初中物理九年级《从指南针到磁浮列车》教学设计Word文档下载推荐.docx
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本章主要内容是磁体、磁极、磁感线等概念，探究通电螺线管外部磁场的方向及通电导线在磁场中受力方向跟哪些因素有关，了解直流电动机的结构和工作原理。
小学自然课已经学过关于永磁体的磁现象，学生平常大多摆弄过吸铁石，对磁现象并不陌生。
在磁的发现和利用上，我们的祖先曾有杰出贡献，可以借此进行爱国主义教育。
但磁场、磁感线、电流的磁场等概念却都是全新的、抽象的知识。
其中，磁场和磁感线是电磁学中的重要概念之一，是以后学习电磁感应、磁感应强度等电磁学知识的基础。
不过，我们这里的主要目标是确认磁场的存在，认识磁感线是用来描述磁场方向及其分布情况的方法，不涉及磁感线疏密、直线电流周围磁感线的形状等问题。
对于直线电流的磁场，只让学生了解电流的磁场与电流密切相关，知道磁场方向与电流方向有关，究竟直线电流的磁场方向与电流方向有怎样的关系，教材没有涉及；
而对于通电螺线管的磁场，既要求知道磁场与电流密切相关，还要求学生知道通电螺线管磁场方向与电流方向有关。
第三节课“科学探究：
电动机为什么会转动”，主要是让学生通过实验探究认识到通电导体在磁场中会受到力（安培力）的作用，初步的感受安培力的存在，知道安培力的方向与电流方向和磁场方向有关，为学生进入高中进一步学习安培力打下良好的基础。
学生在感受、认识安培力的基础上，通过了解电动机工作原理，能够让学生体会到从物理知识转化成实际技术还需付出艰辛和劳动。
本章教材总的编排思路大体是：
以电和磁的联系为线索，以实验和科学探究为主要手段，展示了磁场、电流的磁效应及其应用、通电导体在磁场中受力运动的原理及应用（电动机）等内容。
全章科学内容和科学探究相互呼应，相得益彰。
教材16.1节在复习物质的磁性的基础上，认识磁体、磁极，并通过用铁屑和小磁针显示磁力作用的强弱、方向以及大致状况的实验活动，引出“磁场”的概念和“磁感线”描述磁场的方法，为探究电流的磁场打下必备基础。
奥斯特的发现揭示了电和磁的联系，教材16.2节先通过奥斯特实验了解通电直导线周围的磁场，接着研究了通电螺线管周围的磁场和通电螺线管的极性。
16.3节是在学生学习了磁现象、通过奥斯特实验初步认识了电与磁联系的基础上，进一步探究电流的磁场与磁体的磁场之间的相互作用，是更深层次的探究电与磁的联系的过程。
本章教学重点：
磁场是贯穿电磁现象始终的一个重要概念，用磁感线来形象化的表示磁场是一种重要的科学研究方法。
电流产生的磁场、通电螺线管产生的磁场、通电导体在磁场中受力运动等内容，即包含科学研究方法，又是重要的科学探究过程，因而是本章的重点。
本章教学难点：
磁场、磁感线和电流的磁场非常抽象，是本章的难点之一。
教学中应注意把书本上抽象的知识与生活中的具体现象联系起来，通过转换的方法，化抽象为具体，化无形为有形，丰富学生的想象能力，这是突破这些难点的有效途径。
电动机能够持续转动的原因既有理论方面的抽象又有技术方面的难点因而也是难点。
利用教具或动画直观展示线圈中电流方向与受力转动情况，是突破这一难点的重要方法。
2．编写特点
本章教材在编写上有以下特点：
（1）注重联系社会实际和学生生活。
每节课内容编排，都是首先通过图片展示本节课所学知识在生产、生活中的应用实例，一方面有利于激发学生的学习兴趣；
另一方面，从学生熟悉的事物入手，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
进而把物理教学与科学技术的发展和社会进步联系起来，引导学生关注科技发展的前沿，帮助他们树立正确的科学观，培养他们振兴中华、将科学服务人类的使命感和责任感。
（2）突出实验和探究。
