)交換接觸，使線圈中的電流方向改變，線圈中的導(dǎo)體受磁場力的方向也改變，因而可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以線圈能夠不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，如課本圖16-21（c）所示。在平衡位置改變線圈中的電流方向的元件是兩個(gè)金屬半環(huán)，通常把那兩個(gè)金屬半環(huán)稱作換向器。最后，可以向?qū)W生展示按照“迷你實(shí)驗(yàn)室”中要求制作的簡易電動(dòng)機(jī)模型，重點(diǎn)讓學(xué)生觀察思考圖16-22（a）中線圈兩端的漆包線分別被刮去了半邊，以加深學(xué)生對線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程的理解。備課素材：1.我國古代“磁學(xué)”方面的成就我國是用文字記載磁現(xiàn)象最早的國家之一，指南針的發(fā)明和應(yīng)用是我國人民對人類所作出的巨大貢獻(xiàn)。在公元前3世紀(jì)的呂氏春秋中就有“磁石召鐵”的記載。到戰(zhàn)國時(shí)期，出現(xiàn)了用天然磁石琢制的“司南”這是一種最初形式的指南針。它的樣子像一只勺子，底部圓滑，可以在平滑的底盤上自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)它靜止時(shí)勺柄指的就是南方。在制造司南以前，先要知道磁石的極性，琢造時(shí)磁石受震動(dòng)很容易失去磁性，因而成品率很低，北宋出現(xiàn)了利用人工磁化的方法制成的指南魚和指南針。指南魚的制法如下：用薄鐵片裁成魚形，置放在炭火中燒紅，首尾對準(zhǔn)地磁場的方向，然后迅速用水將它冷卻即成。指南針是用天然磁石摩擦鋼針而成的。這些磁化物體的方法，完全符合科學(xué)原理。在歐洲使用同樣的磁化方法比我們要完四百多年。北宋初年還發(fā)現(xiàn)了磁偏角、磁傾角的問題，到了南宋，已經(jīng)把磁偏角因地而異的情況明確地記載在書籍上。我國古代對磁學(xué)的認(rèn)識(shí)很早，因此應(yīng)用也很廣泛，尤其是在航海方面，更是開創(chuàng)了新的途徑。2 磁針的跳動(dòng)，使奧斯特激動(dòng)得摔了一跤 奧斯特受康德哲學(xué)思想的影響，一直堅(jiān)信電和磁之間一定有某種關(guān)系，電一定可以轉(zhuǎn)化為磁。當(dāng)務(wù)之急是怎樣找到實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的條件。奧斯特仔細(xì)地審查了庫侖的論斷，發(fā)現(xiàn)庫侖研究的對象全是靜電和靜磁，確實(shí)不可能轉(zhuǎn)化。他猜測，非靜電、非靜磁可能是轉(zhuǎn)化的條件，應(yīng)該把注意力集中到電流和磁體有沒有相互作用的課題上去。他決心用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探索。 1819年上半年到1820年下半年，奧斯特一面擔(dān)任電、磁學(xué)講座的主講，一面繼續(xù)研究電、磁關(guān)系。1820年4月，在一次講演快結(jié)束的時(shí)候，奧斯特抱著試試看的心情又做了一次實(shí)驗(yàn)。他把一條非常細(xì)的鉑導(dǎo)線放在一根用玻璃罩罩著的小磁針上方，接通電源的瞬間，發(fā)現(xiàn)磁針跳動(dòng)了一下。這一跳，使有心的奧斯特喜出望外，竟激動(dòng)得在講臺(tái)上摔了一跤。但是因?yàn)槠D(zhuǎn)角度很小，而且不很規(guī)則，這一跳并沒有引起聽眾注意。以后，奧斯特花了三個(gè)月，作了許多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磁針在電流周圍都會(huì)偏轉(zhuǎn)。在導(dǎo)線的上方和導(dǎo)線的下方，磁針偏轉(zhuǎn)方向相反。在導(dǎo)體和磁針之間放置非磁性物質(zhì)，比如木頭、玻璃、水、松香等，不會(huì)影響磁針的偏轉(zhuǎn)。1820年7月21日，奧斯特寫成論磁針的電流撞擊實(shí)驗(yàn)的論文，正式向?qū)W術(shù)界宣告發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)。3 科幻中電磁鐵路電磁鐵在科幻領(lǐng)域的應(yīng)用也不少，有人設(shè)想了一種電磁鐵路：車廂像潛水艇一樣,在抽出了空氣的銅管里運(yùn)行,且車廂在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候不與管壁接觸，而由電磁鐵的力量把它維持在空中。為此，沿管的路途上面每隔一定的距離需設(shè)置一個(gè)極強(qiáng)大的電磁鐵，這些電磁鐵吸引著在管里運(yùn)動(dòng)的鐵制車廂,不讓它掉下來。磁鐵的力量使管里奔馳著的鐵制車廂總是留在管的"天花板"和"地板"之間,不讓它接觸任何一方。這個(gè)始終被電磁鐵抓著的車廂，就沿著一條波狀線在真空的管子里奔馳，沒有摩擦等阻力，就像宇宙空間里的行星一樣。吸引鐵塊的磁場的強(qiáng)弱由電流的大小和線圈匝數(shù)控制。4不能成功的設(shè)計(jì)到鋼鐵廠參觀,煉鋼車間是一派生氣勃勃的繁忙景象. 電磁起重機(jī)成噸成噸地把生鐵原料吊起,轉(zhuǎn)運(yùn)到煉鋼爐上面。一剎那,鐵料嘩啦啦落進(jìn)了煉鋼爐，不一會(huì)，煉鋼工人把鋼液倒進(jìn)鋼包，澆鋼工又把鋼水注入鋼錠模子，待鋼水凝固、拆去鋼模就得到成品鋼錠。這時(shí)行車必須趕緊把這些鋼綻運(yùn)走，以便空出地位迎接另一批新的鋼綻的到來。喜歡動(dòng)腦筋、愛搞革新的人，看到鋼錠行車運(yùn)輸效率不高，想設(shè)計(jì)一個(gè)大功率的牽引電磁鐵，讓數(shù)以噸計(jì)的鋼錠象生鐵那樣吸起來，靈活自如地運(yùn)走?？墒?，這個(gè)設(shè)想總是不能成功，原因是什么呢？原來，鋼鐵是一種典型的鐵磁性物質(zhì)，鐵磁質(zhì)是由許多體積極小叫做磁疇的東西組成的。磁疇本身具有磁性.由于各磁疇的排列方向沒有一定規(guī)律，整體的鐵磁質(zhì)就不顯磁性。當(dāng)外磁場（如電磁起重機(jī)）作用時(shí)，磁疇大小、方向發(fā)生變化，大多數(shù)磁疇按外磁方向整齊排列，于是鐵磁質(zhì)被磁化并同外磁場相互作用，這就是磁鐵所以能"吸鐵"的基本道理。但當(dāng)鐵磁質(zhì)的溫度升高時(shí)，內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)會(huì)影響磁疇的排列，以致磁性減弱；當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，鐵磁質(zhì)將完全失去磁化性質(zhì)，這個(gè)溫度我們稱為居里溫度(即失去鐵磁性的溫度)，也稱居里點(diǎn)。經(jīng)過測定，鐵的居里溫度769 ?？上攵?，鋼液的溫度高達(dá)1400,即使凝固冷卻，短時(shí)間內(nèi)也有上千度的高溫，電磁鐵也就無用武之地，不可能吸起鋼錠了。