第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向（表格式教学设计）物理沪科版2024九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦通电螺线管外部磁场方向，以奥斯特实验揭示电流磁效应，探究螺线管磁场特点及右手螺旋定则，延伸至电磁铁应用。通过电磁起重机、磁浮列车短视频导入，衔接简单磁现象，建立电与磁的联系。 此资料突出实验探究，如分组体验奥斯特实验、用铁屑和小磁针观察螺线管磁场，培养科学探究能力。采用转换法（铁屑显磁场）、归纳推理（总结磁场规律），落实科学思维。联系电磁起重机等生活应用，强化物理观念，助力学生建构知识，提升教师教学效率。

第二节 通电螺线管外部磁场的方向（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第二节 通电螺线管外部磁场的方向 教学 目标 物理观念 知道电流的磁效应，理解通电导体周围存在磁场且磁场方向与电流方向有关；了解通电螺线管外部磁场特点及磁极与电流方向的关系；认识电磁铁在生活中的应用。 科学思维 通过分析实验现象，归纳总结相关规律，培养逻辑推理能力；体会用铁屑、小磁针等推断磁场分布和方向的转换法。 科学探究 经历奥斯特实验和通电螺线管外部磁场探究实验，提升设计实验、操作及分析归纳能力；在自制电磁铁实验中，锻炼动手实践能力。 科学态度 与责任 养成认真严谨的科学态度，认识到物理知识与生活紧密联系，增强对物理学科的探索兴趣。 教材 分析 本节以奥斯特实验为切入点，揭示电流的磁效应，建立电与磁的联系，属于电磁学基础内容，与初中力学、能量等模块无直接关联，但为高中电磁学奠基。知识体系由现象观察（通电导线偏转小磁针）到规律探究（螺线管磁场分布），再到应用拓展（电磁铁），体现“现象—规律—应用”逻辑链。重点在于理解电流周围存在磁场及磁场方向与电流方向的关系，难点是右手螺旋定则的空间想象与应用。教学通过实验引导学生观察铁屑分布和小磁针偏转，借助类比法将通电螺线管与条形磁体对比，帮助学生建构磁场模型。学习活动中设计了模拟奥斯特实验、探究螺线管磁场、自制电磁铁等实践环节，促进学生动手能力与科学思维发展。目标定位为掌握电流磁效应、通电螺线管磁场特点及电磁铁应用，能用判断磁极。通过实验观察与归纳，达成对物理规律的理解与迁移，提升科学探究与工程思维素养。 学情分析 学生此前已了解简单磁现象及磁场的基本概念，但对电与磁的联系认知不足。此阶段学生逻辑思维能力有所发展，对实验探究有较高热情，但抽象思维仍在完善，处理复杂知识有难度。教材重难点在于理解电流的磁效应、探究通电螺线管磁场及应用右手螺旋定则判断磁极，还有电磁铁在生活中的应用原理。要求学生通过实验深入理解电与磁的关系，掌握相关规律并能分析电磁铁的应用场景，提升知识运用能力。 教学重点 通过奥斯特实验，理解通电导体周围存在磁场。 结合实验探究，掌握通电螺线管外部磁场的分布特点及方向判断方法。 教学重点 理解通电螺线管外部磁场与条形磁体磁场的相似性及其原因。 运用右手螺旋定则准确判断通电螺线管的磁极方向。 教学过程 教学活动 设计意图 导入新课 【情景提问】 1. 展示情境：播放 “电磁起重机吸放钢材”“磁浮列车悬浮行驶” 的短视频，提问： - “电磁起重机为什么能‘吸起’钢材，断电后又‘放下’？” - “磁浮列车没有轮子，为什么能悬浮在轨道上方？”2. 引出疑问：这些神奇现象都与 “电和磁的联系” 有关，电流真的能产生磁场吗？今天我们通过实验揭开其中的奥秘。电与磁之间有着怎样的联系？今天一起学习—电流的磁场。 从生活中熟悉的高科技应用切入，引发认知冲突，激发探究 “电与磁联系” 的兴趣。 学习新课 一、奥斯特实验 1.奥斯特实验 1. 奥斯特实验 （1）探究电与磁是否存在联系 ①如图所示，在小磁针上方平行地架一根导线，当导线通电和断电时，你观察到什么现象？能说明什么问题？ 改变电流方向，重复实验，又观察到什么现象？能说明什么问题？ ②实验现象与分析 实验中我们发现，接通电路，导线中有电流通过，小磁针发生偏转；断开电路，导线中无电流通过，小磁针恢复到原来的指向，不再发生偏转。这个现象表明，通电导体（也可说通电导线）周围存在着磁场。改变导线中电流的方向，小磁针偏转方向改变，说明通电导体周围磁场的方向与电流方向有关。 （2）探究归纳： ①通电导体周围存在着磁场； ②通电导体周围磁场的方向与电流方向有关。 