第二节 电流周围的磁场（导学案）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

该初中物理导学案聚焦“电流周围的磁场”，核心涵盖奥斯特实验现象与结论、电流磁效应、通电直导线和螺线管的磁场分布及右手螺旋定则。通过演示实验观察小磁针偏转、自主预习问题链，衔接磁场知识，搭建从现象到规律的学习支架。 突出科学探究与思维培养，“探究新知”设演示观察与学生实验设计，引导提出猜想、分析现象，落实科学探究要素。问题链与归纳总结环节强化科学思维，定则应用结合例题分层训练，助力物理观念建构与应用能力提升。

二、电流周围的磁场 （导学案） 【学习目标】 1．能准确表述奥斯特实验的现象和结论，认识电流周围存在磁场，揭示了电与磁之间的联系； 2．参与模拟奥斯特实验的探究过程，学会观察实验现象，并根据现象分析电流与磁场的关系； 3．通过探究和分析，培养观察现象、归纳总结物理规律的逻辑思维能力。 【学习重点】 奥斯特实验的现象和结论（电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关）。 【学习难点】 右手螺旋定则的灵活应用（尤其是通电螺线管电流方向与磁极的对应关系）。。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．电流周围存在磁场的现象称为电流的 效应。—— 实验。 2．在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列 。 3．通电螺线管周围的磁场与 磁体周围的磁场相似； 4．磁场的方向与 的方向有关。 5．安培定则：用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向关系的法则称为 螺旋定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。右手螺旋定则又叫 定则。 【探究新知】 探究一、电流的磁效应 （一）通电直导线周围的磁场 【演示与观察】如图17．2-1所示，可自由转动的小磁针处于静止状态，导线AB平行放置在小磁针的正上方。闭合开关，当电流通过导线时，观察小磁针的偏转情况；断开开关时，观察小磁针的偏转情况。这一现象说明了什么? 改变通过导线AB的电流方向，再次观察小磁针的偏转情况。这一现象又说明了什么? 【提示】①通电以前，要让导线和小磁针均处于南北方向，减少地磁场的影响。 ②给导线通电时间要短。因为实验时采用短路的形式获得瞬间的较大电流，使实验现象更明显。 1． 电流的磁效应 实验表明：通电导线周围存在磁场，其方向与电流方向有关。 电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，这是丹麦物理学家奥斯特在1820年首先发现的。后来，人们把这个实验称为奥斯特实验。 2． 通电直导线周围的磁场分布 研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。 探究二、通电螺线管周围的磁场 （一）螺线管 在研究电流的磁场时，一根导线产生的磁性太弱，若将导线绕成螺线管（也叫线圈）可以使磁性增强。 几种螺线管： 螺线管示意图 （二）通电螺线管周围的磁场分布 【探究实验】如图17．2-2所示，用铜导线穿过一块硬板绕成螺线管，在硬板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击硬板，观察铁屑的分布情况。通电螺线管周围的磁场分布与哪种磁体周围的磁场分布相似? （三）学生实验：探究通电螺线管外部磁场的方向 【提出问题】把通电螺线管看作一个条形磁体，通电螺线管的两端相当于两个磁极，它两端磁极的极性与螺线管中电流的方向有关吗? 针对这一问题，提出你的猜想与假设。 （1）通电螺线管周围的磁场可能与 磁体周围的磁场相似； （2）磁场的方向可能与 的方向有关。 【收集证据】根据你的猜想与假设，利用下面提供的实验器材，设计实验与制订方案，进行实验，并记录数据。 1．实验器材：绕线方向不同的螺线管、带支架的小磁针、滑动变阻器、电源、开关、导线等，如图17.2-3所示。 2．设计实验：先思考下面的问题，然后设计实验方案。 （1）怎样描述通电螺线管中电流的方向? （2）怎样改变通电螺线管中的电流方向? （3）怎样判断通电螺线管两端磁极的极性? 3．进行实验：根据设计的实验方案进行实验，并将小磁针的N极在图17.2-4中标出。 4．实验现象： 【分析论证】由图17.2-4中记录的实验现象可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似；通电螺线管两端磁极的极性跟螺线管中电流的方向有关。 （四）右手螺旋定则 【做一做】如图17.2-5所示，用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，记录拇指所指方向。用小磁针确定拇指所指一端磁极的极性。 【交流与评估】用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向的关系的优点是什么? 用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向关系的法则称为右手螺旋定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。