第三节 电流的磁场（表格式教学设计）物理新教材北师大版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电流的磁场核心知识，通过奥斯特实验揭示电流磁效应，探究直线电流与通电螺线管磁场分布及右手螺旋定则。导入环节以电与磁的联系疑问引发思考，衔接电现象、磁现象旧知，搭建认知支架。 此设计以科学探究为主线，通过5个分层实验（如奥斯特实验、螺线管磁场探究）培养科学思维，结合铁屑、小磁针具象化磁场模型。助力学生构建物理观念，提升实验操作与抽象思维能力，为教师提供清晰教学逻辑与分层练习支持。

第三节 电流的磁场（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第三节 电流的磁场 教学目标 物理观念 理解电流的磁效应，掌握直线电流、通电螺线管的磁场分布及右手螺旋定则 科学思维 通过实验归纳规律，建立“电→磁”的联系，运用模型法（磁感线）和归纳法分析磁场分布 科学探究 设计“奥斯特实验”“螺线管磁场探究”，学习控制变量法，分析实验现象推导结论 科学态度 与责任 了解奥斯特的探究历程，体会“偶然发现背后的必然（坚持实验）”，激发科学探究精神 教材分析 本节《电流的磁场》是电磁学知识体系的关键内容，承接上节 “电现象与磁现象的关联”，遵循 “现象→实验→规律→应用” 的逻辑线索展开。首先通过奥斯特实验揭示电流的磁效应，打破 “电与磁孤立” 的认知；再通过实验探究直线电流、通电螺线管的磁场分布，构建磁场的具象模型；最后引入右手螺旋定则，实现电流方向与磁极方向的定量判断。本节重点培养学生的实验探究能力和抽象思维，是连接电学与磁学应用的核心纽带，为后续电磁继电器、电动机等知识的学习奠定基础。 学情分析 九年级学生已具备电现象、磁现象的基础概念，通过生活中的电器对电流有感性认知，但对 “电流能产生磁场” 这一跨领域联系的理解存在困难。学生已掌握基础实验操作技能，对探究类实验充满兴趣，但在控制变量法、模型法的综合运用上仍需引导，尤其在右手螺旋定则的手势理解与方向对应上易出现误区，需要通过具象实验和分层练习帮助突破。 教学重点 奥斯特实验的结论、通电螺线管的磁场分布、右手螺旋定则的应用 教学难点 右手螺旋定则的手势理解与方向判断（电流方向↔磁极方向的对应关系） 教学准备 导线、小磁针、学生电源、铁屑、玻璃板、塑料管（或硬纸筒）、铁钉、开关、大头针 教学过程 导入新课 展示问题情境：电现象和磁现象有很多相似之处，带电体能吸引轻小物体，磁体能吸引磁性物体；电荷间、磁极间都能不接触产生相互作用。 【提问】电与磁之间有没有必然的联系？手电筒通电时为什么吸不动大头针？怎样才能让电流产生的磁场变强？通过新旧知识的关联和生活疑问引发思考，自然引入 “电流的磁场” 这一核心主题，激发探究兴趣。 学习新课 一、电流的磁效应磁场 课堂小实验 1：探究通电导线周围是否存在磁场 实验器材：导线、小磁针、学生电源、开关 实验步骤： 将导线水平架设在可自由转动的小磁针上方附近，使导线与小磁针平行，断开开关。 闭合开关，给导线通短时间的强电流，观察小磁针的运动情况；断开开关，记录现象。 更换小磁针位置，重复上述实验，验证现象的普遍性。 实验现象：通电后小磁针发生转动，断电后小磁针恢复静止。 【思考与提问】磁针转动说明了什么？（磁针受到了力的作用） 磁针未接触导线却受到力的作用，说明什么？（通电导线周围存在磁场） 【结论】奥斯特实验结论一：通电导线（电流）周围存在磁场，这种现象称为电流的磁效应。 课堂小实验 2：探究电流磁场方向与电流方向的关系 实验器材：导线、小磁针、学生电源、开关 实验步骤： 保持导线与小磁针的位置不变，闭合开关，记录小磁针 N 极的偏转方向。 对调电源正负极，改变导线中的电流方向，闭合开关，观察小磁针 N 极的偏转方向，记录现象。 实验现象：电流方向改变后，小磁针 N 极的偏转方向相反。 【结论】奥斯特实验结论二：电流周围的磁场方向与电流的方向有关。 科学窗：探究直线电流周围的磁场 实验器材：直导线、学生电源、小磁针、玻璃板、铁屑、开关 实验步骤： 操作一：让直导线竖直穿过水平纸面，在导线周围的水平纸面上均匀放置多个小磁针，通电后观察小磁针静止时 N 极的指向。 操作二：在导线周围的水平纸面上均匀撒些铁屑，轻敲纸面，观察铁屑的分布变化情况。 实验现象：小磁针 N 极指向呈环形分布，铁屑形成环形纹路。 【结论】通电直导线周围的磁场呈环形分布，改变电流方向，磁场方向也发生变化。 【典例1】如图所示，将一根通电直导线放在静止的小磁针正上方，且与小磁针平行。闭合开关后，下列说法正确的是（   ） A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针最容易发生偏转 B．实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场 C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针不会发生偏转 D．实验中改变电源的正、负极，小磁针的偏转方向不会发生改变 【答案】B 【详解】A．如果将导线沿东西方向放置，小磁针处的磁场沿南北方向，而小磁针自由静止时即指向南北方向，这样操作小磁针最不容易发生偏转，故A错误； B．磁场看不见，不方便观察其是否存在，实验中使用小磁针的作用是检测电流的周围是否有磁场，采用了转换法，故B正确； C．将小磁针移至直导线上方，通电后小磁针仍会发生偏转，且偏转的方向与原来不同，故C错误； D．实验中改变电源的正、负极，电流方向改变，小磁针的偏转方向会发生改变，故D错误。 故选B。 【典例2】如图是奥斯特实验的装置图，关于此实验，下列说法正确的是（     ） A．通电前，小磁针上方的导线应沿东西方向放置 B．改变导线中的电流方向，小碰针偏转的方向将发生改变 C．移走小磁针，通电导线周围的磁场消失 D．将导线断开，小磁针静止时N极将指向地磁场的北极 【答案】B 【详解】A．做奥斯特实验时，因为小磁针受地磁场的影响，静止时是南北指向，所以小磁针上方的导线应与小磁针平行，即导线应沿南北方向放置。这样方便观察导线通电后小磁针偏转的情况，故A错误； B．改变导线中的电流方向，即改变通电导体周围的磁场方向，小磁针偏转的方向将发生改变，故B正确； C．移走小磁针，通电导线周围的磁场依然存在，故C错误； D．将导线断开，导体周围的磁场也随之消失，小磁针静止时又恢复南北指向，其N极将指向地理的北极，也就是地磁场的南极，故D错误。 故选B。 【典例3】当小磁针自由静止时，它的极总是指向 （选填“南”或“北”）方，这是因为小磁针受到 的作用。如图甲所示，当给导线通电时，其下方的小磁针的N极向纸内偏转；如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，则小磁针的极将向纸 （选填“内”或“外”）偏转。 【答案】 北 地磁场 外 【详解】[1][2]地球本身是一个巨大的磁体，周围存在着地磁场。地磁场的南极在地理北极附近，地磁场的北极在地理南极附近。 根据磁极间的相互作用规律：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，当小磁针自由静止时，它的N极总是指向北方，这是因为小磁针受到地磁场的作用。 [3]N极向纸内偏转，说明通电导线周围存在磁场，如图乙所示，如果大量电子沿着水平方向由左向右飞过小磁针正上方，电流方向为从右向左，与图甲的电流流动方向相反，则小磁针旋转方向与图甲相反，N极向纸外。 学习新课 二、通电螺线管周围的磁场 【问题导入】既然电能生磁，为什么手电筒通电时吸不动大头针？（一根通电导线周围的磁场太弱） 【提问】怎样才能使电流的磁场变强呢？（增大电流、导线叠加） 课堂小实验 3：探究通电螺线管是否存在磁场 实验器材：通电螺线管（塑料管 + 导线绕制）、小磁针、学生电源、开关 实验步骤：将通电螺线管固定在水平桌面，在其周围不同位置（两端、侧面、中间）放置小磁针。 闭合开关，观察小磁针静止时 N 极的指向；断开开关，记录现象。 实验现象：小磁针发生偏转，说明通电螺线管周围存在磁场。 【结论】结论一：通电螺线管周围存在着磁场。 课堂小实验 4：探究通电螺线管磁场方向与电流方向的关系 实验器材：通电螺线管、小磁针、学生电源、开关 实验步骤： 保持小磁针与螺线管的位置不变，闭合开关，记录小磁针 N 极的指向。 对调电源正负极，改变电流方向，闭合开关，观察小磁针 N 极的指向变化。 实验现象：电流方向改变后，小磁针 N 极的指向相反。 【结论】结论二：通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 课堂小实验 5：探究通电螺线管外部磁场分布 实验器材：通电螺线管、玻璃板、铁屑、学生电源、开关实验步骤： 将通电螺线管放在水平桌面，上方覆盖一块玻璃板，在玻璃板上均匀撒上铁屑。 闭合开关，轻敲玻璃板，观察铁屑的排列情况。 实验现象：铁屑呈现与条形磁体相似的排列规律，两端密集，中间稀疏。 【结论】结论三：通电螺线管的外部磁场分布情况与条形磁体的磁场情况相似。 【典例4】小玲用铁屑、小磁针、条形磁体、蹄形磁铁、通电螺线管进行探究，实验现象如图所示，下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管外部的磁场与条形磁体的相似 B．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的相似 C．每个磁体周围的铁屑都是磁感线 D．丙图中通电螺线管的右端为S极 【答案】A 【详解】A．从图乙（条形磁体）和图丙（通电螺线管）可以看出，通电螺线管外部的磁场分布和条形磁体外部磁场分布类似，都有两个磁极，磁感线形状相似，故A正确； B．对比图甲（蹄形磁体）和图丙（通电螺线管），蹄形磁体磁场分布和通电螺线管外部磁场分布不同，蹄形磁体磁场集中在两极之间区域，通电螺线管磁场类似条形磁体，并非与蹄形磁体相似，故B错误； C．磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，铁屑是用来显示磁场分布的，铁屑不是磁感线，故C错误； D．根据同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引可知，图丙中通电螺线管的右端为N极，不是S极，故D错误。 故选A。 【典例5】如图甲所示的磁悬浮盆景，盆底有一个永磁体，底座内部有一个金属线圈，周围产生 。如图乙是通电线圈的工作电路图，通电后，电磁铁的上端为 极；由于磁极相对，利用同名磁极相互 的规律，盆景就会悬浮在底座上方。 【答案】 磁场 S 排斥 【详解】[1]通电导线周围有磁场，通电金属线圈周围产生磁场。 [2]如图乙是电磁铁的工作电路图，通电后，电流从螺线管上端流入，根据右手螺旋定则，电磁铁的上端为S极； [3]由于磁极相对，利用同名磁极相互排斥的规律，当排斥力与盆景总重力相等时，盆景就会悬浮在底座上方。 【典例6】在“探究通电螺线管外部的磁场分布”的实验中（图中小磁针的黑色一端为N极）： (1)在装有螺线管的硬纸板上均匀撒满铁屑，通电后铁屑被 ，这时轻敲纸板，观察到铁屑排列成如图甲所示的形状，经观察可知通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的相似； (2)在通电螺线管周围摆上小磁针，小磁针的指向如图乙所示，由此可知，电源右端为 极； (3)对调螺线管所接电源正、负极，周围小磁针的指向也随之对调，说明通电螺线管的极性与螺线管中的 有关。 【答案】(1) 磁化；条形；(2)正；(3)电流方向 【详解】（1）[1]铁屑在磁场中容易被磁化，在磁场中受力的作用，故可以用铁屑来反映通电螺线管周围的磁场分布。 [2]根据铁屑的形状可知，通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体的相似。 （2）如图乙，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为S极，左端为N极，根据右手螺旋定则，右手握住螺线管，大拇指指向N极，则四指弯曲的方向为电流的方向，则电源的右端为正极。 （3）将电源正、负极对调，电流方向发生改变，小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管的磁场改变，说明通电螺线管的磁场方向与电流方向有关。 学习新课 三、右手螺旋定则 【核心概念讲解】 右手螺旋定则：通电螺线管两端的磁极性质与电流方向的关系，可用右手螺旋定则来判定。 操作方法：用右手握住螺线管，让四指弯曲且与螺线管中电流的方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的 N 极。 实践活动：自制螺线管并验证右手螺旋定则 实验器材：塑料管（或硬纸筒）、导线、学生电源、小磁针、开关 实验步骤：用导线在塑料管上绕制两种不同绕法的螺线管，标注绕向。 