【例1】历史上首先发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间联系的科学家是（　　） A．奥斯特 B．法拉第 C．安培 D．麦克斯韦 【答案】A 【详解】1820年丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应，即电流周围存在磁场，揭示了电和磁之间的联系。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例2】关于电磁学的知识，下列说法错误的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应 B．通电导体周围存在真实的磁感线 C．磁极间的相互作用都是通过磁场发生的 D．司南能指南北是因为受到地磁场的作用 【答案】B 【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，第一个发现了电与磁之间的联系，故A正确，不符合题意； B．通电导体周围存在磁场，磁感线是为了形象描述磁场而画出的线，磁感线是不存在的，故B错误，符合题意； C．同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引；磁极间的相互作用都是通过磁场发生的，故C正确，不符合题意； D．司南是磁体，司南能指南北是因为受到地磁场的作用，故D正确，不符合题意。 故选B。 【例3】下列有关电与磁的说法不正确的是（   ） A．奥斯特实验说明电流周围存在磁场 B．磁感线只是用来形象描述磁场的，并不真实存在 C．改变通电螺线管中电流的方向，可以改变通电螺线管的N、S极 D．磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针S极决定的 【答案】D 【详解】A．奥斯特实验中，当导线中有电流通过时，旁边的小磁针发生偏转，这一现象明确表明电流周围存在磁场，故A正确，不符合题意； B．磁感线是为了更形象、直观地描述磁场的分布情况而引入的假想曲线，并非真实存在，故B正确，不符合题意； C．通电螺线管的极性与电流方向有关，根据安培定则（右手螺旋定则），改变电流方向，能够改变通电螺线管的N、S极，故C正确，不符合题意； D．磁场中某点的磁场方向是由磁场本身决定的，可以用放在该点的小磁针N极的指向来表示，而不是由小磁针S极决定，故D错误，符合题意。 故选D。 通过分组实验让学生亲身体验 “电生磁” 的过程，避免概念灌输；结合历史背景，增强知识的人文内涵，落实科学态度目标。 通过自主探究建立磁性概念，通过演示实验突破磁极认知，从 “做中学” 实现知识建构，培养观察与归纳能力。 学习新课 实验：探究通电螺线管外部磁场的方向 1.螺线管 如果将导线绕在圆筒上，可做成一个螺线管（也叫线圈）。通电后各圈导线产生的磁场叠加在一起，磁场就会增强得多。 2. 实验探究：通电螺线管的磁场特点 实验目的】 （1）探究通电螺线管外部磁场分布的特点。 （2）探究通电螺线管外部磁场的方向。 【实验器材】 螺线管、电源、开关、导线、滑动变阻器、有机玻璃板、铁屑和小磁针。 【实验设计】 为直观观察通电螺线管周围磁场的特点，可在玻璃板上撒铁屑的办法来推断通电螺线管周围的磁场分布的特点，还可利用小磁针在磁场中的指向来推断通电螺线管周围的磁场方向。请设计实验电路，并画出电路图。 【实验步骤】 （1）在一块玻璃板上安装导线绕成的螺线管，板面上均匀地撒满铁屑。 （2）按照你设计的电路图，将螺线管等器材连接起来，然后闭合开关，给螺线管通电，并轻轻敲击玻璃板面，观察玻璃板面上铁屑的分布情况，用拍照等方式记录实验信息。 3. 换一个有更多匝数的螺线管，将小磁针放置在螺线管附近，未通电时观察小磁针N极指向。闭合开关，观察并记录小磁针N极指向的变化。 改变电流方向，再观察并记录小磁针N极指向的变化。 【实验现象与分析】 （1）在实验步骤（2）中，可以看到小铁屑有规则地排列起来。从铁屑的分布情况来看，通电螺线管周围的磁场与条形磁体相似。 （2）在实验步骤（3）中，闭合开关，发现小磁针N极的指向发生变化。改变电流方向，小磁针N极的指向发生变化。 说明通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。 