右手螺旋定则又叫安培定则。 【阅读与拓展】奥斯特与“电流的磁效应”的发现 17世纪初，吉尔伯特(William Gilbert,1544—1603)在研究电现象和磁现象后，断言电和磁是两种截然不同的现象，没有什么一致性。之后，人们普遍认为电和磁不会有关系。 奥斯特坚信自然界各种力具有统一性，并开始研究电与磁的统一性。经反复验证，他于1820年向科学界宣布了“电流的磁效应”,这轰动了欧洲的物理学界。人们本来以为毫不相关的两种现象，竟有这样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口，各国科学家纷纷转向电与磁的研究。 （五）安培定则的应用 1．已知通电螺线管中电流的方向，判断螺线管两端的极性 标出螺线管上的电流方向； 用右手握住螺线管，让弯曲四指指向螺线管中电流的方向； 大拇指所指的那端就是螺线管的N极。 2．已知已知通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向 先用右手握住螺线管，大拇指指向N极； 弯曲四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； 按照四指弯曲的方向在螺线管上标出电流方向。 【例题1】判断下面螺线管中的N极和S极： 【例题2】判断螺线管中的电流方向. 【例题3】如图所示，按照小磁针N极所示方向标出通电螺线管磁感线方向和电源的“+”、“-”极。 【课堂总结】 二、电流周围的磁场 【课堂练习】 1. 如图所示是著名的奥斯特实验。 （1）实验探究的是通电导线周围是否存在_________。 （2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的_______极. （3）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，这表明通电导线周围磁场的方向与________的方向有关. （4）实验中小磁针的作用是____________。 2. 在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_______，通过小磁针静止时_______极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与_________有关. 3. 如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是（ ） A.小磁针A B.小磁针B C.小磁针C D.小磁针D 4. 如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ） A. N，S，N，N B. S，N，S，S C. S，S，N，S D. N，N，S，N 5. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，小明进行了如下操作： （1）如图所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑． ①由图可知通电螺线管的磁场与_____________相似． ②放入小磁针的作用：__________________. （2）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状__________(选填“没有改变”或“发生改变”)，小磁针指向与原来________(选填“相同”或“相反”)． 6. 在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中： ①小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是___________________________； ②闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在_________； ③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是_______________________________________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 二、电流周围的磁场 （导学案） 【学习目标】 1．能准确表述奥斯特实验的现象和结论，认识电流周围存在磁场，揭示了电与磁之间的联系； 2．参与模拟奥斯特实验的探究过程，学会观察实验现象，并根据现象分析电流与磁场的关系； 3．通过探究和分析，培养观察现象、归纳总结物理规律的逻辑思维能力。 【学习重点】 奥斯特实验的现象和结论（电流周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关）。 【学习难点】 右手螺旋定则的灵活应用（尤其是通电螺线管电流方向与磁极的对应关系）。。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。——奥斯特实验。 2．在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。 