18.2《探究：通电螺线管外部磁场的方向》课时教案-2025--2026学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理教案聚焦通电螺线管外部磁场分布规律及右手螺旋定则，以奥斯特实验科学史为导入，通过动画视频引发兴趣，衔接前序磁场概念，为后续电磁铁学习搭建支架。 突出核心素养导向，采用铁屑与小磁针双轨实验验证磁场分布，结合自制电磁铁动手活动，培养科学探究与模型建构能力，为教师提供情境化教学方案，助力学生深化物理观念与实践创新。

18.2《探究：通电螺线管外部磁场的方向》课时教案 学科 初中物理 年级册别 九年级全一册 共1课时 教材 沪科版九年级物理全一册 第十八章 第二节 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节课是“磁及其相互作用”单元的核心内容之一，聚焦于通电螺线管外部磁场的分布规律与方向判断方法。教材以奥斯特实验为切入点，引导学生从电流产生磁场的现象出发，通过实验探究通电螺线管外部磁场的特征，最终归纳出其与条形磁体相似的磁场结构，并引入右手螺旋定则（安培定则）作为判断磁极方向的关键工具。该部分内容承前启后，既是对前序“磁场基本概念”的深化，也为后续学习电磁铁、电动机等知识奠定基础。 学情分析 九年级学生已具备一定的电学和磁学基础知识，如电流、磁场方向、小磁针偏转等概念，但对“电生磁”这一抽象现象理解仍较模糊。部分学生在空间想象能力上存在短板，难以直观把握磁场的立体分布。此外，学生虽能操作简单电路，但在实验设计、变量控制及结论归纳方面经验不足。因此，在教学中需借助可视化手段（铁屑分布图、小磁针指向）增强感知，通过任务驱动式探究激发兴趣，强化合作交流与科学推理能力。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确描述通电螺线管外部磁场的分布特点，理解其与条形磁体磁场的相似性。 2. 能运用右手螺旋定则判断通电螺线管的N极和S极位置，掌握电流方向与磁极关系的规律。 科学思维 1. 能基于实验现象提出猜想，设计对比实验验证假设，发展逻辑推理与归纳能力。 2. 能通过观察铁屑排列和小磁针指向，建立“磁场方向=切线方向”的空间模型，提升抽象建模能力。 科学探究 1. 能独立完成“探究通电螺线管外部磁场方向”的实验操作，规范连接电路并记录数据。 2. 能在教师引导下优化实验方案，如改变电流方向、匝数等因素，分析影响磁场强度的因素。 科学态度与责任 1. 能体会奥斯特发现“电生磁”的科学精神，感受科学家敏锐观察能力的重要性。 2. 能关注电磁铁在生活中的广泛应用，增强科技服务于社会的责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 通电螺线管外部磁场的分布规律及其与条形磁体的相似性。 2. 右手螺旋定则的应用与判断方法。 难点 1. 理解“磁场方向由电流方向决定”这一抽象关系，突破空间想象障碍。 2. 在实验中准确判断磁极位置并正确标注，避免因电流方向误判导致结果错误。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑、小磁针、电池、铁钉、漆包线、纸筒、大头针、多媒体课件 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，点燃好奇之火 【5分钟】 一、创设情境：揭开“电与磁”的神秘面纱 （一）、讲述奥斯特传奇故事，引发认知冲突 1. 教师播放一段动画视频：1820年，丹麦物理学家奥斯特在课堂上演示电流实验时，无意间发现通电导线附近的磁针发生了微弱偏转。他没有忽视这一细节，而是反复实验，最终证实了“电流周围存在磁场”这一划时代发现。 2. 提问引导：同学们，如果你们当时在现场，会注意到这个微小变化吗？为什么奥斯特能发现它？ 