大量实验表明： 通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似；通电螺线管的磁极与电流的方向有关。 反思：通电螺线管内部的磁场方向是怎样的？ 设计实验验证你的猜想。 （1）设计实验： 在通电螺线管的内部放入小磁针，未通电时观察小磁针N极指向。闭合开关，观察并记录小磁针N极指向的变化。改变电流方向，再观察并记录小磁针N极指向的变化。 （2）实验结论： 通电螺线管内部的磁场方向是从S极指向N极。 3.探究通电螺线管两端的极性与环绕电流方向间的关系 （1）设计并进行实验 取绕向不同的螺线管，向螺线管内通入不同方向的电流，用小磁针验证它的N、S极，实验现象如图所示。 （2）实验现象分析 ①甲、乙（或丙、丁）两个螺线管的绕法不同，螺线管中电流的方向相同，通电螺线管两端的极性相同； ②甲、丙（或乙、丁）两个螺线管的绕法相同，螺线管中电流的方向不同，通电螺线管两端的极性不同。 （3）探究归纳 通电螺线管两端的极性与环绕螺线管的电流方向有关。 通电螺线管的绕法可能不同，电流流入的端点可能不同，但只要环绕螺线管的电流方向相同，通电螺线管两端的极性就相同。 4.右手螺旋定则（安培定则） 对于通电螺线管的极性跟电流方向之间的关系，我们可以用右手螺旋定则来表述。 （1）右手螺旋定则 用右手握住螺线管，让四指弯曲的方向跟螺线管中的电流方向一致，则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。 （2）右手螺旋定则的应用 ①根据通电螺线管中电流的方向，判断螺线管的极性。 ②由通电螺线管两端的极性，判断螺线管中电流的方向。 ③根据通电螺线管的南、北极以及电源的正、负极，画出螺线管的绕线。 （3）应用右手螺旋定则时的注意事项 ① 决定通电螺线管两端极性的根本因素是螺线管中电流的方向，电流的方向一致则通电螺线管两端的极性就相同。 ② 通电螺线管的N极和S极一定在两端。 ③使用右手螺旋定则时，必须让右手弯曲四指所指的方向与螺线管中电流的方向一致。 【例1】电磁铁 (1)插入了 的螺线管叫做电磁铁。 (2)特点 ①有电流通过时 磁性，没有电流通过时 磁性。 ②线圈的匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越 ；电流一定时，线圈的匝数越 ，电磁铁的磁性越强。 ③电磁铁的极性可以通过改变 来控制。 (3)应用：电磁起重机、电磁选矿机、 、电铃等。 【答案】(1)铁芯 (2) 有 没有 强 多 电流方向 (3)电磁继电器 【详解】（1）电磁铁是由带有铁芯的螺线管构成的。当螺线管通电时，铁芯被磁化，从而大大增强了螺线管的磁性。 （2）[1][2]电磁铁的一个显著特点是其磁性的有无可以通过电流的通断来控制。当螺线管中有电流通过时，电磁铁产生磁性；当电流断开时，电磁铁失去磁性。 [3][4]电磁铁磁性的强弱与有无铁芯、线圈匝数、电流大小有关。其他条件一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，线圈的匝数越多，电磁铁的磁性越强。 [5]磁场的方向与电流的方向有关，电磁铁的极性可以通过改变电流方向来控制。 （3）电磁铁的应用广泛，如电磁起重机、电磁选矿机、电磁继电器、电铃等。 【例2】1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流周围存在磁场，他因此成为世界上第一个发现电和磁之间联系的人。通电导线周围存在磁场，这种现象叫做 。把导线绕在圆筒上做成螺线管，通电螺线管外部的磁场和 磁体的磁场相似。如图，闭合开关，小磁针将沿着 （选填“逆时针”或“顺时针”）方向转动。 【答案】 电流的磁效应 条形 顺时针 【详解】[1]丹麦物理学家奥斯特通过实验发现了通电导线周围存在磁场的现象，这种现象叫电流的磁效应。 [2]通电螺线管外部的磁场分布情况和条形磁体的磁场分布情况相似，两端磁性最强。 [3]如图，电流从螺线管右端流入，根据安培定则可知通电螺线管右端为N极，左端为S极，根据磁极间的相互作用规律，小磁针要顺时针旋转。 【例3】如图所示，请根据磁感线的方向，在螺线管左端的括号内标出极性“N”或“S”，在电源左边的括号内标出极性“＋”或“-”。 【答案】 【解析】【小题1】由磁场规律可知，在磁体外部，磁感线从北（N）极出发，回到南（S）极，即螺线管左侧为北极，再由右手螺旋定则可知电流从螺线管的左侧流入，右侧流出，在电路中，在电源的外部电流由正极流向负极，即图中电源左侧为正极，如下图所示： 【例4】下列是探究通电螺线管外部的磁场方向的实验。 (1)通电螺线管周围的小磁针会发生偏转，说明小磁针受到 （选填“磁力”或“重力”）的作用； (2)如图所示，在玻璃板上均匀撒满铁屑，并在螺线管两端各放一个小磁针； ①记录小磁针 极的方向，这个方向就是该点的磁场方向； ②轻敲玻璃板，铁屑的排列如图所示。由此判断，通电螺线管外部的磁场分布与 磁体的磁场分布相似，图中通电螺线管左端相当于条形磁体的 极； (3)将连接螺线管的电路开关断开，把电路电源正负极对调。闭合开关后，观察小磁针静止时的指向是否会发生改变，这是为了探究通电螺线管外部的磁场方向是否与 有关。 【答案】(1)磁力 (2) N 条形 S (3)电流方向 【详解】（1）磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力作用，通电螺线管周围存在磁场，小磁针发生偏转是受到了磁力作用。 （2）[1]物理学中规定，在磁场中的某一点，小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向。 [2][3]通电螺线管外部的磁场分布与条形磁体相似，都是两端磁性最强，中间磁性最弱。根据小磁针的指向，利用同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理，可以判断出通电螺线管左端为S极。 （3）将电源正负极对调，螺线管中的电流方向改变，观察小磁针指向是否改变，是为了探究通电螺线管外部的磁场方向是否与电流方向有关。 通过 “铁屑分布” 直观展示磁场形态，用 “小磁针” 明确磁极方向，逐步构建 “螺线管磁场” 的认知；右手螺旋定则教学注重实操，通过示范和练习突破空间想象难点。 学习新课 三、电磁铁 1. 电磁铁概念 在通电螺线管内插入一块铁芯，就构成了一个电磁铁。 2. 特点：有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。 3. 工作原理 电磁铁是利用电流的磁效应来工作的。 在螺线管的内部插入铁芯通电后，铁芯在螺线管的磁场中被磁化，两磁场叠加，使电磁铁的磁性大大增强。 4. 电磁铁磁极极性的判断 电磁铁的磁极极性与通电螺线管的磁极极性是一致的，可运用右手螺旋定则来判定。 5. 电磁铁的优点 （1）可以通过电流的通断来控制其磁性的有无。 （2）可以通过改变电流的方向来改变其磁极的极性。 （3）可以通过改变电流的大小或线圈匝数的多少来控制其磁性的强弱。 6. 电磁铁的应用 生产生活：电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机、磁浮列车、电动机、发电机中都用到了电磁铁。电铃、电冰箱、 吸尘器中也都有电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里的感应式冲水器阀门，也都由电磁铁控制。 （1）电磁起重机的主要部件是电磁吸盘，内部由电磁铁构成。接通电源，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。 切断电源，磁性消失，钢铁物品就被放下来了。电磁起重机使用十分方便，通常应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等地方。 （2）磁浮列车 磁浮列车，其磁体一般也会用电磁铁。当列车运行时，列车和 轨道上通电的电磁铁产生的磁力使列车悬浮于轨道上方，它就不再受车轮与轨道间的摩擦力了。 （3）电磁继电器 电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成，其工作电路包括低压控制电路和高压工作电路两个部分。 当低压控制电路在电磁铁A两端加上一定的电压时，电磁铁A工作，衔铁B被吸下，从而将带动衔铁的动触点D与静触点E（常开触点）吸合，高压工作电路接通。 当电磁铁A断电后，其磁力消失，衔铁B则在弹簧C的作用下返回原位，动触点D离开静触点E，高压工作电路断开。 【例1】下列不属于电磁铁应用的是（　　） A．电磁起重机 B．悬浮地球仪 C．电铃 D．指南针 【答案】D 【详解】A．电磁起重机的主要部分是电磁铁，接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方，切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了，属于电磁铁应用，故A不符合题意； B．悬浮地球仪利用同名磁极相互排斥的原理，底座内部有电磁铁，属于电磁铁应用，故B不符合题意； C．电铃通电时，电磁铁有电流通过，产生了磁性，把衔铁吸过来，使小锤打击电铃发出声音，同时电路断开，电磁铁失去了磁性，小锤又被弹回，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续击打声音，属于电磁铁应用，故C不符合题意； D．指南针是利用地磁场工作的，不是利用电磁铁，故D符合题意。 故选D。 【例2】如下图，闭合开关后，电磁铁产生磁性，吸引 ，带动小球敲击铃碗发声，但同时螺钉与弹簧片分离，电路 ，电磁铁失去磁性，弹簧片复位又将电路接通。如此反复，铃碗持续发声。 【答案】 弹簧片 断开 【详解】[1][2]闭合开关后，电磁铁有电流通过，电磁铁具有了磁性，弹簧片被吸引过来，带动小球敲击铃碗发声，同时弹簧片与螺钉分离，电路断开，电磁铁失去了磁性，螺钉又被弹簧片弹回，弹簧片与螺钉再次接触，电路闭合，不断重复，电铃便发出连续敲击声。 【例3】如图所示的是电磁继电器的结构示意图。电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种 ；当较低的电压加在接线柱两端时，会使 两接线柱所连的触点接通。 【答案】 开关 【详解】[1]图中当线圈中通电后，对衔铁产生吸引力将动触点B与下面的静触点C接通；当断开电流后，磁力消失，动触点B与上面的静触点A接通，所以电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。 [2]在D、E间加上较低的电压时，电磁铁有磁性，电磁铁把衔铁吸下，B、C两个接线柱所连的触点接通，从而使与B、C两接线柱相连的工作电路工作。 通过自制电磁铁的对比实验，让学生直观感受铁芯、电流大小对磁性的影响；结合生活应用，强化 “知识→技术→生活” 的关联，落实核心素养中的 “社会责任” 目标。 课 堂 练 习 一、单选题 1．下列对通电螺线管的认识，正确的是（　　） A．它周围的磁场与蹄形磁体的相似 B．它的磁场方向与电流方向无关 C．可以用安培定则来判断它的极性 D．它内部的磁感线由N极出发，指向S极 【答案】C 【详解】A．根据实验可知，通电螺线管周围的磁场与条形磁体的相似，故A错误； B．通电螺线管的磁场方向与螺线管中的电流方向有关，改变通电螺线管中的电流方向，其磁场方向也会随之发生改变，故B错误； C．可以用安培定则来判断通电螺线管的极性，故C正确； D．通电螺线管外部的磁感线由N极出发，指向S极；内部的磁感线由S极出发，指向N极，故D错误。 故选C。 2．如图所示，当滑动变阻器的滑片P向A端移动时，图中电磁铁的（    ） A．甲端是S极，磁性增强 B．甲端是N极，磁性不变 C．乙端是N极，磁性减弱 D．乙端是S极，磁性减弱 【答案】C 【详解】由于电源的下端为正极，上端为负极，所以电磁铁中的电流方向是从右端流入左端流出，结合线圈绕向利用安培定则可以确定电磁铁的甲端为S极，乙端为N极；当滑片向A端移动时，滑动变阻器中接入电阻变大，则电流变小，故电磁铁的磁性减弱，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．学校安装了一款能根据光照强度实现自动控制的“智能照明灯”，电路如图所示。电源电压保持不变，为定值电阻，为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小。闭合开关S，当光照强度减小时，下列说法正确的是（　　） A．灯泡一定发光 B．电磁铁磁性增强 C．电压表示数减小 D．通过的电流减小 【答案】D 【详解】BCD．控制电路中，、串联，电压表测两端电压。闭合开关S，当光照强度减小时，光敏电阻阻值变大，根据串联分压原理，两端电压变大，则电压表示数变大；总电阻变大，根据，控制电路中电流变小，则通过的电流减小，电磁铁磁性减弱，故BC错误，D正确； A．由上述分析可知，闭合开关S，当光照强度减小时，电磁铁磁性减弱，只有当电磁铁磁性减弱到某个程度时，衔铁才会自动弹上去，灯泡才会发光，故A错误。 故选D。 4．