用右手螺旋定则判断每种绕法下，通电后螺线管的 N 极和 S 极，做好标记。 将螺线管接入电路，闭合开关，用小磁针检验磁极判断是否正确。 改变螺线管的绕向或电源正负极，重复步骤 2、3，观察磁极变化。 【结论】通电螺线管的极性与电流方向和螺线管的绕法有关。 【典例7】如图所示，下列判断正确的是（　　） A．通电螺线管的右端为N极 B．电源右端为正极 C．小磁针右端为S极 D．通过小磁针的磁感线方向水平向右 【答案】D 【详解】A．磁体外部的磁感线从磁体N极出发，回到S极。图中螺线管右端磁感线“进入”，说明右端是S极，左端是N极，故A错误； B．螺线管左端是N极，根据安培定则，电流应从螺线管左端流入、右端流出，所以电源右端是负极，左端是正极，故B错误； CD．螺线管左端是N极，右端是S极，磁感线从左端指向右端，所以通过小磁针的磁感线方向水平向右。小磁针的北极与放入改点的磁场方向一致，则小磁针右端为N极，故C错误，D正确。 故选D。 【典例8】由图可知，通电螺线管的磁场方向与螺线管中的 有关；小明同学借助“右手螺旋定则”判定通电螺线管的磁极，大拇指所指的一端为该螺线管的 极。 【答案】 电流方向 N 【详解】[1]通电螺线管是利用电流的磁效应工作的，通电螺线管的磁场方向与螺线管中的电流方向有关。 [2]使用安培定则可以判断通电螺线管的磁极，右手的四指握住螺线管的时候，四指弯曲的方向为电流的方向，则大拇指指向N极方向。 【典例 9】根据图中小磁针静止时的指向，用箭头在A点标出通电螺线管磁感线的方向和电源左端的极性（“+”或“-”）。 【答案】 【详解】根据异名磁极相互吸引的规律可知，通电螺线管靠近小磁针S极的右端为N极，所以通电螺线管的左端是S极，磁感线的方向由N极到S极。 根据安培定则，伸出右手握住螺线管使大拇指指示通电螺线管的N极，则四指弯曲所指的方向为电流的方向，所以电流由螺线管的左端流入，即电源的左端为正极，电源右端是负极。如下图所示： 扩展阅读：奥斯特的探究历程 1.19 世纪初，丹麦物理学家奥斯特开始用实验的方法寻找电与磁之间的联系。 2.1820 年 4 月课堂上的意外发现：导线通电，小磁针偏转（此前实验因导线与磁针平行，未观察到）。 3.1820 年 7 月，奥斯特完成论文《论磁针的电流撞击试验》，正式向学术界公布了他的发现 —— 电流的磁效应。 课 堂 练 习 1.在探究“通电螺线管的磁场是什么样的”实验中，通电后观察小磁针a静止时N极的指向，轻敲纸板观察铁屑的排列情况，现象如图所示。下列说法正确的是（　　） A．通电螺线管外部的磁场与蹄形磁体的磁场一样 B．根据小磁针a的N极指向，可以判定通电螺线管的右端为S极 C．磁场中b点的磁场方向与小磁针a静止时N极指向相反 D．改变螺线管中电流的方向，能改变通电螺线管两端的极性 【答案】D 【详解】A．通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，而不是蹄形磁体，故A错误； B．小磁针a的N极指向右方，根据磁极间相互作用规律，通电螺线管的右端应为N极，故B错误； C．磁场中某点的磁场方向定义为该点小磁针静止时N极所指的方向，因此b点的磁场方向与小磁针a静止时N极指向相同，故C错误； D．通电螺线管的磁场方向与电流方向有关，改变螺线管中电流的方向，其两端的磁极极性会发生改变，故D正确。 故选D。 2.将两个通电螺线管按图示位置放置，A、B为相对的两个磁极，闭合开关S1、S2后，它们之间的磁感线分布如图所示。下列说法正确的是（　　） A．a端为电源的负极，B为螺线管S极 B．c端为电源的正极，A为螺线管S极 C．b端为电源的正极，B为螺线管N极 D．d端为电源的正极，A为螺线管N极 【答案】B 【详解】在磁体的外部，磁感线是从磁体的极出发，回到极，由图可知，左边螺线管B磁极为S极；根据安培定则可知，左边螺线管的电流方向是从左端往右，前面流入，则端为电源的正极，端为负极；右边螺线管A磁极为S极；根据安培定则可知，右边螺线管的电流方向是从左端往右，后面流入，则c端为电源的正极，d端为负极。故B正确，ACD错误。 故选B。 3.在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，在螺线管周围的不同位置放上小磁针，接通电路，小磁针静止时的指向如图所示，小磁针 极的指向就是该点的磁场方向，由此可知通电螺线管的右端是 极。