3. 深入追问：既然一根导线能产生磁场，那么如果我们把导线绕成一圈圈的线圈——也就是螺线管，它的磁场又会是什么样子？会不会更强？方向如何确定？ 4. 引出课题：今天，我们就化身“小小科学家”，一起走进实验室，亲手探究“通电螺线管外部磁场的方向”！ 二、明确任务：我们是一支科学探索队 （一）、组建探究小组，分配角色 1. 将全班分为6个小组，每组4人，分别担任“实验员”“记录员”“观察员”“汇报员”四个角色。 2. 明确任务卡内容： - 实验目标：探究通电螺线管外部磁场的分布特点与方向； - 核心问题：磁场形状像什么？磁极在哪端？如何用右手判断？ 3. 发放“科学探索任务书”（含实验流程图、记录表格、安全提示），要求各组组长领取并传阅。 4. 强调实验纪律：严禁直接用手触碰带电导线，必须先断开开关再调整线路。 1. 观看奥斯特实验短视频，专注聆听科学家的故事。 2. 思考教师提出的开放性问题，积极发言表达观点。 3. 分组讨论，理解任务目标，明确个人职责。 4. 领取任务书，阅读实验要求，准备进入实验状态。 评价任务 倾听专注：☆☆☆ 小组协作：☆☆☆ 问题意识：☆☆☆ 设计意图 以真实科学史为背景，构建“发现—质疑—探究”的学习路径，激发学生的科学使命感。通过角色分工促进全员参与，提升团队协作能力，同时培养严谨的实验习惯。 实验探究，探秘磁场之形 【15分钟】 一、实验一：撒铁屑，绘制磁场轮廓 （一）、指导安装装置，强调安全操作 1. 教师示范：将螺线管固定在有机玻璃板上，确保线圈紧密无松动；在玻璃板表面均匀撒满细铁屑，厚度约一层。 2. 强调操作要点： - 必须使用绝缘导线，防止短路； - 闭合开关前检查电路是否完整，避免接错正负极； - 通电瞬间轻敲玻璃板，使铁屑受振动而自由移动，形成清晰图案。 3. 提醒注意事项： - 通电时间不宜过长，防止线圈发热损坏； - 实验结束后立即断开开关，冷却后再清理铁屑。 二、实验二：用小磁针，追踪磁场方向 （一）、布置观察任务，引导系统记录 1. 指导各组将小磁针依次放置在螺线管不同位置：左端、右端、中部上方、侧面等区域。 2. 要求记录以下信息： - 未通电时小磁针的原始指向（通常为南北方向）； - 闭合开关后小磁针N极的偏转方向； - 是否有明显规律？ 3. 设置对比实验：改变电流方向（调换电源正负极），重复上述步骤，观察磁针偏转是否反转。 4. 教师巡视指导，重点关注电路连接是否正确、铁屑是否均匀分布、小磁针是否稳定。 5. 鼓励学生用手机拍摄铁屑分布图像，用于后续分析。 三、实验三：多组对比，发现规律 （一）、组织小组间交流，提炼共性结论 1. 请每组派代表展示铁屑形成的图案照片或手绘草图。 2. 引导学生比较不同小组的结果： - 铁屑排列是否都呈“两端密、中间疏”的纺锤状？ - 是否有明显的“北极”与“南极”集中区？ 3. 引导归纳： - 通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体极为相似； - 一端为N极，另一端为S极，且磁极位置与电流方向有关。 4. 教师板书关键结论：“通电螺线管外部磁场与条形磁体相似”。 1. 按照教师指导，组装实验装置，确保安全连接。 2. 通电并轻敲玻璃板，观察铁屑动态分布，记录形态特征。 3. 使用小磁针分点测试磁场方向，详细填写记录表。 4. 改变电流方向后再次实验，对比两次结果差异。 评价任务 实验规范：☆☆☆ 数据准确：☆☆☆ 观察细致：☆☆☆ 设计意图 通过“铁屑+小磁针”双轨验证法，实现宏观与微观双重感知。让学生亲历“观察—记录—比较—归纳”的完整科学过程，培养实证精神。多组数据对比强化结论可靠性，体现科学的可重复性原则。 规律建构，掌握判断之钥 【10分钟】 一、揭示秘密：右手螺旋定则的诞生 （一）、展示图示，讲解定则原理 1. 教师投影图18-18，清晰标注右手姿势： - 用右手握住螺线管； - 四指弯曲方向与电流方向一致； - 大拇指所指方向即为通电螺线管的N极。 2. 用彩色粉笔在黑板上动态演示三种不同电流方向下的判断过程： - 电流从左向右流入时，N极在右端； - 电流从右向左流入时，N极在左端； - 电流方向反转，N极随之反转。 3. 提问互动： - 为什么不能用左手？ - 如果四指方向与电流相反，会怎样？ 4. 强调：该定则是国际通用标准，不可随意更改。 二、实战演练：快速判断磁极位置 （一）、出示练习题，开展即时训练 1. 在黑板上画出三个不同方向的螺线管电流流向，要求学生举手抢答N极位置。 2. 出示习题：如图18-22(a)(b)(c)，根据小磁针指向，判断通电螺线管中电流方向。 - 提示：先根据小磁针N极指向确定磁场方向，再反推电流方向。 3. 学生上台板演，教师点评纠错。 4. 延伸思考：若将螺线管拆开成直导线，是否还能用右手定则？ 5. 引导学生理解：右手定则适用于环形或螺旋形导体，不适用于直线导线。 1. 认真观看教师演示，理解右手定则的操作步骤。 2. 积极参与抢答，尝试独立判断N极位置。 3. 在练习纸上完成图18-22的填空任务，提交答案。 4. 思考教师提出的延伸问题，进行小组讨论。 评价任务 判断正确：☆☆☆ 操作熟练：☆☆☆ 思维敏捷：☆☆☆ 设计意图 将抽象规则具象化，通过视觉化演示降低认知难度。设置阶梯式练习题，实现“理解—应用—迁移”三级跃迁。通过反向思维训练，深化对定则本质的理解，避免机械记忆。 应用拓展，链接真实世界 【8分钟】 一、揭秘生活：电磁铁的奇妙应用 （一）、展示实物图片，引发兴趣共鸣 1. 教师展示电磁起重机、电铃、磁浮列车、继电器等设备的照片。 2. 提问：这些设备中都藏着一个共同的秘密武器——电磁铁！它是怎么工作的？ 3. 以电磁起重机为例，逐步解析工作流程： - 接通电源 → 电磁铁产生磁性 → 吸起钢铁物品； - 切断电源 → 磁性消失 → 物品掉落。 4. 强调：电磁铁的优势在于“可控性”——通电有磁，断电无磁。 二、挑战任务：自制简易电磁铁 （一）、布置微型项目，激发创造热情 1. 发放材料包：铁钉、漆包线、电池、开关、大头针。 2. 任务要求： - 将漆包线紧密缠绕在铁钉上，至少20圈； - 连接电池与开关，合上开关，测试能否吸起大头针； - 改变电流方向，观察吸力是否变化？ 3. 鼓励学生尝试增加线圈匝数或更换铁芯材质，比较效果。 4. 提醒：实验时间不超过3分钟，注意防烫伤。 1. 观察电磁设备图片，思考其工作原理。 2. 分组动手制作简易电磁铁，体验“通电生磁”的神奇。 3. 测试吸力，记录现象，尝试改变参数观察变化。 4. 小组分享制作心得，交流改进方法。 评价任务 动手能力：☆☆☆ 创新思维：☆☆☆ 应用意识：☆☆☆ 设计意图 从实验室走向生活，让学生认识到物理知识并非孤立理论，而是解决实际问题的强大工具。通过“做中学”强化知识内化，培养工程思维与实践创新能力，落实“从物理走向社会”的核心素养导向。 总结升华，种下科学种子 【7分钟】 一、回顾旅程：我们的科学发现之旅 （一）、引导学生梳理知识脉络 1. 请学生回顾本节课经历了哪些环节？ - 从奥斯特发现电生磁 → 探究螺线管磁场 → 发现右手定则 → 应用于生活。 2. 提问总结： - 通电螺线管外部磁场像什么？ - 如何判断N极？ - 电磁铁有什么优点？ 3. 教师用思维导图板书知识结构： - 电 → 磁（奥斯特） - 螺线管 → 类似条形磁体 - 右手定则 → 判断磁极 - 电磁铁 → 控制性强 二、拓展思考：未来科学家的使命 （一）、提出开放性问题，激发持续探究 1. 提问：如果我们将多个螺线管串联或并联，磁场会更强大吗？如何增强电磁铁的吸引力？ 2. 鼓励学生课后查阅资料，了解超导电磁铁、磁悬浮列车的最新进展。 3. 布置延伸任务：撰写一篇《假如没有电磁铁的世界》的小论文，字数不少于200字。 1. 回顾实验过程，复述关键知识点。 2. 参与师生共同构建的知识树，加深记忆。 3. 思考教师提出的开放性问题，萌发进一步探究兴趣。 4. 记录课后任务，准备课外拓展。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 思维拓展：☆☆☆ 学习热情：☆☆☆ 设计意图 通过结构化总结帮助学生建立系统认知，实现知识网络化。以“未来科学家”身份激励学生，将课堂学习延伸至课外，培养终身学习意识和科学责任感。 作业设计 一、实验报告撰写 请根据本节课实验过程，完成一份完整的实验报告，包括以下内容： 1. 实验目的：探究通电螺线管外部磁场的分布特点与方向； 2. 实验器材：螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑、小磁针； 3. 实验步骤（简要描述）： - 将螺线管固定在玻璃板上，均匀撒铁屑； - 连接电路，闭合开关，轻敲玻璃板，观察铁屑分布； - 放置小磁针于不同位置，记录N极指向； - 改变电流方向，重复实验； 4. 实验现象记录： - 铁屑分布图（可手绘或拍照粘贴）； - 小磁针偏转方向记录表； 5. 实验结论： - 通电螺线管外部磁场分布与条形磁体相似； - 磁极方向与电流方向有关； - 可用右手螺旋定则判断N极。 二、选择题巩固 1. 下列说法中能使通电螺线管的N、S极位置互换的选项是（ ） A. 把线圈的匝数增加1倍 B. 改变电流的方向 C. 把电流大小减小一半 D. 开关断开后重新闭合 2. 关于通电螺线管的磁场，下列说法正确的是（ ） A. 磁感线从S极发出，回到N极 B. 磁感线是真实存在的曲线 C. 外部磁场与条形磁体相似 D. 磁极方向与电流方向无关 三、作图题 3. 在图18-22中，根据小磁针指向，标出通电螺线管中的电流方向。 （a）_________ （b）_________ （c）_________ 四、简答题 4. 为什么电磁铁在工业生产中被广泛应用？请列举两个具体应用场景，并说明其优势。 5. 如果你有一根漆包线、一个铁钉、一个电池和一个开关，如何判断电池的正负极？请写出你的实验步骤。 【答案解析】 一、实验报告撰写 （略，学生自行完成） 二、选择题巩固 1. B 2. C 三、作图题 3. （a）电流从左向右；（b）电流从右向左；（c）电流从左向右 四、简答题 4. 电磁铁具有“通电有磁、断电无磁”的特性，便于远程控制和自动化操作。应用场景举例： - 电磁起重机：可自动吊装废钢铁，效率高、安全性好； - 电铃：通过电磁铁带动锤子敲击铃铛，实现声音提醒。 5. 实验步骤： - 将漆包线绕在铁钉上，制成螺线管； - 将螺线管两端分别连接未知极性的电池两极； - 用小磁针靠近螺线管一端，观察N极指向； - 若小磁针N极被吸引，则该端为S极，对应电源负极；反之为正极。 板书设计 第十八章 磁及其相互作用 第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向 一、奥斯特实验：电→磁 二、实验探究： 1. 铁屑分布 → 纺锤形 → 类似条形磁体 2. 小磁针偏转 → 方向随电流改变 三、右手螺旋定则： 右手握螺线管，四指→电流方向，大拇指→N极 四、电磁铁应用： ↑ 通电 → 有磁 → 吸物 ↓ 断电 → 无磁 → 放物 五、核心结论： 通电螺线管外部磁场与条形磁体相似，磁极方向由电流方向决定。 教学反思 成功之处 1. 以奥斯特故事导入，成功激发学生探究欲望，课堂气氛活跃。 2. 实验设计科学合理，铁屑与小磁针双验证，有效突破空间想象难点。 3. 右手定则教学采用“图示+动态演示+抢答”模式，学生掌握率高。 不足之处 1. 部分小组在连接电路时出现短路，需加强前期安全培训。 2. 个别学生对“电流方向”与“磁场方向”关系理解仍显模糊，需课后个别辅导。 3. 电磁铁应用拓展时间略紧，部分学生未能充分表达创意。 学科网（北京）股份有限公司 $