第 2 节 电生磁 设计说明 本节课的主要内容有：通过奥斯特实验认识电流的磁效应，知道通电导体周围磁场 的方向与电流的方向有关；观察通电螺线管周围铁屑的分布情况，确认通电螺线管外部 的磁场与条形磁体的磁场相似；通过实验探究通电螺线管磁极的性质与电流方向的关系， 在此基础上介绍安培定则。 在做奥斯特实验的时候，让学生亲自做实验，把小磁针放在直导线附近，通过观察 导线通电时和断电时小磁针发生的变化，帮助学生加深对知识的理解，初步认识电与磁 之间存在的关系，要尽可能让学生确信电流及其周围的磁场是同时存在的，密不可分的。 在教师的指导下，让学生自己去探究、总结通电螺线管外部的磁场分布情况，用自 己的语言描述出通电螺线管的磁场极性与电流方向之间的关系，以培养学生的空间想象 能力和语言表达能力。在师生相互交流的气氛中引导学生得出安培定则。安培定则的运 用是本节的难点，老师可举例说明如何运用安培定则判断通电螺线管两端的极性或通电 螺线管中的电流方向。 本节内容由“电流的磁效应”“通电螺线管的磁场”和“安培定则”三部分构成。 教学目标 【知识与技能】 1.通过实验了解电流的周围存在着磁场。 2.通过探究通电螺线管外部的磁场方向，了解通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场 相似。 3.会判断通电螺线管的电流方向和两端的极性。 【过程与方法】 通过探究性实验的方法培养学生比较、分析、归纳的能力。 【情感、态度与价值观】 培养学生的学习热情和实事求是的科学态度。 重点难点 教学重点 奥斯特实验、通电螺线管的磁场特点。 教学难点 运用安培定则，判断通电螺线管两端的极性或通电螺线管的电流方向。 教学方法 实验法，讨论法。 教具、学具 多媒体课件、螺线管、导线、干电池、小磁针、铁钉、铁屑等。 授课时数 1 课时 教学过程 回顾思考 1.电现象与磁现象的相似之处 电现象 磁现象 带电体能吸引____ 磁体能吸引____等物质 自然界中存在____电荷和____电荷 磁体上存在____极和____极 同种电荷相互____，异种电荷相互___ _ 同名磁极相互____，异名磁极相互____ 　　2.磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生____的作用。磁体间的相互作用是通过 ____而发生的。 导入新课 电和磁之间有联系吗？ 电和磁从现象上看有很多相似的地方：电荷能吸引轻小物体，磁体能吸引钢铁类物 质；电荷有正负两种，磁极有南北之分；同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引；同名 磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。它们为什么会有这么多相似之处呢？1731 年，一 名英国商人发现，雷电过后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。难道电和磁之间真的有内在 的联系？科学家们基于这种想法，一次又一次地寻找电与磁的联系。 1820 年丹麦物理学家奥斯特终于用实验证实通电导体的周围存在着磁场。这一重 大发现轰动了科学界，使电磁学进入一个新的发展时期。 磁悬浮列车 讲授新课 一、电流的磁效应 1.演示实验 教师先演示奥斯特实验，并强调注意的问题：南北方向布设导线，接通电源时要触 接。然后，学生分小组合作进行探究，并思考下列问题。 教师利用多媒体将问题投到屏幕上(小组边实验边思考问题)。 甲　通电 乙　断电 丙　改变电流方向 (1)把小磁针放在导线的下方，分别给导线通电、断电时，观察小磁针 N 极的指向 有什么变化？ (2)当改变电流的方向，小磁针 N 极的指向与前两次相比又有什么变化？ 实验现象：通电时，小磁针发生偏转；断电时，小磁针又回到原来的位置；改变电 流方向，小磁针偏转方向发生改变。 归纳分析：力是改变物体运动状态的原因，小磁针发生偏转，说明小磁针受到了力 的作用，这个力是磁场施加的。通电时受力、断电时不受力，说明通电时产生了磁场， 即使小磁针发生偏转的只可能是电流产生的磁场。改变电流方向，小磁针偏转方向发生 改变，说明磁场方向发生改变，即磁场的方向与电流方向有关。 得出结论：通电导线周围有磁场，磁场的方向跟电流的方向有关。 2.教师引导学生阅读教材前两段，回答问题： (1)是谁最早发现了电流的磁效应？ (2)这一发现的意义是什么？ 学生先回答问题，教师小结： (1)丹麦的奥斯特在 1820 年最早发现了电流的磁效应。 (2)意义：揭示了电和磁之间的联系。 二、通电螺线管的磁场 1.教师演示通电直导线能否吸引铁屑 提出问题：既然电能生磁，为什么普通电线通电时吸引力好像不存在？如何增强磁 场？ 猜想：原因是通电导线的磁场太弱；增强磁场的办法：增大电流或者让直导线集中 起来绕成螺旋状等。 教师从增强磁场设计简单，携带更方便等多个角度引出通电螺线管。 要增大电流就必须增加电池的节数，实验时并不方便，如果把导线绕成管状是比较 容易的，各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会强得多。把导线绕在圆筒上，就做 成螺线管。 2.通电螺线管的磁场 (1)教师用多媒体展示上节课学过的蹄形磁体和条形磁体的磁场分布，如图所示。 (2)探究通电螺线管的磁场分布 【设计实验】 (1)如何确定一个磁场是怎样分布的？需要什么器材？(根据铁屑的分布或小磁针的 Ｎ极指向) (2)直导线的磁场方向与电流方向有关，那么螺线管的磁场方向与电流方向有关吗？ 如何验证是否有某种关系？(改变电流方向，观察小磁针的偏转方向) 【进行实验 1】探究通电螺线管的磁场分布 (1)向学生介绍螺线管磁场演示仪的构造，线圈的位置，铁屑的均匀分布情况等。 (2)向螺线管磁场演示仪中通入电流，振动演示仪，观察铁屑的重新分布情况。 (3)把它与条形磁体的铁屑分布进行对比。 （4）把小磁针放到螺线管周围不同位置，在图上记录磁针 N 极的方向。 【结论】 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。 【进行实验 2】探究通电螺线管的磁场方向 (1)在螺线管一端放一个小磁针，当电流的方向变化时，观察小磁针的指向是否也随 着变化。 (2)观察小磁针的Ｎ极指向，从而判断出通电螺线管磁场的方向。 (3)改变电流方向，观察小磁针的指向是否发生改变。 【现象】 当电流方向改变时，小磁针的指向也随着发生改变；改变电流方向，小磁针偏转的 方向正好相反。 【结论】 (1)通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场是相似的。 (2)通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 3.探究实验：“通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关 系？” 【提出问题】 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似，它的两端就相当于条形磁体的两个 磁极。那么通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向之间有什么关系？ 【进行实验】 标出通电螺线管中电流的环绕方向，将静止的小磁针靠近放在通电螺线管的一端， 根据小磁针的偏转判定螺线管的极性(每个小组根据实验探究下面四个图中的一种情况， 并把答案写在黑板上)。改变电流的方向，重做实验，观察小磁针的 N 极的偏转方向， 确定通电螺线管的极性。 【归纳分析】 当通电螺线管的电流方向改变时，小磁针 N 极指向也发生改变。 观察自己标注的图中，通电螺线管的极性和电流方向之间存在什么关系？ 【小组讨论】 小组讨论教材第 126 页“想想议议”：蚂蚁和猴子说的话对吗？如图所示，想想如何 借助自己的手判断通电螺线管的极性。 根据学生的回答，师生总结： 通电螺线管的极性与电流方向满足以下关系： 用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指所指的那端就是螺线 管的 N 极。 【总结】 比较通电螺线管与条形磁铁的异同 不同点： 1.条形磁铁是永磁体，通电螺线管在通电时才有磁性。 2.条形磁铁的 N、S 极不变，通电螺线管的 N、S 极与电流方向有关。 3.条形磁铁的磁性强弱是固定的，通电螺线管的磁性强弱由电流大小决定。 相同点： 1.都能吸引铁、钴、镍等磁性材料。 2.悬挂起来都指南北。 3.磁极位于两端，外部磁感线形状相同，磁极间相互作用规律也相同。 三、安培定则 师：根据上面所讲的通电螺线管的极性与电流方向的关系，判断图中的 N、S 极或 电流方向(投影)。 学生做完后回答，然后教师动画演示，如图所示。 师生总结安培定则：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则拇指 所指的那端就是螺线管的Ｎ极。如图所示。 安培定则的作用：知道电流方向可判定通电螺线管的磁极；知道极性可判定通电螺 线管中电流的方向。 例 1 开关 S 闭合后，小磁针静止时的指向如图所示，由此可知(　　) A.a 端是通电螺线管的 N 极，c 端是电源正极 B.b 端是通电螺线管的 N 极，d 端是电源负极 C.b 端是通电螺线管的 N 极，d 端是电源正极 D.a 端是通电螺线管的 N 极，c 端是电源负极 解析：由题图可知，由小磁针 N 极指向可知，通电螺线管周围的磁感线由 b 端出发， 回到 a 端，因此 b 端为通电螺线管的 N 极，由安培定则可知，线圈中电流的方向由电源 d 端经螺线管流向 c 端，因此 d 端为电源的正极，C 选项正确。　　 答案：Ｃ 规律总结：在解题过程中若要判定螺线管或磁体的 N、S 极，一般有以下几种方法： ①根据图示的磁感线方向来确定；②利用周围小磁针的 N、S 极来确定；③利用和已知 极性的磁体的相互作用情况来确定；④利用安培定则来确定。在此题中，就是利用小磁 针的 S、N 极来确定螺线管的磁极。 例 2 请在图中画出通电螺线管的绕法及磁感线的方向。 解析：由题图可知，通电螺线管的右端为 N 极，电流从左端流入，右端流出，根据 安培定则可画出螺线管的绕法；在磁场外部，磁感线是从磁体的 N 极出发，回到 S 极， 从而可画出磁感线的方向。　　 答案：如图所示。 课堂小结 当堂达标 1.如图是奥斯特实验的示意图，有关分析正确的是（ ） A.通电导线周围磁场方向由小磁针的指向决定 B.发生偏转的小磁针对通电导线有力的作用 C.移去小磁针后的通电导线周围不存在磁场 D.通电导线周围的磁场方向与电流方向无关 答案：B 2.如图所示，根据小磁针的指向，对通电螺线管的南、北极和电源的正、负极判断 正确的是（ ） A. a 端是北极， c 端是负极 B. a 端是北极， c 端是正极 C. a 端是南极， c 端是负极 D. a 端是南极， c 端是正极 答案：A 3.小明在一块有机玻璃板上安装了一个用导线绕成的螺线管，在板面上均匀撒满铁 屑，通电后轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。下列说法正确的是（ ） A.图中 P 、 Q 两点相比， P 点的磁场较强 B.若只改变螺线管中的电流方向， P 、 Q 两点的磁场会减弱 C.若只改变螺线管中的电流方向， P 、 Q 两点的磁场方向会改变 D.若只增大螺线管中的电流， P 、 Q 两点的磁场方向会改变 答案：C 4.通电螺线管和磁体 A 的磁