3．通电螺线管周围的磁场与条形磁体周围的磁场相似； 4．磁场的方向与电流的方向有关。 5．安培定则： 用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向关系的法则称为右手螺旋定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。右手螺旋定则又叫安培定则。 【探究新知】 探究一、电流的磁效应 （一）通电直导线周围的磁场 【演示与观察】如图17．2-1所示，可自由转动的小磁针处于静止状态，导线AB平行放置在小磁针的正上方。闭合开关，当电流通过导线时，观察小磁针的偏转情况；断开开关时，观察小磁针的偏转情况。这一现象说明了什么? 改变通过导线AB的电流方向，再次观察小磁针的偏转情况。这一现象又说明了什么? 【提示】①通电以前，要让导线和小磁针均处于南北方向，减少地磁场的影响。 ②给导线通电时间要短。因为实验时采用短路的形式获得瞬间的较大电流，使实验现象更明显。 1． 电流的磁效应 实验表明：通电导线周围存在磁场，其方向与电流方向有关。 电流周围存在磁场的现象称为电流的磁效应，这是丹麦物理学家奥斯特在1820年首先发现的。后来，人们把这个实验称为奥斯特实验。 2． 通电直导线周围的磁场分布 研究表明，通电直导线周围的磁场分布如图所示，在垂直于通电直导线的平面内，它的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆。 探究二、通电螺线管周围的磁场 （一）螺线管 在研究电流的磁场时，一根导线产生的磁性太弱，若将导线绕成螺线管（也叫线圈）可以使磁性增强。 几种螺线管： 螺线管示意图 （二）通电螺线管周围的磁场分布 【探究实验】如图17．2-2所示，用铜导线穿过一块硬板绕成螺线管，在硬板上均匀地撒一些铁屑，给螺线管通电后，轻轻敲击硬板，观察铁屑的分布情况。通电螺线管周围的磁场分布与哪种磁体周围的磁场分布相似? （三）学生实验：探究通电螺线管外部磁场的方向 【提出问题】把通电螺线管看作一个条形磁体，通电螺线管的两端相当于两个磁极，它两端磁极的极性与螺线管中电流的方向有关吗? 针对这一问题，提出你的猜想与假设。 （1）通电螺线管周围的磁场可能与条形磁体周围的磁场相似； （2）磁场的方向可能与电流的方向有关。 【收集证据】根据你的猜想与假设，利用下面提供的实验器材，设计实验与制订方案，进行实验，并记录数据。 1．实验器材：绕线方向不同的螺线管、带支架的小磁针、滑动变阻器、电源、开关、导线等，如图17.2-3所示。 2．设计实验：先思考下面的问题，然后设计实验方案。 （1）怎样描述通电螺线管中电流的方向? 从一端的导线流入，近多次环绕，再从另一端流出。 （2）怎样改变通电螺线管中的电流方向? 把电池的正负极的接线对调 （3）怎样判断通电螺线管两端磁极的极性? 把小磁针放在通电螺线管的两端，根据小磁针静止时N极的指向判断螺线管的磁场方向 3．进行实验：根据设计的实验方案进行实验，并将小磁针的N极在图17.2-4中标出。 4．实验现象： 【分析论证】由图17.2-4中记录的实验现象可知，通电螺线管外部的磁场与条形磁体周围的磁场相似；通电螺线管两端磁极的极性跟螺线管中电流的方向有关。 （四）右手螺旋定则 【做一做】如图17.2-5所示，用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，记录拇指所指方向。用小磁针确定拇指所指一端磁极的极性。 【交流与评估】用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向的关系的优点是什么? 用右手判断通电螺线管两端磁极的极性与螺线管中电流方向关系的法则称为右手螺旋定则，即用右手握住螺线管，让四指弯曲且四指与螺线管中电流的方向一致，拇指与四指垂直，则拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。右手螺旋定则又叫安培定则。 【阅读与拓展】奥斯特与“电流的磁效应”的发现 17世纪初，吉尔伯特(William Gilbert,1544—1603)在研究电现象和磁现象后，断言电和磁是两种截然不同的现象，没有什么一致性。之后，人们普遍认为电和磁不会有关系。 奥斯特坚信自然界各种力具有统一性，并开始研究电与磁的统一性。经反复验证，他于1820年向科学界宣布了“电流的磁效应”,这轰动了欧洲的物理学界。人们本来以为毫不相关的两种现象，竟有这样奇妙的关系。这个发现成了近代电磁学的突破口，各国科学家纷纷转向电与磁的研究。 （五）安培定则的应用 1．已知通电螺线管中电流的方向，判断螺线管两端的极性 标出螺线管上的电流方向； 用右手握住螺线管，让弯曲四指指向螺线管中电流的方向； 大拇指所指的那端就是螺线管的N极。 2．已知已知通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向 先用右手握住螺线管，大拇指指向N极； 弯曲四指所指的方向就是螺线管中电流的方向； 按照四指弯曲的方向在螺线管上标出电流方向。 【例题1】判断下面螺线管中的N极和S极： 【答案】 【解析】 右手握住 螺线管 四指指向 电流方向 大拇指指出 螺线管的N极 【例题2】判断螺线管中的电流方向. 【答案】 【解析】 右手握住螺线管，大拇指指向N极 四指指向电流方向 标出电流方向 【例题3】如图所示，按照小磁针N极所示方向标出通电螺线管磁感线方向和电源的“+”、“-”极。 【答案】 【解析】标出螺线管的右端为S极（左端为N极）；右手握住螺线管，拇指指向其N极，则四指指向电流绕向（在正面向上）；标出电源正、负极。 【课堂总结】 二、电流周围的磁场 【课堂练习】 1. 如图所示是著名的奥斯特实验。 （1）实验探究的是通电导线周围是否存在_________。 （2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的_______极. （3）接通电路后，观察到小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，这表明通电导线周围磁场的方向与________的方向有关. （4）实验中小磁针的作用是____________。 【答案】磁场 电流 检验磁场是否存在 【解析】（1）实验探究的是通电导线周围是否存在磁场.（2）实验前小磁针的N极应指向地磁场的S极；（3）接通电路后，小磁针发生偏转，改变导线中的电流方向，小磁针偏转方向也发生改变，表明通电导线周围磁场的方向与电流的方向有关.（4）实验中小磁针的作用是检验磁场是否存在。 2. 在探究“通电螺线管外部磁场的方向”的实验中，如图所示，闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有_______，通过小磁针静止时_______极的指向确定该点磁场方向，调换电源正负极，小磁针偏转方向改变，说明磁场方向与_________有关. 【答案】磁场 N 电流方向 【解析】闭合开关，小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围有磁场；通过小磁针静止时N极的指向，可确定该点的磁场方向；调换电源正负极，即改变电流方向，小磁针偏转方向也改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 3. 如图所示，闭合开关S，A、B、C、D四个小磁针静止时指向正确的是（ ） A.小磁针A B.小磁针B C.小磁针C D.小磁针D 【答案】磁场 N 电流方向 【解析】根据电源的正、负极在图上标出通电螺线管中的电流方向；根据电流方向，利用安培定则判断通电螺线管左端为N极，右端为 S极。 根据磁体周围的磁感线从N极出发回到S极，画出磁体周围的磁感线。磁场中任一点处小磁针静止时北极指向和该点的磁感线方向一致，所以小磁针A的N极应向左，小磁针B的N极应指向右上方，小磁针C的N极应指向右下方，小磁针D的N极应向左。只有小磁针C的指向正确。 故选C。 4. 如图所示，甲、乙为条形磁体，中间是通电螺线管，虚线是表示磁极间磁场分布情况的磁感线。则可以判断图中A、B、C、D四个磁极依次是（ ） A. N，S，N，N B. S，N，S，S C. S，S，N，S D. N，N，S，N 【答案】D 【解析】先判断通电螺线管的左端B为N极，右端C为S极；根据甲与螺线管间的磁感线的形状可以判断是同名磁极的磁场，所以A为N极；根据C与D间的磁感线可知是异名磁极，所以D为N极。 所以ABC错误，选项D正确。 5. 在“探究通电螺线管外部的磁场分布”实验中，小明进行了如下操作： （1）如图所示，在螺线管的两端各放一个小磁针，并在硬纸板上均匀地撒满铁屑． ①由图可知通电螺线管的磁场与_____________相似． ②放入小磁针的作用：__________________. （2）改变电流方向，小明发现，铁屑的分布形状__________(选填“没有改变”或“发生改变”)，小磁针指向与原来________(选填“相同”或“相反”)． 【答案】条形磁体 确定通电螺线管的磁极 没有改变 相反 【解析】①由图可知通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似； ②放入小磁针的作用是确定通电螺线管的磁极。 （2）改变电流方向，不会改变铁屑的分布形状，但小磁针指向与原来相反。 6. 在“探究通电螺线管外部磁场”的实验中： ①小明将小磁针放在螺线管周围不同的位置如图（a）所示，放小磁针的目的是___________________________； ②闭合开关后观察到如图（b）所示的现象，说明通电螺线管周围存在_________； ③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，你怎样验证，方法是_______________________________________。 【答案】确定通电螺线管周围磁场的方向 磁场 改变螺线管中的电流方向，观察小磁针的指向变化情况。 【解析】 ①因为小磁针放入磁场中，小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中使用小磁针是为了确定通电螺线管周围磁场的方向。 ②闭合开关后观察到小磁针按一定的规律发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。 ③通电螺线管周围的磁场方向和电流方向有关，验证方法是改变螺线管中电流方向，观察小磁针的指向变化情况。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $