1.2 电生磁（第1课时）（教学设计）-【上好课】八年级科学下册同步高效课堂（浙教版）

1.2 电生磁（第1课时）（教学设计） 年级 八年级 授课时间 课题 1.2 电生磁（第1课时） 教学 目标 科学观念：知道奥斯特实验，认识通电导线和通电螺线管周围存在磁场，并能用磁感线描述； 科学思维：会用右手螺旋定则判定直线电流的磁场方向和通电螺线管的磁极； 态度责任：通过观察通电导线与磁体之间的相互作用，初步了解电与磁之间的联系。 教学 重难点 重点：电流的磁效应；通电螺线管的磁场分布 难点：右手螺旋定则 学情 分析 本节内容选自浙教版八下第一章第二节第1课时。在知识积累上，学生此前已系统学习了电学的初步知识，例如能够熟练连接简单电路，精准测量电流、电压，对电流的基本特性有所掌握；在磁学板块，也熟悉常见磁体的吸铁性、磁极间相互作用，这为新知识搭建起了前置框架。不过，电磁之间相互转换、相互作用的知识，对他们而言犹如一道思维上的暗河，渡河艰难，因为这涉及看不见、摸不着的磁场，打破了过往直观感知为主的认知模式。 思维能力层面，初中生具象思维依旧占优，抽象思维尚在萌芽。实验活动中，摆弄导线、磁针、电源等器材时，他们眼神放光，操作踊跃，可一旦聚焦于实验背后蕴含的抽象科学道理，像从铁屑分布推导磁场形状，用看不见的磁感线去勾勒磁场轮廓，不少学生便面露难色，很难在脑海勾勒出精准的磁场空间分布画面。 学习习惯与态度方面，兴趣主导极为明显，新奇好玩的实验现象能瞬间抓住他们的注意力，燃起探索热情，但持久度堪忧，碰上复杂理论推导，比如右手螺旋定则这种需反复演练、深度思考的内容，容易滋生畏难情绪。而且，多数学生自主探索、课外拓展学习的意识淡薄，更倾向于课堂的现成知识灌输，好在小组协作时，同龄人之间的交流、比拼又能激发斗志，促使他们为团队荣誉积极思考，这恰是攻克本节课重难点的有力帮手。 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 磁体能在它的周围空间产生磁场，那么，能否用另外的方式产生磁场呢？ 在历史上相当长的一段时间里，人们认为电现象和磁现象是互不相关的。到了19世纪初，一些哲学家和科学家意识到，各种自然现象之间应该存在着相互联系。 提问：磁体能在它的周围空间产生磁场，那么，能否用另外的方式产生磁场呢？引出磁电生磁的教学。 新 知 讲 授 一、直线电流的磁场 科学史记：奥斯特实验 丹麦物理学家奥斯特长时间用实验寻找电与磁的联系。在多次失败之后，1820年，奥斯特在课堂上做实验时终于发现：当导线中通过电流时，它下方的磁针发生了偏转。这个发现令奥斯特极为兴奋，他怀着极大的兴趣又继续做了许多实验，终于证实电流的周围存在着磁场，在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。 探索活动： 1．下面让我们来模仿奥斯特所做的实验，研究电与磁有着怎样的联系。 （1）在小磁针的上方拉一根与小磁针平行的直导线。当直导线通电时，你观察到的现象是：小磁针发生偏转；断开电路时，你能观察到的现象是：磁针又恢复到原位。说明：直线电流周围存在磁场。 改变电流的方向，你能观察到的现象是：小磁针的偏转方向相反。说明：电流的磁场方向跟电流的方向有关。 实验结论：①直线电流周围存在磁场 ②电流的磁场方向跟电流的方向有关 思考与讨论：如图所示，在静止的小磁针上方拉一根与小磁针垂直的直导线，当直导线通电时，发现小磁针并没有发生偏转，请分析原因。 小磁针的朝向与通电后的磁场方向一致，因此不发生偏转。 2．在有机玻璃板上穿一个孔，将一束直导线垂直穿过小孔，在玻璃板上均匀地撒上铁屑。给直导线通电后，轻敲玻璃板，观察铁屑的分布情况。 （1）铁屑的分布说明通电直导线周围磁场的磁感线是环绕导线的同心圆。 （2）离直导线越近的地方铁屑分布越密集，这说明了什么？距离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。 （3）用小磁针替代铁屑均匀放置在直导线周围，观察小磁针的指向。 （4）改变电流方向，小磁针的指向发生改变。 1、电流的磁效应（电生磁） （1）直线电流周围存在磁场。 （2）电流的磁场方向跟电流的方向有关。 2、直线电流的磁场 （1）通电直导线周围的磁场是以直导线上各点为圆心的同心圆。 （2）同心圆都在与导线垂直的平面内。 （3）距离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。 拓展提高：安培定则（右手螺旋定则） （1）作用：判断磁场方向与电流方向的关系。 （2）方法 ①用右手握住导线，拇指伸直，四指弯曲； ②让大拇指所指的方向跟电流方向一致； ③弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向。 二、通电螺线管的磁场 既然电能生磁，为什么手电筒在通电时连一根大头针都吸不动？原来是它产生的磁场太弱了。那么，有什么方法可以增强磁场呢？ 探索活动： 1．用导线绕成螺线管后通电，观察是否能吸引大头针。 能 2．在螺线管中插入一根铁棒或一枚铁钉，再观察吸引大头针的现象。 吸引的大头针更多 3．比较两次实验的结果，想一想这说明了什么。 说明插入铁芯后同点螺线管的磁性增强 思考与讨论：为什么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得多？ 因为铁芯在磁场中被磁化后相当于一根磁体。通电螺线管产生的磁场与被磁化的铁芯磁场的叠加，就产生了更强的磁场。 探索活动： 1．在穿过螺线管的有机玻璃板上均匀地撒上铁屑。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场分布与条形磁体的磁场很相似。 2．在螺线管两端各放一枚小磁针，探测螺线管的磁极。改变电流的方向，观察小磁针的指向是否变化，依此判断螺线管磁极有无变化。 改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。 1、通电螺线管的磁场 （1）通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。 （2）改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。 （3）带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。 2、利用安培定则（右手螺旋定则）判定磁场方向与电流方向的关系 ①用右手握螺线管； ②让四指弯向螺线管中的电流方向； ③大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。 将实验器材分发给各小组，介绍奥斯特实验的装置和操作方法，提醒学生注意观察实验现象。 各小组学生按照要求进行实验，将直导线与小磁针平行并放在小磁针的上方，接通电路，观察小磁针的变化；断开电路，再观察小磁针的状态；改变电流方向，再次观察小磁针的变化，并记录实验现象。 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，让学生观察铁屑的分布情况。 学生活动：学生仔细观察铁屑的分布，发现铁屑呈同心圆状分布，且越靠近直导线，铁屑越多，由此推测直线电流磁场的磁感线是环绕导线的同心圆，离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。 给每个小组发放一个通电螺线管、一些铁屑和小磁针，让学生在螺线管周围均匀地撒上铁屑，在螺线管两端各放一个小磁针，通电后观察小磁针的指向，轻轻敲板，观察铁屑的排列。 学生活动：学生分组进行实验，观察并记录铁屑的分布和小磁针的指向，发现通电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似，有 N 极和 S 极，且改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。 课 堂 练 习 【典例1】（2024八下·长兴期中）如图给直导线通电后小磁针发生偏转，下列说法正确的是（　　） A．小磁针的b端为N极 B．d处磁场强度强于c处 C．直导线的磁场形状为三个同心圆 D．移去小磁针后，直导线周围磁场消失 【答案】A 【解析】 A．根据右手定则可知小磁针的a端的磁极与磁感线的方向相反，故为小磁针的S极；b端的磁极与磁感线的方向相反同，故为小磁针的N极；故A正确； B．处比处磁感线密，故处磁场强度强于处磁场强度，故B错误； C．磁感线只是用来形象的描述直导线的磁场存在的，此图中只画出了三条，还有许多磁感线未画出来，故C错误； D．该磁场由电流产生，移去小磁针后，直导线周围仍然有磁场，故D错误。 【典例2】（2024八下·武义期末）下列小磁针指向和磁感线作图中，错误的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 A.条形磁铁在左端为N极，根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁针的上端为S极，故A正确不合题意； B.闭合开关后，线圈上电流方向向上。右手握住螺线管，弯曲的四指指尖向上，此时大拇指指向左端，则左端为电磁铁的N极。根据“异名磁极相互吸引”可知，小磁针的左端为S极，故B错误符合题意； CD.在磁体外部，磁感线总是从N极出来，然后回到S极，故C、D正确不合题意。 【典例3】（2024八下·临平月考）如图，闭合开关S后，小磁针处于静止状态，通电螺线管的磁感线方向如图中箭头所示，那么（ ） A．a端是电源正极，e端是小磁针的N极 B．b端是电源负极，f端是小磁针的S极 C．a端是电源正极，c端是通电螺线管的S极 D．b端是电源负极，d端是通电螺线管的S极 【答案】D 【解析】在磁体周围，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此c端是通电螺线管的N极，d端是通电螺线管的S极。同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此e端是小磁针的S极。f端是小磁针的N极。根据安培定则可知，电流从通电螺线管的左侧流入，右侧流出，因此a端是电源正极，b端是电源负极。 【典例4】（2024八下·温州期中）小明制作的玩具小船上固定有螺线管（有铁芯）、电源和开关组成的电路，如图所示，把小船按图示的方向放在水面上，闭合开关，最后静止时“船头”最终指北的是( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】 A.线圈上电流方向向右，根据安培定则可知，上端为N极，而不是船头指北，故A不合题意； B.线圈上电流方向向右，根据安培定则可知，船头为N极，则船头指北，故B符合题意； C.线圈上电流向左，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，即下端向北，故C不合题意； D.线圈上电流向左，根据安培定则可知，电磁铁的左端为N极，即船尾向北，故D不合题意。 课 堂 小 结 一、直线电流的磁场 1、电流的磁效应（电生磁） （1）直线电流周围存在磁场。 （2）电流的磁场方向跟电流的方向有关。 2、直线电流的磁场 （1）通电直导线周围的磁场是以直导线上各点为圆心的同心圆。 （2）同心圆都在与导线垂直的平面内。 （3）距离直线电流越近，磁场越强，反之越弱。 3、安培定则（右手螺旋定则） （1）作用：判断磁场方向与电流方向的关系。 （2）方法 ①用右手握住导线，拇指伸直，四指弯曲； ②让大拇指所指的方向跟电流方向一致； ③弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕方向。 二、通电螺线管的磁场 1、通电螺线管的磁场 （1）通电螺线管周围的磁场分布与条形磁体的磁场很相似。 （2）改变电流方向，螺线管的磁极也会发生改变。 （3）带有铁芯的通电螺线管叫做电磁铁。 2、利用安培定则（右手螺旋定则）判定磁场方向与电流方向的关系 ①用右手握螺线管； ②让四指弯向螺线管中的电流方向； ③大拇指所指的那一端就是通电螺线管的北极。 板 书 设 计 作 业 设 计 反 思 评 价 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$