11.2 电流的磁场 磁感应强度 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理沪科版必修第三册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高二 学期 秋季 课题 电流的磁场 磁感应强度 （第一课时） 教学目标 1.通过实验观察与理论分析，认识电流周围存在磁场，理解电与磁的统一性；掌握用右手螺旋定则判断通电直导线、环形电流及通电螺线管磁场方向的方法。 2.能运用三维空间与二维平面转换的思维，绘制不同角度下电流磁场的分布示意图；能基于安培分子电流假说解释磁化与退磁等自然现象。 3.通过回顾奥斯特实验的物理学史，体会勇于突破传统观念的科学精神；了解电流磁场在科技生活中的应用，认识物理学对社会发展的推动作用。 教学重难点 教学重点： 1.右手螺旋定则的理解与应用。 2.电流磁场分布的立体空间想象与平面表示方法。 教学难点： 1.将三维空间的电流与磁场分布准确转化为二维平面示意图。 2.理解安培分子电流假说的微观模型及其对宏观磁现象的解释。 教学过程 1.教学流程图 2.教学流程图说明 环节一：视频情境引入课题“系统探究不同形态电流所产生的磁场分布规律”。复习旧知，得出右手螺旋定则的新表述。 环节二：以环形电流的磁场为例，学习三维方向在平面内的表示方法。 环节三：探究发现右手螺旋定则也可判断通电直导线的磁场方向，再应用三维方向在平面内的表示方法，画电流和磁场分布的截面图。 环节四：理解分子电流假说，应用假说解释现象，体会电流与磁体磁性的共性。 3.教学过程 一、情境导入，引出课题 （1）视频激趣：播放“自制电磁铁”视频。 （2）提出问题：除了磁体，还有什么方法可以产生磁场？ （3）明确课题：电流周围存在磁场。本节课将系统探究不同形态电流（直导线、环形电流、螺线管）所产生的磁场分布规律。 二、回顾旧知，方法奠基 （1）复习回顾：提问学生初中已学的通电螺线管磁场判断方法（右手螺旋定则）。 （2）定则优化：引导学生思考通电螺线管内部磁场方向，将右手螺旋定则的表述优化为：大拇指指向即为通电螺线管内部磁场方向，使其更贴合磁场的矢量性本质。 （3）知识关联：指出通电螺线管的磁场可视为许多环形电流磁场的叠加，自然过渡到对环形电流磁场的研究。 三、探究新知一：环形电流的磁场 （1）实验观察：播放“环形电流的磁场”视频，观察磁感线分布。 （2）定则应用：引导学生用右手螺旋定则判断环形电流内部的磁场方向，并与视频中小磁针指向进行验证。 （3）难点突破——三维到二维的转换： 建立符号规则。 视图绘制： 任务一（主视图）：教师引导学生共同绘制“从前往后看”的环形电流磁场截面图。 任务二（侧视图）：学生尝试绘制“从左往右看”的截面图，教师总结。 四、探究新知二：通电直导线的磁场 （1）实验观察：播放“通电直导线的磁场”视频，观察其磁感线是一系列同心圆。 （2）定则迁移： 问题驱动：能否用右手螺旋定则判断通电直导线的磁场方向？ 学生活动：学生根据立体图尝试比划，得出判断方法：大拇指指向电流方向，弯曲四指指向磁感线环绕方向。 （3）视图绘制： 任务一（俯视图）：师生共同绘制电流向上时的磁场俯视图。 任务二（正视图）：学生独立练习绘制从前向后看的截面图，教师总结。 五、实践应用与历史启迪 （1）奥斯特实验分析： 情境设问：展示奥斯特实验装置图，预测小磁针偏转方向。 视频验证：播放奥斯特实验视频，学生用所学知识解释现象。 深度思考：为何导线要南北方向放置？（引导学生思考地磁场的影响，体现实验设计的科学性） （2）物理学史教育：简要介绍奥斯特发现电流磁效应的意义，强调其打破“电磁无关”传统观念的突破性。 六、理论深化：安培分子电流假说 （1）提出假说：介绍安培为解释磁现象本质提出的分子电流假说。 （2）解释现象：引导学生运用该假说解释： 电磁铁需要铁芯的原因（铁芯被磁化产生附加磁场）。 磁化现象（分子电流取向趋于一致）。 退磁现象（撞击或加热使分子电流取向变乱）。 （3）观念提升：统一了磁体和电流磁性的来源本质，深化了对“磁现象的电本质”的认识。 七、知识应用 简要介绍电磁铁、核磁共振成像、磁悬浮列车等应用，体现物理学与现代科技的紧密联系。 八、课堂小结 知识总结：回顾本节课的核心内容（三种电流的磁场、右手螺旋定则、平面表示法、分子电流假说）。 课程基本信息 学科 物理 年级 高二 学期 秋季 课题 电流的磁场 磁感应强度 （第二课时） 教学目标 1.通过类比电场强度，理解磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，掌握其定义式、单位及矢量性。 2.经历“如何定量描述磁场”的科学探究过程，学习运用比值定义法定义物理量；能通过实验数据分析，得出通电螺线管内部磁场的分布特点。 3.在类比和探究中，体会物理学研究方法的统一性与普适性；通过了解磁感应强度在现代科技中的应用，认识物理学与生产生活的密切联系。 教学重难点 教学重点： 1.磁感应强度的定义方法及其物理意义。 教学难点： 1.理解比值定义法在定义磁感应强度中的应用。 2.建立“电流元”的理想模型并进行实验探究。 教学过程 1. 教学流程图 2.教学流程图说明 环节一：图片情境引入课题“如何定量描述磁场？”。 环节二：通过类比电场强度的得出，确定探究磁场的工具：小磁针和电流元。 环节三：通过实验观察和类比分析得出磁感应强度的概念。 环节四：体验“探究通电螺线管内部磁感应强度”实验，明确磁场分布规律。得出匀强磁场的概念。 环节五：布置课后活动“探究自制电磁铁产生的磁场强弱与哪些因素有关” 根据任务要求确定研究思路，设计研究表格，尝试猜想影响因素，写出对应的实验方法。 3.教学过程 一、情境导入，提出问题 （1）图片对比：展示大型电磁铁吸附数吨钢材与小型磁铁吸引几枚硬币的图片。 （2）问题驱动： 我们能用磁感线的疏密定性比较磁场强弱，但如何才能定量地描述磁场的强弱？ 回顾同样看不见摸不着的电场，我们是如何定量描述其强弱的？（引出“类比法”） 二、类比迁移，确立工具 （1）回顾电场强度： 提问：电场强度是如何定义的？（E = F/q） 强调：使用了“试探电荷”，且要求电荷量足够小，以不显著影响原电场。 （2）确立磁场探测工具： 问题：在磁场中，什么相当于电场中的“试探电荷”？ 学生讨论：小磁针（可定方向，难定量）、通电导线（可受力，可定量）。 引出“电流元”：为精确测量某点磁场，需要“很短一段通电导线”中的电流I与长度Δl的乘积，即电流元IΔl。这是一个理想模型。 三、实验探究，构建概念 （1）核心问题：能否用“磁场力F与电流元IΔl的比值”来定义磁场的强弱？ （2）排除干扰因素： 播放视频“电流与磁场的夹角对磁场力的影响”。 结论：为排除夹角影响，统一取电流在磁场中某点受到的最大磁场力进行计算。 （3）验证比值恒定性： 播放视频“探究磁感应强度①”（在匀强磁场中，改变I或Δl，测量F）。 数据分析：引导学生发现F与IΔl的比值是一个常数，不因I、Δl的改变而改变。 科学推理：该比值反映了磁场本身的属性，在不同磁场或磁场的不同位置，该比值一般不同。 四、得出定义，理解内涵 （1）定义磁感应强度： 定义式：B = F / (IΔl) 单位：特斯拉（T）。 矢量性：方向为该点磁场方向，即小磁针N极指向。 （2）概念辨析： B是磁场本身的属性，由磁场决定，与F、I、Δl无关。 播放视频“探究磁感应强度②”，再次验证B由磁场本身决定。 （3）常见磁场B值感知：通过表格了解地磁场、小磁铁、核磁共振设备等处的B值数量级。 五、自主活动：测量通电螺线管内部的磁场 （1）介绍测量工具：介绍磁传感器的工作原理及使用方法。 （2）关键操作讨论：调零操作应在通电前还是通电后进行？（引导学生分析地磁场影响，得出“通电前调零”的正确结论）。 （3）实验与数据分析： 播放视频“探究通电螺线管内部的磁感应强度”。 问题：根据B-d图线，总结通电螺线管中轴线上磁场的分布特点。 学生归纳：中间区域B值基本不变 → 引出匀强磁场的概念。 （4）匀强磁场：介绍其特点（方向、大小处处相同）及常见实例（通电长直螺线管内部、平行异名磁极间）。 六、课后任务：探究影响电磁铁磁场强弱的因素 （1）发布探究任务：探究自制电磁铁的磁场强弱与哪些因素有关。 （2）方案设计指导： 学生提出设计表格，猜想影响因素：如电流大小，并提出实验方法。 （3）替代方案讨论：若无磁传感器，如何粗略比较磁场强弱？（如通过吸附回形针的数量）。如何提高此方法的精度？（使用质量更小的金属薄片）。 （4）安全教育：强调方案需经教师确认，注意用电安全。 七、课堂总结 回顾本课核心思路：类比电场（试探电荷）→ 引入工具（电流元）→ 实验探究（比值恒定）→ 定义概念（B = F/(IΔl)）。强调磁感应强度是定量描述磁场强弱和方向的物理量。 学科网（北京）股份有限公司 $