如图所示，将一根直导线架在静止小磁针的上方，并使直导线与小磁针平行，接通电路，发现小磁针偏转。关于该实验说法正确的是（　　） A．该实验说明电流周围存在磁场 B．最早发现该实验现象的科学家是牛顿 C．移去小磁针后通电导线周围不存在磁场 D．改变电流方向，小磁针偏转方向不变 【答案】A 【详解】A．给直导线通电后，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A正确； B．最早发现该实验现象的科学家是奥斯特，不是牛顿，故B错误； C．给直导线通电后，小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，磁场是客观存在的，移去小磁针后通电导线周围仍然存在磁场，故C错误； D．电流的磁场方向与电流方向有关，所以改变电流方向，小磁针偏转方向改变，故D错误。 故选A。 5．如图是小明设计的检测汽车尾气浓度的电路图，电源电压恒定，为定值电阻，气敏电阻的阻值随尾气浓度的增大而减小，当尾气浓度高于某一设定值时，电铃（图中未画出）报警。下列判断正确的是（　　） A．电磁铁的上端为S极 B．尾气浓度增大时，电磁铁磁性减弱 C．该电路利用了电磁感应原理工作 D．电铃应该安装在接线柱CD之间 【答案】D 【详解】A．由安培定则可知电磁铁的上端为N极，故A错误； B．控制电路中，尾气浓度高于某一设定值时，气敏电阻的阻值变小，电磁铁线圈电流变大磁性增强，故B错误； C．图中应用的是电磁铁，电磁铁是根据电流的磁效应原理工作的，电磁感应原理是发电机的原理，故C错误； D．当尾气浓度增大时，衔铁被吸下，电铃响起，电铃应该安装在接线柱CD之间，故D正确。 故选D。 二、填空题 6．如图所示，A端为通电螺线管的 （选填“N”或“S”）极，B端为电源的 （选填“正”或“负”）极。 【答案】 N 正 【详解】[1]根据安培定则可知，用右手握螺线管，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，则A端为通电螺线管的N极。 [2]由图可知，电流从右后方流入，左前方流出，故电源左端为负极，右端为正极，即B端为电源的正极。 7．如图所示是一种温度自动控制装置的原理图。制作水银温度计时在玻璃管中封入一段金属丝，“电源1”的两极分别与金属丝和水银相连。闭合开关S后，当温度达到 时，发热电阻就停止加热。当电磁铁中有电流通过时，若它的左端为S极，则“电源1”的 端为正极。为增强电磁铁的磁性，可以增大 （选填“电源1”或“电源2”）的电压。 【答案】 90 左 电源1 【详解】[1]当温度升高到金属丝下端对应的时，水银会和金属丝接触，让控制电路形成通路，电磁铁产生磁性，吸下衔铁，发热电阻所在的工作电路会断开，进而停止加热。 [2]电磁铁左端是S极，右端即为N极。依据安培定则可知，可判断出电流是从电磁铁线圈的左端流入，故控制电路中的电流从“电源1”的左端流出，经过温度计、电磁铁，回到“电源1”的右端，故“电源1”的左端是正极。 [3]电磁铁的磁性强弱与通过它的电流大小相关，“电源1”连接的控制电路包含电磁铁，提高“电源1”的电压，可增大通过电磁铁的电流，进而增强其磁性。故此处应填电源1。 8．为了确定标示不清的铅蓄电池的正、负极，李敏同学将该电池和一螺线管相连，闭合开关S后，小磁针静止时的指向如图所示，由此可以判断a端是通电螺线管的 极，c端是铅蓄电池的 极。 【答案】 S 正 【详解】[1]小磁针的N极与螺线管的左端靠近，根据磁极间的作用规律，可以判断出螺线管的左端为S极，即a端是通电螺线管的S极。 [2]螺线管的右端为N极，利用安培定则可以确定螺线管中电流的方向是从螺线管的左端流入，右端流出；在电源外部，电流是从电源正极出发，经过外电路回到电源负极，由此可知，c端为电源的正极。 9．如图所示，使导线与电池触接，电路连通的瞬间小磁针发生偏转，触接这一现象说明通电导线周围存在磁场。若还想探究磁场方向是否跟电流方向有关，接下来的操作是 。通过实验现象得出结论，如果 ，则磁场方向跟电流方向有关。 【答案】 将电源的正负极对调 小磁针的偏转方向与第一次相反 【详解】[1]若还想探究磁场方向是否跟电流方向有关，应改变导线中电流的方向，所以接下来的操作是将电源的正负极对调。 [2]若小磁针的偏转方向与第一次相反，结合第一次实验现象可知磁场方向跟电流方向有关。 三、作图题 10．如下图所示，标出小磁针的偏转方向。 【答案】 【详解】根据电源的正负极，可以确定电流从螺线管的左端流入，右端流出，结合线圈的绕向，可以确定螺线管的左端为S极，右端为N极；由于异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥，所以小磁针的N极将靠近螺线管的S极，小磁针的S极将远离螺线管的S极，而向右转动。如下图所示： 11．刘大爷家大棚温度监控电路如图所示，棚内温度正常时温控开关处于断开状态，绿灯亮；棚内温度不正常时温控开关处于闭合状态，电磁铁通电工作，电铃响，红灯亮。刘大爷使用中发现电铃和红灯只要拆卸掉任意一个，另一个也“没有电”。在图中画几匝电磁铁的绕线并将绿灯、红灯、电铃接入电路。 【答案】 【详解】先把电磁铁的线圈连接好，导线都在螺线管的同侧，绕线旋管时一端在螺线管的上面绕，一端从螺线管的下面绕；棚内温度正常时“温控开关”处于断开状态，电磁铁断电，衔铁被弹簧拉起，动触头和上面的静触头接通，绿灯电路工作，所以绿灯、电源、动触头和上面的静触头构成通路；棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态，电磁铁通电工作，电磁铁具有磁性，说明电源、衔铁、电磁铁连成一个通路；电铃和红灯只要拆卸掉任意一个，另一个也“没有电”，说明两者是串联的，首先把红灯和电铃串联起来，棚内温度不正常时“温控开关”处于闭合状态，电磁铁通电工作，电磁铁具有磁性吸引衔铁，动触头和下面的静触头接通，电源、红灯、电铃、动触头、下面的静触头组成一个通路，如下图所示： 12．根据图中通电螺线管的N极，标出磁感线方向、小磁针的N极，并在括号内标出电源的正、负极。 【答案】 【详解】由图可知，螺线管的左端N极，则螺线管的右端S极；由异名磁极相互吸引得，小磁针右端为S极、左端为N极；在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外的磁场方向从左向右；根据右手螺旋定则得，电流从螺线管右端流入、左端流出，则电源的右端为正极、左端为负极，如图所示： 四、实验题 13．为探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”，小明以电池（电压一定）、滑动变阻器、数量较多的大头针、铁钉以及较长的导线为主要器材，进行下列图片所示的简易实验。 (1)图中滑动变阻器的作用是 。 (2)他将导线绕在铁钉上制成简易电磁铁，并巧妙地通过 来显示电磁铁磁性的强弱。这种方法在物理学的研究中经常用到，叫作 。 (3)比较甲、乙，可以得出结论：电磁铁线圈匝数一定时， 越大，电磁铁的磁性越强。 (4)如图丙，他把电磁铁串联接入电路的目的是使通过两个电磁铁的 相等。通过图丙可以得出结论：电流一定时，线圈匝数 （选填“越多”或“越少”），电磁铁的磁性越强。 【答案】(1)改变电路中电流的大小 (2) 电磁铁吸引大头针的多少 转换法 (3)电流 (4) 电流 越多 【详解】（1）实验中通过滑动变阻器滑片的移动来改变电阻从而改变电路中的电流，即通过改变电流来改变电磁铁的磁性的强弱； （2）[1][2]实验中是通过电磁铁吸引大头针的多少来显示电磁铁磁性的强弱，采用的是转换法； （3）比较图甲和乙可知，乙图中滑动变阻器接入电路的电阻小，电路中的电流要大于甲中的电流；两个电磁铁的线圈匝数相同，通过的电流不同，电流越大，吸引的大头针的个数越多，磁性越强，可以得出结论：电磁铁线圈匝数一定时，电流越大，电磁铁磁性越强； （4）[1][2]由丙图可知，两电磁铁串联，故电流相同，而线圈匝数不同，线圈匝数多的，吸引的大头针越多，故结论为：在电流相同的情况下，线圈的匝数越多，磁性越强。 14．电与磁之间存在着相互联系，彰显物理现象的对称、统一之美。 (1)如图甲、乙所示，利用干电池、导线和小磁针进行实验。通电后小磁针发生偏转，断电后小磁针复位，实验表明 。 (2)如图丙所示，将直导线绕成螺线管形状，将其安装在有机玻璃板上，连入电路。硬纸板上均匀地撒满铁屑，螺线管周围放置若干枚小磁针。 ①闭合开关，轻敲玻璃板，观察到铁屑的分布规律，铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似。此时，若移走小磁针，该结论 （选填“仍成立”或“不成立”）。 ②小磁针的作用是指示该点的磁场 。观察图丁小磁针的指向，可知螺线管的右端是 （选填“N”或“S”）极。