高中物理选修3-1精品教案：3.1 磁现象和磁场 教学设计(2)

3.1 磁现象和磁场
教学目标
1．了解磁现象。

了解电流磁效应的发现过程，体会奥斯特发现的重要意义。

2．知道磁场的基本特性。

了解地球的磁场。

3．了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。

关注磁现象在生活和生产中的应用。

4．知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。

教学重点难点
重点：电流的磁效应和磁场概念的形成。

难点：磁场的物质性和基本性质。

突破：在复习初中知识的基础上，首先形成磁场的概念，以与电场类比的形式使学生形成磁场的概念并理解磁场的基本性质是对放入其中的磁极和电流有力的作用，以及它们之间的作用靠磁场传递的性质。

教学过程
一、磁现象
师生活动：
介绍人类对磁现象的认识过程和我国古代对磁现象的研究、指南针的发明和作用来认识磁现象：郑和下西洋是靠的指南针来确定方向，其实关于磁性的问题，我国在很早的时候就有了记载，早在春秋战国时代就有了关于磁石的记载和描述；到了东汉时代我国就有了“司南”的记载，这是公认的最早的磁性指南的工具。

指南针是我国古代的四大发明之一。

问题1：天然磁石的主要成分是什么？永磁体吸引铁质物体的性质叫磁性。

问题2：什么是永磁体、磁性和磁极？磁体有几个磁极，如何规定的？磁性最强的区域就是磁极。

阅读教材得到：磁性、磁体、磁极等概念：(板书)
能吸引铁质物体的性质叫磁性。

具有磁性的物体叫磁体，包括天然磁石和人造磁铁。

(永磁体)
磁体中磁性最强的区域叫磁极，且同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引。

交流讨论：
教师引导：在很久远的时候，我们的祖先就知道利用磁性了，而现在磁现象也是广泛应用于我的生活中，同学们想一想，在你的周围有哪些是关于磁的应用？
日常生活中，磁的应用会给我们带来方便。

例如，在柜门上安装“门吸”能方便地把柜门关紧；把螺丝刀做成磁性刀头，可以像手一样抓住需要安装的铁螺钉，还能把掉在狭缝中的铁螺钉取出来。

请你关注自己的生活，看看哪些地方应用磁性可以带来方便。

请说出你的创意。

如果有铁质的物体(如小刀等)落入了深水中无法取回，则可以用一根足够长的细绳拴一磁体，放入水中将物体吸住，然后拉上来；如果有许多大头针(小铁屑等)撒落地上，可以用一块磁铁将它们迅速拾起来。

二、电流的磁效应
师生活动：
学生自主参与：重现电流磁效应的发现过程
[当初的问题的提出]
自然界中的磁体总存在着两个磁极，而且磁极之间的作用是同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

这个性质跟我们学过的哪种情况相似？
[对比电现象]自然界中存在着两种电荷，电荷之间的作用是同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。

[人们感觉]是不是电和磁之间存在着某种联系？
[搜寻证据] 1731年，一名英国商人发现：雷电过后，他的一箱刀叉竟具有了磁性；
1751年，富兰克林发现，莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。

[反对的理由]磁极不可能像电荷那样单独存在；磁体不会对带电体产生直接的影响；等等。

[反对的代表]库仑、托马斯·杨、安培等
[赞同的代表]奥斯特
结论：电流的磁效应：电流可能产生磁场。

三、奥斯特实验
师生活动：
做实验时可以分为四种情形观察并记录现象：水平电流在小磁针的正上方时，让电流分别由南向北流和由北向南流；水平电流在小磁针的正下方时，让电流分别由南向北和由北向南流。

在认识电流的磁效应的同时，为地磁场和通电直导线的磁场的教学埋下伏笔，留下问题让学生思考。

总结与归纳：电流能产生磁场！奥斯特发现电生磁！
讨论与交流：
[介绍奥斯特实验的过程，提示学生在学习和生活中要做有心人]
[在刚才的实验操作中有一处不是恰当的做法，你能找出来吗？(短路，对电池有害，因此时间应该短一点)]
重现电流的磁效应的发现过程，体现物理思想(电与磁有联系)和研究方法(奥斯特实验)，认识到奥斯特实验在电磁学中的重要意义(打开了电磁学的大门)，为后来法拉第的研究工作(电能生磁、磁也可以生电)奠定了基础。

[法拉第说：“他猛然打开了一个科学领域的大门，那里过去是一片漆黑，如今充满光明。

”]教师提出问题：
问题1：人们是通过哪些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？
问题2：开始，奥斯特的实验研究均以“失败”告终，为什么？你从中有何启发？
问题3：奥斯特是如何发现电流磁效应的？以前的实验为什么会失败？谈谈你的想法。

奥斯特发现电流磁效应的实验有何意义，竟使安培、法拉第对奥斯特有如此高的评价？
结论：电流的磁效应：电流通过导体时导体周围存在磁场的现象(奥斯特实验)。

四、磁场及其物质性
师生活动：
磁体对磁体有力的作用，奥斯特实验说明了电流有磁效应，说明了电流对磁体有力的作用；那么磁体对电流有作用吗？电流与电流之间有相互作用吗？这些作用力都不需要直接接触，就能产生。

那么，这些作用力是怎样产生的呢？是不是不需要任何媒介物就能产生？(请同学们说明磁体对电流也有作用，学生可以根据牛顿第三定律从理论上得到，教师演示磁体对电流的作用、电流对电流的作用)
我们以前也知道了磁体之间也有相互作用；我们发现这些相互作用，都是可以不相互接触的，那么是通过什么使这些没有相互作用的磁极、电流之间发生相互作用的呢？
[演示]
磁场对电流的作用，电流与电流的作用
类比于库仑力和电场，形成磁场的概念。

磁场虽然看不见、摸不着，但是和电场一样都是客观存在的一种物质。

我们可以通过磁场对磁体或电流的作用而认识磁场。

磁场是存在于磁体或电流周围空间的一种特殊物质。

磁体和电流的周围存在磁场，磁体间、电流和磁体间、电流和电流间的相互作用，都是通过磁场产生的。

那么，磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？
磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。

与电场的基本性质是相似的。

(电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用)电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的(这一结论是从电荷间相互作用的现象结合“力是物体间的相互作用”推理得出的)。

通过类比，可以推断出“磁极间的相互作用也是通过磁场而发生的”，磁场也具有物质性。

结论1：磁场的概念：
磁体或电流周围存在的一种传递它们之间相互作用的特殊物质(看不见、摸不着，是物质存在的一种特殊形式)。

结论2：磁场的基本性质：对处于其中的磁极和电流有力的作用。

结论3：磁场是媒介物：磁极间、电流间、磁极与电流间的相互作用是通过磁场发生的。

五、磁的应用的分类
讨论与交流：
(1)利用磁体对铁、钴、镍的吸引力，如门吸、带磁性的螺丝刀、皮带扣、女式的手提包扣、手机皮套扣等等。

(2)利用磁体对通电导线的作用力。

如喇叭、耳机、电话、电动机等等。

(3)利用磁化现象记录信息，如磁带、磁卡、磁盘等等。

六、地球的磁场
师生活动：
引导学生介绍磁性的地球
地理的南北极和地磁的南北极的区别，磁偏角，介绍沈括对磁偏角的研究。

用一个条形磁铁来模拟地磁场，说明小磁针静止时为什么会指向地理的南北极。

结论：地球是一个巨大的磁体，地球周围存在磁场——地磁场。

指南针的发现就说明了地球周围有磁场。

讨论与交流：
地球的地理两极与地磁两极不重合(地磁的N极在地理的南极附近，地磁的S极在地理的北极附近)，其间存在磁偏角。

这一现象最早由我国宋代学者沈括发现。

西方最早发现这个现象的是哥伦布，比沈括要晚400多年！
结论：地球周围的磁场分布情况和条形磁铁周围的磁场分布情况相似。

宇宙中的许多天体都有磁场。

月球也有磁场。