与传统教材相比，新教材考虑到了学生“喜欢实验和探究”的特点，设计了大量学生活动，注重知识形成的过程，注意让学生通过观察、实验等实践活动来主动地建构知识体系。
本章的主要探究实验有三个：
“磁体周围有什么”、“通电螺线管的磁场”、“通电导体在磁场中受力运动”，使学生更多地经历科学探究的过程；
迷你实验室中也有三个小实验，给学生提供了较多的活动体验的机会。
这些活动，需要的器材简单，贴近学生的生活，从而使物理知识与生活和社会联系起来，对学生形成、理解物理概念和规律，有很好的促进作用。
3．课时安排
本章共3节，建议全章教学用5课时，其中新授课每节4课时，复习总结1课时。
教学策略：
第一节磁是什么
本节课是本章的第一节，可以利用学生熟悉的磁现象，或者准备一些有趣的小实验，直接引入章标题，然后通过人类认识磁现象是从永磁体开始的这一事实，进入第一节课的学习。
充分利用学生在生活和小学科学课中有关“磁现象”的认识和知识储备，不但有利于学生顺利完成活动1和活动2中的探究实验，还能够引发学生的认知冲突，促进学生的深层次思考和探究，加深对磁体性质、磁化等知识的认识和理解。
磁场是一个很抽象的概念，初中只要求学生初步认识磁场的存在，即知道磁体周围存在磁场即可。
通过“磁场中某一固定点对小磁针的北极（或南极）的作用力有确定的方向，而在磁场的不同点，小磁针北极受力方向不同”的事实，认识到磁场是有方向的。
所以本节课从磁场的基本性质——对放入其中的磁体产生磁力的作用来认识、感受磁场，把抽象的问题具体化、形象化，符合初中学生的认知规律。
因而做好课本图16-5的几个实验是突破难点的关键。
1．关于磁体的基本概念、性质的教学。
课前可以在网上收集“司南”、磁悬浮列车、α-磁谱仪、极光等一些源于古代、现代、自然、科技的图片或视频，制成多媒体课件，上课时播放，激发学生的学习兴趣，引出课题。
学生在小学科学课上对于磁体、磁极间的相互作用有了初步的了解，因而本节课在引入课题后，可以启发学生回忆思考：
对于磁体你已经了解哪些方面的知识？
待学生回忆后，教师简单点评，然后指出：
“为更全面的认识磁现象，请同学们做下面的实验（图16-2、16-3）。
”学生做完实验后，再让学生对回忆的知识进行纠正和补充，学生的印象会更深。
对于图16-2、16-3的实验，由于实验比较简单，可以把它改成开放性的自主探究实验。
课前为每一小组准备课本图16-2、16-3中的器材，为了使实验效果更明显，小组的实验器材还可以再增加两辆力学小车（铝制或木制），一个条形磁铁，或给两个中间系线的条形磁铁，以让学生方便地研究磁极间的相互作用。
实验活动以后，让学生汇报得到的结论。
由于该活动实验器材较多，过程开放性（自主性）较强，为了充分发挥开放性探究活动的作用，让不同层次的学生都能够都有较高水平的收获，在得出课本上的基本结论后，可以启发提问：
实验中，同学们还有没有其他的发现？
还有哪些问题？
从而促进学生深层次的思考，把探究活动推向深入。
善于钻研的学生还可能发现磁化现象，磁体指南北的性质等，提出诸如：
磁体为什么总是指南北？
为什么磁铁能够吸引锯条、回形针等,而不能够吸引铜、铝导线？
如果学生不能发现或提出上述问题，老师可以提问：
磁铁吸引回形针时，回形针之间能否互相吸引？
是否所有的金属都能够被磁铁吸引？
从而引出磁化和去磁。
对于去磁，学生的生活经验不足，老师可从逆向思维的角度引导学生：
既然原来没有磁性的物质可以获得磁性，那么具有磁性的物质在某些情况下是否也会失去磁性呢？
引出去磁的概念，然后演示用“加热”和“敲击”的方法去磁。
最后可以引导学生从磁化的角度解释磁铁吸铁而不能吸铜、铝的原因。
2．关于磁场、磁感应线的教学：
首先可以通过实验演示“不直接接触的两磁体之间也能够发生相互作用”，从而提出问题：
磁体间不需要直接接触，为什么也能发生相互作用呢？
引出磁场的概念。