接下来将电源的正负极对调，这是为了进一步判断通电螺线管的极性与 的关系。 (3)在螺线管中插入软铁棒，可以制成电磁铁，下列设备中没有用到电磁铁的是______。 A．电磁继电器 B．电磁起重机 C．电炉 D．电铃 【答案】(1)通电导线周围存在磁场 (2) 条形 仍成立 方向 N 电流方向 (3)C 【详解】（1）甲图通电后小磁针偏转，乙图断电后小磁针复位，说明电流周围存在磁场。 （2）[1]由图丙可知，螺线管周围的磁场分布与条形磁体周围的磁场分布情况相似。 [2]实验中用铁屑的分布情况来直观显示通电螺线管周围的磁场，运用了转换法。移走小磁针，螺线管周围的磁场不变，故移走小磁针后结论仍成立。 [3]磁场中某点的磁场方向与放入该点的小磁针北极所指的方向一致，则在螺线管周围放置小磁针用于指示磁场的方向。 [4]丁图中，小磁针北极的指向显示螺线管的磁场方向从右端出发回到左端，由于磁体周围的磁场方向是从N极出发回到S极，则螺线管的右端为N极。 [5]对调电源的正负极，电流通过螺线管的方向发生改变，因此是为了探究通电螺线管的极性与电流方向的关系。 （3）A．电磁继电器是一种自动控制电路通断的开关，其核心工作部件为电磁铁，故A不符合题意； B．电磁起重机是通过给起重机上的电磁铁通电，使电磁铁产生强磁性，吸附磁性物体。断电后，磁性消失，物体脱离吸附，完成搬运，故B不符合题意； C．电炉是利用电流的热效应工作，未用到电磁铁，故C符合题意； D．电铃通过利用电流通断控制电磁铁磁性有无，从而带动铃锤反复敲击铃碗发声，故D不符合题意。 故选C。 15．某实验小组探究“通电螺线管外部磁场的特点”。 (1)将螺线管安装在一块有机玻璃板上，连入电路中。在板面上均匀地洒满铁屑，闭合开关并轻敲玻璃板面，观察到铁屑分布情况如图甲所示。铁屑的分布情况与 磁体周围铁屑的分布情况相似，铁屑的作用是显示 。 (2)把小磁针放在通电螺线管四周不同的位置，小磁针静止时N极所指方向如图乙所示，则通电螺线管的右端为 极。对调电源正负极，闭合开关，小磁针静止时N极所指方向如图丙所示，该操作是探究通电螺线管的极性与 是否有关。该操作中小磁针的作用是 。 (3)小明同学发现，在螺线管中插入铁芯，其磁性明显增强，于是他用漆包线（表面涂有绝缘漆的导线）在大铁钉上绕若干匝，制成简单的电磁铁并利用大头针按图丁方式连接两个自制电磁铁，继续探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关？ ①实验中，大头针的作用是 ，这一方法体现了转换的思想。 ②根据如图丁现象，可得出电磁铁的磁性强弱与 有关；若实验中，将滑动变阻器的滑片P向右移动，电磁铁的磁性 ； 【答案】(1) 条形 通电螺线管周围的磁场分布 (2) N 电流方向 显示通电螺线管的磁场方向 (3) 显示电磁铁的磁性强弱 线圈匝数 减弱 【详解】（1）[1]由图可知，螺线管通电后外部铁屑的分布情况与条形磁体周围铁屑的分布情况相似。 [2]铁屑在磁场中容易被磁化，故可以用铁屑来显示通电螺线管周围的磁场分布。 （2）[1]由图乙知，根据小磁针的指向可知，螺线管的右端为N极，左端为S极。 [2]将电源正、负极对调，发现小磁针的指向也改变了，说明通电螺线管极性与电流方向有关。 [3]小磁针N极始终指向该点的磁场方向，故可以用来显示通电螺线管周围的磁场方向。 （3）[1]磁场的强弱决定吸引的大头针数量，故可以通过吸引大头针的数量判断磁场的强弱。 [2]由图可知，A、B两个电磁铁电流大小相同，线圈匝数不同，B吸引大头针更多，说明电磁铁磁性强弱与线圈匝数有关。 [3]滑片向右移动，电阻增大，电路中电流减小，电磁铁磁性减弱。 板 书 设 计 第二节 探究：通电螺线管外部磁场的方向 1.奥斯特实验现象：通电→小磁针偏转；断电→恢复；电流反向→偏转反向 结论：通电导体周围存在磁场（电流的磁效应），磁场方向与电流方向有关 方法：转换法 2.通电螺线管的磁场 磁场特点：外部类似条形磁体（两端 N/S 极，中间磁性弱） 右手螺旋定则：右手握螺线管，四指指电流方向，大拇指指 N 极 3.电磁铁及其应用 结构：通电螺线管 + 铁芯（增强磁性） 特性：① 磁性有无→通断电；② 磁性强弱→电流、匝数；③ 磁极→电流方向 应用：电磁起重机、电磁继电器、磁浮列车、电铃 课 堂 小 结 第二节通 电螺线管外部磁场的方向 作业布置 1. 完成课后作业：“实践与练习” 2. 配套同步分层作业 教学反思 / 学科网（北京）股份有限公司 $