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視頻標簽：磁現象和磁場
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教課標版選修3-1第三章磁場1磁現象和磁場-齊齊哈爾
教學設計、課堂實錄及教案：高中物理人教課標版選修3-1第三章磁場1磁現象和磁場-齊齊哈爾市第一中學校
第一節 磁現象和磁場
一、課型：新授課 二、教學設計思想：
課堂教學是教師的教與學生的學雙邊活動過程，將教師與學生、教與學聯結起來的紐帶就是課程。對待課程內容，如何使學生愿學、樂學、會學、善學，我想用自己的“課堂教學加減法”引領整個教學思想和理念， 即：加入情感、加入方法，形成最佳的教學模式，實施有效教學；減去隨意、減去形式，使學生“破繭成蝶”，走向成熟、走向成功，受益一生。
我們已經越來越清晰的認識到教學的基本規律和基本原則，更多的堅持以“學生為主體，教師為主導”，“啟發式”和“探究式”相結合的教學方法，改變過去強調死記硬背，機械訓練，填鴨式、灌輸式的教學模式。我也在試圖讓學生在課堂的有限時間內真正的掌握學習知識的方法，而不單單是知識本身，因此在設計時特別注意學生的認知過程和自身學習能力的培養。要想達到教學的目的，就讓學生感知學習知識的每一個環節，過程比結果重要的多，真正讓學生經歷：觀察現象（發現問題）---尋找原因（提煉問題）---梳理規律（解決問題）---同類分析（應用問題）等思維路徑，透過現象看到本質，“知其然更知其所以然”。 大教育家陶行知曾說：什么是教育呢？“教育，就是教人變，教人變好是好教育，教人變壞是壞教育，活教育教人變活，死教育教人變死，教人不變，不教人變的不是教育。”我們就要教人變，教人變好。通過我們的教育，提升學生的思維品質，使學生的思維更具廣闊性與深刻性，更具邏輯性和靈活性；通過我們的教育，形成影響他一生的學習方式，使學生更具有創新精神和創新能力，成為幸福生活的創造者和美好生活的建設者。
三、學生情況分析：
高二學生在初中對磁現象已經有了初步的認識，而且具備了對實驗儀器的操作能力和實驗現象的觀察分析能力，但相當一部分同學對觀察現象并利用已學知識建立模型，梳理規律的能力還有所欠缺，還缺少嚴謹性、遞進性，需要老師的引導和啟發。
四、重點和難點：
1．教學重點：電流的磁效應和磁場概念的形成 2．教學難點：電流的磁效應及地磁場特點
五、三維教學目標：
1、知識與技能
（1）列舉磁現象在生活、生產中的應用，了解我國古代在磁現象方面的研究成果及其對人類文明的影響，關注與磁相關的現代技術發展；
（2）知道磁場的基本特性是對處在它里面的磁體或電流有磁場力的作用；
（3）知道磁極和磁極之間、磁極和電流之間、電流和電流之間都是通過磁場發生相互作用的。 2、過程與方法：利用電場和磁場的類比教學，培養學生的比較推理能力。 3、情感、態度與價值觀：在教學中滲透物質的客觀性原理。
六、教學方法：
類比法、實驗法、講授法
七、教學用具：
自制電流與電流作用演示器、條形磁鐵、蹄形磁鐵、小磁針、導線和開關、電源、鐵架臺、多媒體輔助教學設備。
八、教學過程：
情景導入：（由磁懸浮黑白符玩具演示導入，激發學生的學習興趣。）
是什么神奇的力量使黑白符懸浮在底座上的？磁懸浮黑白符，磁體間的相互作用，黑白符受到斥力和重力平衡，使其平衡在空中。
磁現象到處都有，近至我們的身體、我們的地球，遠至太陽和許多星系；小至分子原子和各種粒子，大至各種天體，都有或弱或強的磁性。磁到底是什么？對人類到底有什么作用？這一章我們就來探究磁的奧秘！這節課我們先來學習第一節磁現象和磁場。（板書標題） 新課教學：
我國是世界上最早發現磁現象的國家。早在戰國末年，就有關于磁鐵的記載。人們發現的最早的“天然磁石”的主要成分是什么？（四氧化三鐵）現在使用的磁鐵多用什么制成？（鐵、鈷、鎳等金屬或某些氧化物制成）。天然磁石和人造磁鐵都叫做永磁體。 學生分組實驗，感受磁鐵的磁性。
指南針是我國古代的四大發明之一，對世界文明有重大影響，促進了航海事業的發展。這是最早的指南針——司南，這是早期航海者使用的羅盤，這是現代軍用的指南針。
磁現象和我們的現代生產和生活息息相關，磁的應用十分廣泛和重要，我們離不開磁（圖片展示）。 1、利用磁極吸引鐵質物體：門吸、皮包扣、磁性螺絲刀
2、利用磁體對通電導線的作用：喇叭、電話、耳機、電流表、電動機 3、利用磁化現象記錄信息：磁盤、磁帶、磁卡
同學們在初中時對磁已有初步的認識，請回憶一下，關于磁同學們知道些什么？ 1、磁性：能夠吸引鐵質物體的性質。 2、磁體：具有磁性的物體。
3、磁極：磁體中磁性最強的區域。磁體有兩個磁極南極S北極N。 4、磁體間的相互作用：同名磁極互相排斥，異名磁極相互吸引。 即時討論1：
上一章我們學習了電現象，同學們對比一下，電現象和磁現象有什么相似之處？ (1)磁體有兩個磁極：N極、S極；電荷有兩種：正電荷和負電荷。
(2)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引；同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。 還有什么相似之處呢？ 二、磁場：（板書） 1、磁體的磁場：（板書）
演示：磁鐵之間的相互作用，演示磁鐵吸引鐵定等現象。磁鐵之間的相互作用不需要接觸，是怎么發生的？——磁場
（3）電荷周圍存在電場；磁體周圍存在磁場。
（4）電場的基本性質：對放入電場中的電荷產生力的作用； 磁場的基本性質：對放入磁場中的磁極產生力的作用。
電現象和磁現象是這樣的相似，這使我們猜想，兩者之間可能存在某種聯系。 2、電流的磁場：（奧斯特實驗）——電流的磁效應（板書）
1731年，一名英國商人發現，雷電過后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富蘭克林發現萊頓瓶放電，可使縫衣針磁化。
但是，也許是由于磁極不可能像電荷那樣單獨存在，也許是磁體不會對帶電體產生直接影響„„也許是由于其他原因，直到19世紀初，很多著名物理學家都認為電和磁是互不相關的兩回事。不過，在18世紀和19世紀之交，隨著對摩擦生熱及熱機做功等現象認識的深化，自然界各種運動形式之間存在著相互聯系并互相轉化的思想，在哲學界和科學界逐漸形成。丹麥物理學家奧斯特相信，就像電和熱、電和光之間存在聯系一樣，電和磁之間也應該存在聯系。
為此，奧斯特做了大量的實驗，但是他的實驗研究并非是一帆風順的。當時人們見到的力都是沿著物體連線方向的，即都是所謂“縱向力”。受這個觀念的局限，奧斯特總是把磁針放在導線的延長線上，然而均以失敗告終。
直到1820年奧斯特發現了“電流的磁效應”，首次揭示了電與磁的聯系。 今天我們來重現一下奧斯特當年的實驗： 實驗器材：電源、導線、導體棒、小磁針。
把導體棒平行地放在小磁針的上面，給導線通上電，同學們注意觀察小磁針，看看有什么現象發生？——小磁針偏轉了。這說明了什么？——電流能產生磁場，電流的磁場使放在導體周圍的小磁針發生偏轉。（這就是電流的磁效應）。
改變電流的方向，重做上面的實驗。發現小磁針的偏轉方向改變了。這說明什么？ 電流的磁場的方向跟電流的方向有關。
通過對奧斯特實驗的再現，了解電流的磁效應的發現過程，體會電與磁有聯系的物理思想和奧斯特實驗研究方法。奧斯特實驗在電磁學中具有重要意義，打開了電磁學的大門，為后來法拉第的研究工作(磁生電)奠定了基礎。
結論：電流周圍存在磁場，電流的磁場使放在其中的磁針受到力的作用，發生偏轉，且小磁針的偏轉方向與電流的方向有關，這是電流的磁效應。 特別提醒：
奧斯特實驗證明了電流周圍產生磁場，本來是沒有條件的，但實際實驗時必須考慮地磁場的影響，讓通電導線沿南北方向放置，磁場方向與地磁場方向盡量不一致，效果明顯。 3、磁體對電流的作用：（板書）
自奧斯特實驗之后，安培等人又做了很多實驗研究。他們發現，不僅通電導線對磁體有作用力，磁體對通電導線也有作用力。
請同學們看下面的實驗：把一條直導線懸掛在蹄形磁鐵的兩極間，通以電流，導線就會移動。這又說明了什么？
改變磁極的方向或電流的方向，導線移動的方向改變。
既然，磁體對磁體、電流對磁體、磁體對電流通過磁場產生作用，那么電流對電流是否也能產生作用呢？
4、電流對電流的作用：（板書） 我設計了下面的實驗：
演示實驗：將兩導線框平行并豎直懸掛，通以電流，觀察現象。 當通同向電流時，怎樣？當通反向電流時，又會怎樣？
觀察現象：當通同向電流時，相互吸引；當通反向電流時，相互排斥。 結論：兩條平行的通電導線，通過磁場也有力的作用。 我們來總結一下，以上現象產生的原因： 1、磁體周圍產生磁場，電流周圍也能產生磁場。
2、磁體產生的磁場對放入其中的磁體產生力的作用；電流產生磁場對放入其中的電流產生力的作用；而磁體與電流，電流與磁體間的相互作用也是通過磁場發生的。
板書：（1）磁場的產生：磁體和電流
（2）磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場發生的。 （3）磁場是客觀存在的，看不到也摸不著的一種特殊物質。 （4）磁場的基本性質：對放入其中的磁體或電流產生力的作用。
正式利用磁場的作用，人類開發了“磁懸浮”技術。比如，課前我們看到的磁懸浮飛碟、磁懸浮地球儀、磁懸浮相框、磁懸浮飾品，其中最具實用價值的是“磁懸浮列車”。
磁懸浮列車利用“同名磁極相斥，異名磁極相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。 由于磁鐵有同性相斥和異性相吸兩種形式，故磁懸浮列車也有兩種相應的形式：一種是利用磁鐵同性相斥原理而設計的電磁運行系統的磁懸浮列車，它利用車上超導體電磁鐵形成的磁場與軌道上線圈形成的磁場之間所產生的相斥力，使車體懸浮運行的鐵路；另一種則是利用磁鐵異性相吸原理而設計的電動力運行系統的磁懸浮列車，它是在車體底部及兩側倒轉向上的頂部安裝磁鐵，在T形導軌的上方和伸臂部分下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流，使電磁鐵和導軌間保持10—15毫米的間隙，并使導軌鋼板的吸引力與車輛的重力平衡，從而使車體懸浮于車道的導軌面上運行。
通俗的講就是，在位于軌道兩側的線圈里流動的交流電，能將線圈變為電磁體。由于它與列車上的超導電磁體的相互作用，就使列車開動起來。列車前進是因為列車頭部的電磁體（N極）被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體（S極）所吸引，并且同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體（N極）所排斥。當列車前進時，在線圈里流動的電流流向就反轉過來了。其結果就是原來那個S極線圈，現在變為N極線圈了，反之亦然。這樣，列車由于電磁極性的轉換而得以持續向前奔馳。根據車速，通過電能轉換器調整在線圈里流動的交流電的頻率和電壓。
磁懸浮列車雖然具有這么多的好處，但到目前為止，世界上只有上海浦東磁懸浮鐵路真正投入商業運營。 首先是安全方面，二是技術方面的，三是費用方面。磁懸浮列車要想如同現今的普通輪軌式鐵路那般，成為民眾日常交通工具，似乎還遙遙無期。 即時討論2：
指南針靜止時為什么會指南、北嗎？
答案：地磁場的南極(S極)在地球的北端(西經100.5°，北緯75.5°的北美洲帕里群島附近)，北極(N極)在地球的南端(東經139.9°，南緯66.6°的南極洲威爾斯附近)。所以根據同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，小磁針靜止時的N極指向地理的北極附近。 三、地球的磁場：（板書）
發現小磁針能夠指南北，這實際上就是發現了地球的磁場。而指南針的廣泛使用又促進了人們對地磁場的認識。
1、地球是一個巨大的磁體。
2、地球周圍空間存在的磁場叫地磁場。
3、 地球的地理兩極與地磁兩極反向但并不重合，其間有一個夾角，叫磁偏角。因此，指南針所指方向不是正南方，而是和地磁南極有一個夾角。
沈括在《夢溪筆談》中指出：“常微偏東，不全南也”。這是世界上最早的關于磁偏角的記載。 磁偏角在不同的地點不同，而且由于地球的緩慢移動，磁偏角也在變化。 特別提醒：
雖然地磁兩極與地理兩極并不重合，但它們的位置相對來說差別不是很大．因此，一般我們認為： (1)地理南極正上方磁場方向豎直向上，地理北極正上方磁場方向豎直向下。 (2)在赤道正上方，地磁場方向水平向北。
(3)在南半球，地磁場方向指向北上方；在北半球，地磁場方向指向北下方。
不但地球具有磁場，宇宙中的許多天體都具有磁場。太陽表面的黑子、耀斑和太陽風等活動都與太陽的磁場有關。
地球的磁場能夠抵擋大部分的太陽風。
月球也曾有過磁場，阿波羅登月計劃的重要科研活動之一，就是觀察月巖磁性�；鹦堑拇艌霾皇侨蛐缘�，因此指南針在火星上不能使用。
地磁場是如何產生的？到目前為至，沒有明確的結論，有各種各樣的猜測„„
（1）可能是由于地球內部的熔融的鐵自旋而產生的。 （2）電生磁理論：
地球在太陽系中沿著一定軌道運行著，不時地會有太陽風襲來，太陽風中帶有大量的電子和離子，使得太陽風吹到地球上時，方向與赤道大致相同，產生了環形電流。這樣根據安培定則，可以在地球的地理兩極產生磁極，就形成了磁場。
太陽光的照射導致地球表面帶負電，地球自東向西轉動形成電流。 科學家研究發現：地磁場的減弱是可能導致磁場方向倒轉的預兆。 對本節知識簡要小結 隨堂練習：
例1、以下說法中正確的是
( A )
A．磁極與磁極間的相互作用是通過磁場產生的 B．電流與電流間的相互作用是通過電場產生的
C．磁極與電流間的相互作用是通過電場與磁場而共同產生的 D．磁場和電場是同一種物質
變式1、下列關于磁場的說法中正確的是 ( A ) A．磁場和電場一樣，是客觀存在的特殊物質 B．磁場是為了解釋磁極間的相互作用而人為引入的 C．磁極與磁極間是直接發生作用的
D．磁場只有在磁極與磁極、磁極與電流發生作用時才產生 例2、下列說法正確的是
( AB )
A．地球是一個巨大的磁體，其N極在地球南極附近，S極在地球北極附近
B．地球表面的磁場的豎直分量在南半球垂直于地面向上，在北半球垂直于地面向下
C．地球的周圍存在著磁場，但地磁的兩極與地理的兩極并不重合，其間有一個交角，這就是磁偏角，磁偏角的數值在地球上不同地點是相同的
D．在地球表面各點磁場強弱相同 開放探究：
“為了您和他人的安全，請您不要在飛機上使用手機和手提電腦”，這句警示語乘飛機的人都知道，因為有些空難事故就是由于某位乘客在飛行的飛機上使用手機造成的，廣州白云機場某次飛機降落時，因為機上有四位乘客同時使用了手機，使飛機降落偏離了航線，險些造成事故。請問為什么在飛機上不能使用手機和手提電腦？
解析：由于手機在使用時，要發射電磁波，對飛機產生電磁干擾，而飛機上的導航線系統是非常復雜的，抗干擾能力不是很強，所以如果飛機上的乘客使用了手機，其后果是十分可怕的．
點評：注意觀察、體會我們身邊的物理現象，學以致用。 課后作業：P792，3
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