把电池的正负极对调，再进行实验，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与 方向是否有关。 【答案】 N S 电流 【详解】[1][2]物理学规定，磁场中某一点小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向；由图可知，小磁针的N极指向通电螺线管的右端，由于异名磁极相互吸引，可知通电螺线管的右端是S极。 [3]把电池的正负极对调，这样就改变了通电螺线管中的电流方向，再进行实验，观察小磁针指向，目的是探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向是否有关。 4.如图甲所示，是一款悬浮台灯，上方灯泡内装有磁体，下方灯座内装有如图乙所示的电磁铁。通电后，灯泡悬浮在灯座上方，灯泡内的磁铁下端为 （选填“S”或“N”）极。 【答案】S 【详解】由图乙知，通电后，电流由电磁铁的上端流入，下端流出，根据安培定则知，电磁铁的下端为N极，上端为S极；灯泡能悬浮，是因为同名磁极相互排斥，灯泡中的磁体与产生磁场后的电磁铁相互排斥，电磁铁的上端为S极，则灯泡内的磁铁下端为S极。 5.实验小组同学用如图甲所示的装置探究通电螺线管外部磁场的方向与电流的方向是否有关，如图乙所示，仅将电源正负极对调后连入电路。（小磁针涂黑的一端是N极） (1)该实验通过小磁针静止时 极所指方向来判断通电螺线管外部磁场的方向。 (2)仅将电源正负极对调后连入电路的目的是为了改变通电螺线管中的 。 (3)根据图甲、乙所示的现象可以得出的结论是 。 (4)另一组同学发现他们的小磁针偏转不明显，为了增加通电螺线管的磁性，可行的操作是 （写出一种即可）。 【答案】(1)N；(2)电流方向；(3)通电螺线管外部磁场的方向与电流方向有关；(4)增加线圈匝数 【详解】（1）因为小磁针静止时N极指向和该点磁场方向相同，所以实验中通过小磁针静止时N极所指方向来判断通电螺线管外部磁场的方向。 （2）将电源正负极对调后连入电路，会使通电螺线管中的电流方向发生改变，这样就能探究通电螺线管外部磁场方向与电流方向的关系。 （3）当仅改变电源正负极，即改变电流方向时，观察到小磁针的偏转方向发生了改变，说明通电螺线管外部磁场的方向随电流方向的改变而改变。 （4）增加通电螺线管磁性的方法有多种，例如增加线圈匝数，在相同电流情况下，线圈匝数越多，磁性越强；或者增大电流，可通过调高电源电压或减小电路中的电阻等方式来实现。 6.（1）如图，在导线两端括号内标出所接的电源“+、﹣”极，以及小磁针的N极。 （2）如图，用箭头标出点磁感线的方向。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）在磁体外部，磁感线从磁体的N极出发，回到S极，因此通电螺线管的左端为N极，右端为S极；根据安培定则可知，电流从通电螺线管的右侧流入，左侧流出，因此导线左端为负极，导线右端为正极；同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引，因此小磁针的右端为N极。 如图 （2）由图中标示出的电流表的正负接线柱判断出电流的方向，可知，电流是从螺线管的左端流入，右端流出，根据安培定则可知，螺线管左端为S极，右端为N极，磁体外部磁感线的方向是从N极出发，回到S极，如图： 板 书 设 计 第三节 电流的磁场 一、电流的磁效应（奥斯特实验） 1.结论一：通电导线周围存在磁场 2.结论二：磁场方向与电流方向有关 3.直线电流磁场：环形分布 二、通电螺线管的磁场 4.磁场分布：与条形磁体相似 5.磁场方向：与电流方向有关 6.增强磁场的方法：增大电流、导线绕成螺线管 三、右手螺旋定则 7.操作：右手握螺线管，四指与电流方向一致 8.结论：大拇指指向 N 极 课 堂 小 结 第三节 电流的磁场 课 后 作 业 1.习题作业：完成课本“自我检测”剩余题目； 2.拓展作业：查阅电磁继电器的工作原理，绘制示意图并标注“螺线管、触点、弹簧”的作用； 3.实践作业：制作简易电磁铁：用导线绕铁钉，接电池，测试吸起铁钉的数量；改变电流大小或匝数，观察磁性变化。 教 学 反 思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $