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磁现象和磁场教案(人教版选修3-1)

时间:2018-01-11 08:10:05作者:佚名教案来源:网络
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1.磁现象和磁场

三维目标
知识与技能
1.列举磁现象在生活、生产中的应用,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,关注与磁相关的现代技术发展;
2.知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用;
3.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。
过程与方法
利用电场和磁场的类比教学,培养学生的比较推理能力。
情感、态度与价值观
在教学中渗透物质的客观性原理。
教学重点
磁场的物质性和基本特性。
教学难点
磁场的物质性和基本性质。
教学方法
类比法、实验法、比较法。
教学用具
条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针、导线和开关、电源、铁架台、投影片、多媒体辅助教学设备。
教学过程
[新课导入]
我国是世界上最早发现磁现象的国家。早在战国末年就有磁铁的记载。我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一,指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献。在现代生活中,利用磁场的仪器或工具随处可见,如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等。进人21世纪后,科技的发展突飞猛进、一日千里,作为新世纪的主人,肩负着民族振兴的重任,希望同学们勤奋学习,为攀登科学高峰打好扎实的基础。今天,我们首先认识磁场。
[新课教学]
一、磁现象  
引导学生阅读教材“磁现象”两段,明确以下几个问题:
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。
古代人们就发现了天然磁石吸引铁器的现象。我国春秋战国时期的一些著作已有关于磁石的记载和描述,而东汉学者王充在《论衡》一书中描述的“司南”,人们公认是最早的磁性定向工具。指南针是我国古代四大发明之一。12世纪初,我国已有指南针用于航海的明确记载。
1.磁体
人们最早发现的天然磁石的主要成分是Fe3O4。现在作用的磁铁,多是用铁、钴、镍等金属或用某些氧化物制成的。
天然磁石和人造磁铁都叫做永磁体。
2.磁性
磁体都能吸引铁质物体,我们把这种性质叫做磁性。
3.磁极
磁体的各部分磁性强弱不同,磁性最强的区域叫做磁极。
能够自由转动的磁体,例如悬吊着的小磁针,静止时指南的磁极叫做南极,又叫S极,指北的磁极叫做北极,又叫N极。
二、电流的磁效应
电现象和磁现象之间存在着许多相似,请你举例说明。
学生讨论,交流,发表见解。电荷存在正负、磁体存在两极;电荷间有力的作用,且同号电荷相斥,异号电荷相吸;磁体间同样有力的作用,且同名磁极相斥,异名磁极相吸。
电现象和磁现象间的相似是偶然的吗?如果你是一位物理学家,你会怎样认为呢?
引导学生阅读教材,并思考问题:
问题1:人们是通过那些自然现象,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?
阅读教材,讨论、交流、发表见解。
1.电现象与磁现象的联系
电现象与磁现象的相似使我们猜想,两者之间可能存在某种联系。
自然界中的磁体总存在着两个磁极,自然界中同样存在两种电荷。不仅如此,磁极之间的相互作用,与电荷之间的相互作用具有相似的特征:同名磁极或同一种电荷相互排斥,异名磁极或异种电荷相互吸引。
1731年,一名英国商人发现,雷电过后,他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年,富兰克林发现莱顿瓶放电可使缝衣针磁化。
但是,也许是由于磁极不可能像电荷那样单独存在,也许是磁体不会对带电体产生直接影响……也许是由于其他原因,直到19世纪初,库仑、托马斯•杨和安培等著名物理学家,都认为电与磁是互不相关的两回事。不过,在18世纪和19世纪之交,随着对摩擦生热及热机做功等现象认识的深化,自然界各种运动形式之间存在着相互联系并相互转化的思想,在哲学界和科学界逐渐形成。深受康德哲学思想影响的丹麦物理学家奥斯特相信,就像电和热、电和光之间存在联系一样,电和磁之间也应该存在着联系。
2.电流的磁效应
(1)奥斯特的实验
奥斯特的实验研究并非一帆风顺。当时人们见到的力都沿着物体连线的方向,即所谓“纵向力”。受这个观念的局限,奥斯特总是把磁针放在导线的延长线上,然而均以失败告终。1820年4月,在一次讲课中,他偶然地把导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针的上方,通电时磁针转动了。这个现象可能没有引起听众的注意,但却是奥斯特盼望已久的。
(2)电流的磁效应
奥斯特连续进行了大量的研究,同年7月发表论文,宣布发现了电流的磁效应,首次揭示了电与磁的联系。
奥斯特实验表明电流的周围能够产生磁场,这种现象称为电流的磁效应。
为此,安培写道:“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”法拉第则评论说:“他突然打开了科学中一个黑暗领域的大门,使其充满光明。”
三、磁场
1.磁场的来源
(1)磁体的周围存在磁场
在玻璃板上放两辆小车,小车上各放置一条形磁铁。
通过实验观察到,磁体同名磁极相斥,异名磁极相吸,且不需要接触就可以发生力的作用。
显然这一力是场力,但磁铁并不带电,不存在电场,它是另一种场──磁场。
磁体周围存在着磁场,常见的条形磁铁、蹄形磁铁周围都存在着磁场。
(2)电流的周围存在磁场
除磁体周围有磁场外,丹麦物理学家奥斯特首先发现电流周围也存在着磁场。
把一条导线平行地放在小磁针的上方,当导线中通入电流,导线下方的小磁针发生转动,说明电流周围的周围也有磁场。
奥斯特实验表明,电流的周围也存在磁场。
2.磁体与电流间的相互作用通过磁场来完成
磁体与磁体之间不需要直接接触,就能发生相互作用,它们之间的相互作用力是通过磁场来完成的。
电流能够产生磁场,那么电流在磁场中是否受力呢?
磁场对电流的作用。照课本图那样,把一段直导线放在磁铁的磁场里,给导线通上电流。
导线发生运动。
磁场不仅对磁极产生力的作用,对电流也产生力的作用。
电流能够产生磁场,而磁场对电流又有力的作用,那么电流和电流之间能否发生力的作用呢?
两条平行直导线,通以相同方向的电流时或通以相反方向的电流。
两条平行直导线,当通以相同方向的电流时,它们相互吸引;当通以相反方向的电流时,它们相互排斥。
磁极 磁场 磁极
磁极 磁场 电流
电流 磁场 电流
磁极和磁极间、磁极和电流间、电流和电流间都是通过磁场来传递的。
3.磁场
(1)磁场
磁体或电流在其周围空间里产生磁场,而磁场对处在它里面的磁极或电流有磁场力的作用。这样,我们对磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间的相互作用获得了统一认识,所有这些相互作用都是通过磁场来传递的。
存在于磁体或电流周围的,能够传递它们之间的相互作用力的特殊物质。
(2)磁场的基本性质
对处于其中的磁极或电流有力的作用。
(3)磁场的物质性
虽然磁场看不见摸不着,对于我们初学者感到很抽象,其实磁场和电场一样是客观存在的,是物质存在的一种特殊形式。
磁场是客观存在的,是物质存在的一种特殊形式。
四、地球的磁场
思考:悬吊着的磁针为什么会指示南北呢?
说明地球的周围有磁场,地磁场对磁针产生了磁场力。
发现磁针能够指向南北,这实际上就是发现了地球的磁场。指南针的广泛使用,又促进了人们对地球磁场的认识。
1.地磁场
地球在地面附近空间产生的磁场,叫做地磁场。
2.地理两极与地磁两极不重合
地球的周围存在磁场,地球实际上就是一个巨大的磁体,它也有两个磁极,地磁南极和地磁北极。地磁场的南北极与地理的南北极并不重合。因此,磁针并非准确地指向南北。
3.磁俯角
地磁场的南北极连线与地理的南北极之间有一个偏角,叫做磁偏角。
磁偏角的数值在地球上不同的地点是不同的。而且,地球的磁极在缓慢地移动,磁偏角也在缓慢地变化。
磁俯角的发现对于科学的发展和指南针在航海中的应用都很重要。
4.地磁场的分布特点
地磁场的分布大致就像一个条形磁铁外面的磁场。

 


许多天体和地球一样,也存在着磁场。如太阳、月亮、火星等都存在磁场。但它们的磁场有不同的特点。如火星的磁场不像地球的磁场那样是全球性的,而是局部的。因此指南针不能在火星上工作。对天体磁场的研究具有十分重要的科学意义。
[小结]
通过本节课的学习,主要学习了以下几个问题:
1.学习了磁现象、磁性和磁极等概念;
2.学习了电流的磁效应;
3.磁体周围,电流周围都有磁场,磁场是物质存在的一种形式。
4.磁场的基本性质:它对放入其中的磁体或电流有力的作用。
5.了解了地球的磁场及地球磁场的分布特点。
[布置作业]
教材第82页“问题与练习”。


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