在学生了解到磁场“看不见、摸不着”之后，启发学生类比认识“流动的空气”的方法，寻找显示这种“看不见、摸不着”的磁场的方法。
空气流动大家不能直接感知，但我们通过观察空气流动对树叶等物体的作用，根据“树叶动”的事实就可以间接知道空气在流动，同样，我们可以通过观察磁场对其它磁体的作用来间接地认识磁场，然后让学生观察图16-6的实验。
通过该实验，可以让学生认识到：
磁场有方向；
磁场中不同位置，磁场方向不同。
做图16-6的实验以前，建议增加一个演示实验：
用磁针“探测”磁场及方向。
在桌面上放置一个条形或蹄形磁铁，将同一大磁针分别放在磁铁周围不同位置，也可以同时将多个相同的大磁针放在磁体周围不同位置，让学生观察大磁针静止后的指向。
通过这个实验，学生不但加深了对“磁场有方向”的认识，而且知道磁场方向可以通过磁针的方向来显示。
做完上述实验后，进一步引导学生思考：
为了显示磁场中更多点的磁场的方向，应该有更多的磁针。
为此，在实验时可以用很细的铁屑（放在磁场中被磁化成一个个小磁针）代替大磁针显示磁场方向及分布情况。
然后演示图16-5中的（a）（b）（c）（d）四个实验，为增大可见度，建议用投影仪演示。
做完实验，提出问题：
实验过程中，往玻璃板上撒铁屑后，为什么要轻轻敲击玻璃？
磁体周围的铁屑或磁针有规律的排列，是受什么力作用的结果？
没有磁场，它们的排列能有这样的规律吗？
让学生明确：
铁屑或磁针排列情况直观反映了磁场分别情况。
接着启发学生思考：
用摆磁针或撒铁屑的方法显示、描述磁场有什么缺点？
引出下一个段标的教学。
对于磁感应线教学，可以引导学生用带箭头的曲线代替磁针或铁屑试着画出图16-5、中的磁场分布情况。
学生在画图过程中，一方面体会条形磁铁和蹄形磁铁磁场的分布规律，同时认识磁感线在实际上并不存在，是人们为了形象地描述磁场而采用的一种方法。
为了帮助学生利用磁感线正确描述磁场，在磁感线教学中应指出以下三点：
（1）磁感线实际上是不存在的，它只是用来形象地表示磁场地一种方法，一种模拟磁场的“模型”。
（2）磁感线上的箭头表示磁场的方向：
从磁体北极到南极（在磁场外部）。
（3）磁感线不只是画出的那几条，磁场也不是只在一个平面内，而是分布在磁体周围的这个空间。
3.关于地磁场的教学，只要求学生通过阅读“信息窗”的内容，认识到地球可看作一个如课本图16-4的大磁体，它的周围存在磁场。
地磁的南北极与地理的南北极刚好相反，教学时，可以将这部分知识制成多媒体课件，以帮助学生想象地球表面磁场的分布情况。
也可以让学生结合地磁场的知识尝试解释磁体为什么总是指向南北方向。
最后也可以补充一些有关磁偏角和沈括知识，激发学生的民族自豪感。
第二节电流的磁场
本节课的主要内容有：
通过奥斯特实验认识电流的磁效应，知道通电导体周围磁场的方向与电流的方向有关；
观察通电螺线管周围铁屑的分布情况，确认通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场相似；
通过实验探究通电螺线管磁极的性质与电流方向的关系，在此基础上介绍右手螺旋定则。
本节课首先通过奥斯特实验，让学生体验到通电直导线周围存在磁场，初步认识电现象和磁现象之间存在联系，然后更进一步通过实验探究电流产生的磁场方向与电流方向的关系，确信电流的磁场与电流密切相关，加深对“电流可以产生磁场”的认识。
随后，将“通电直导线”拓展到“螺线管（曲线）”，在介绍什么是螺线管后，通过实验让学生观察通电螺线管周围的磁场分布情况，认识到电螺线管周围的磁场与条形磁铁的磁场相似，通电螺线管也有两个磁极。
那么，通电螺线管的磁极与什么因素有关？
于是安排一个探究实验，要求学生通过探究活动，“发现”通电螺线管磁极性质与电流方向有关，并寻找磁极极性与电流方向的具体关系。
在学生对这种具体关系有一定的感性认识，想描述而又无法准确形象描述的时候，学习右手螺旋定则。
电流的磁场既是对前面磁场概念的深化和拓展，又是后面学习电磁铁的基础，更是进一步学习各种电磁现象的重要基础。
学生在这里首次接触、思考磁现象和电现象之间的联系，对此普遍缺少生活经验，感性认识不多。
因而教学中，应该尽可能采用实验和适当的直观教具做好演示，创造条件让学生自己动手实验，经历探究过程，获得丰富的感性体验，进而确信电流周围存在磁场，形成对电流周围磁场尤其是通电螺线管外部磁场的形象化认识。
1.奥斯特实验
引入课题后，可以提出问题：
大家都知道磁铁周围存在磁场，只有磁体能够产生磁场吗？
然后出示奥斯特实验所需器材，向学生演示没有磁铁，利用电流也可以产生磁场，从而引入新课。
还可以先引导学生思考电现象和磁现象相似的性质，如带电体能吸引轻小物体，磁铁能吸引铁磁性物质；
同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。
然后指出：
早在奥斯特之前的很多科学家也注意到了这样的事实，并提出了猜想：
既然电现象和磁现象之间有这么多的共同点，那么这两种现象之间也可可能存在某种联系。
为找到这种联系，很多科学家做出了不懈的探索，都没有成功，直到1820年4月，丹麦物理学家奥斯特通过实验证明了这种联系的存在，第一次揭示了电和磁的联系，下面我们就沿着伟人的脚步，经历这个探索的过程，感受这一伟大发现的意义和价值。
然后介绍实验的实验器材，引导学生通过实验，观察体验通电直导线的磁场。
用这种方式教学，既能够激发学生学习和探索的兴趣，又能够很好地渗透情感态度价值观教育。
该演示实验目的是让学生感知由电可以生磁。
由于该实验所需器材简单，教师最好把该实验改成学生自主探究型实验，让学生自己动手操作，经历探究过程，教学效果会更好。
事先给每一个小组准备好所需器材：
磁针、电源、开关、导线。
上课时引入新课后，先让学生根据所给的器材，结合课本图16-8，启发学生思考以下问题制定实验方案。
⑴实验中怎样显示磁场？
⑵怎样才能使实验效果更好一些，打算把磁针放在磁场的上方还是下方？
⑶实验时通电时间不要过长，这样要求的目的是什么？
⑷磁场有方向，电流也有方向，二者之间可能存在怎样的关系？
在实验过程中，如果有学生提出闭合开关时电路处于短路状态的问题，教师可以告知这是为了获得较大的电流，使实验效果更明显。
为了保护电源，实验时通电时间不宜过长，只要看出磁针转动即可切断电路。
如果条件实在不足，可以通过投影仪展示演示实验，以增加可视效果。
做实验时要启发学生观察，导线下的磁针在什么情况下会偏转，学生根据实验现象：
导线中有电流通过时，磁针偏转，没电流通过时磁针不动，能够认识到：
引起磁针偏转的磁场是由电流产生的，从而得出“电流能够产生磁场”或者“通电导体周围存在磁场”的结论。
为了把探究活动引向深入，可以启发性的提出问题并让学生猜想：
磁场有方向，电流也有方向，电流产生的磁场方向与电流方向是否有关呢？
怎样通过实验探究这一问题呢？
让学生设计实验的方法。
学生说出实验方法后，可以让学生上讲台自己演示实验过程，让其他同学观察现象，总结结论。
通过学生参与来活跃气氛，增强实验效果。
在学生进行实验并通过分析比较观察到的现象得出结论后，老师可以引导学生总结，并指出奥斯特实验的意义在于，第一次通过实验揭示了电现象和磁现象不是各自孤立，而是有密切联系的。
这一发现极大的激发了各国科学家探索电磁本质的热情，有力地推动了电磁学的深入研究。
2.通电螺线管的磁场
建议在这里增加一个学生探究活动，起承上启下的作用。
一方面丰富学生的感性体验，加深对电流产生磁场的认识，另一方面也能自然引出通电螺线管的磁场。
通电直导线周围存在磁场，如果将导线弯曲成螺线管，通电后其周围是否也会产生磁场呢?
如果有磁场，与通电直导线的磁场是否相同?
介绍通电螺线管后，为了帮助学生了解螺线管的两种不同的绕线方法，可以先让学生用导线在铅笔等一些物体上练习绕线，并画出相应的绕线方法。
为下一步以画图的方式，记录“探究通电螺线管与电流方向之间的关系”的实验结果，进而总结、归纳右手螺旋定则做好铺垫。
然后，让学生分组完成活动课本图16-9、16-10所示的实验。
如果器材不够分组实验，也可由教师演示，用投影或实物展示台投射到大屏幕上，让学生通过观察直观感知通电螺线管磁场的特点，并启发学生对比条形磁铁的磁场，得出“通电螺线管外部的磁场分布与条形磁铁外部的磁场分布相似”的结论，认识到通电螺线管的两端相当于条形磁铁的南北极。
启发学生从“通电螺线管的磁场是由电流产生的”这一事实入手，猜想通电螺线管的磁极是否跟电流方向有关？
引出下一个探究活动。
以上两个实验的目的是：
要学生通过自主动手探究，寻找并总结通电螺线管的极性与电流方向之间的关系，培养学生的空间想象能力和表达叙述能力。
为归纳、总结右手螺旋定则提供感性体验。
为了启发学生通过对比、分析、归纳出右手螺旋定则，并从中体会探索物理规律的方法。
在探究开始时，教师可以提出一些启发性问题，以促进学生深层次地思考。
比如：
螺线管有两种绕线方法，螺线管和电源相接有两种接法，那么螺线管绕法不同或者与电源正负极接法不同，螺线管的磁极是否相同？
请同学们在探究过程中注意这些问题，并将实验结果以画图的方式记录下来。
图15-4
探究实验结束以后，教师要鼓励学生，根据观察到的实验现象和记录，把自己的探究结果用语言描述出来，引导学生确认：
决定通电螺线管极性的因素是电流的方向。
然后在此基础上介绍右手螺旋定则，使学生感性认识进一步深化，上升到理论的高度。
最后指导学生阅读课本上右手螺旋定则的内容，并指出右手螺旋定则中的规定是人为的，是为了便于人们判断和记忆，学生也可以根据自己理解的方式去表达，只要能够揭示出通电螺线管磁极极性与电流方向之间的关系即可。
如可用以下几种方法判定：
（1）用左手也可以判断，只是与用右手螺旋定则判断的结果相反
（2）正对着螺线管的一端观察，如果电流是沿顺时针方向流动，则靠近你的这一段是通电螺线管的北极，远离你的那一端是南极；
如果电流是沿逆时针方向流动，则螺线管磁极性质刚好相反。
（3）蚂蚁沿着电流方向爬，说：
“N极就在我的左边”。
（4）猴子用右手把一个大螺线管夹在腋下，说：
“如果电流沿着我的右臂所指的方向，N极就在我的前方。
如右图所示。
图15-4
为了进一步熟悉右手螺旋定则，老师可以出示不同绕线法的螺线管，训练学生用手比画判断电流方向和磁场方向，也可以通过画图的方式进行练习。
由于初中学生识图和空间想象能力较差，可能给这部分学习带来困难，教师应加强指导。
课标对右手螺旋定则未作要求，教材虽已介绍，教学中对学生要求不能太高，简单了解即可，以免增加学生负担。
对于通电螺线管内部的磁场和磁感线不做要求，建议不讲。
科学探究：
电动机为什么会转动
本节课是学生在已经学习了简单的磁现象，了解了奥斯特实验首次将电与磁联系起来的基础上,进一步探究电流的磁场与磁体的磁场之间的相互作用。
是更深层次的探究电与磁的联系的过程。
而对于整个中学阶段，本节又是学生高中学习安培力的基础，让学生在初中阶段初步的感受安培力的存在，及安培力的方向与电流方向和磁场方向有关，为学生进入高中进一步学习安培力打下良好的基础。
初中二年级这个阶段的学生的思维能力属于经验性的逻辑思维，很大程度仍需要以具体的形象的经验材料来理解抽象的问题。
学生对电动机的认识也大多是感性认识，还有太多的疑问，教师可由此入手，培养学生有根据猜想的能力，引导他们科学探究，最终揭示电动机的奥秘。
1.探究电动机转动的原因
（1）猜想电动机转动的原因
本节课前可以先让学生搜集一些小的（如玩具上的）电动机，并把其中的一些拆开观察其结构。
上课时，通过生活中常见的用电器引入课题后，首先让学生通过实验，亲自体验电动机模型通电转动的过程，然后让学生出示拆开的各种各样的电动机，让全体同学共同观察电动机的组成部分（必要时可以实物投影或展示拆开的一些电动机的图片），引导学生寻找电动机结构的共同特点：
主要有线圈和磁铁组成。
然后启发引导学生提出猜想：
电动机主要有线圈和磁体组成。
线圈在通电后转动，说明线圈在通电后受到力的作用，这个作用力是怎样产生的呢？
由于电动机中都有磁体，因此猜测这种力的产生跟磁场有关；
同时考虑到只有通电时，即线圈中有电流时电动机才会转动，因而猜测这种力还可能跟通入线圈中的电流有关。
至此，学生关于电动机转动的原因学生通常会有以下猜想：
猜想1：
电流（通电线圈）在磁场中受到力的作用。
猜想2：
磁场对电流（通电线圈）产生力的作用。
猜想3：
电动机中磁体的磁场与线圈中电流的磁场存在相互作用……
学生提出猜想以后，可以引导学生用“简化”的思想和控制变量的方法设计实验。
（2）探究磁场对通电导体的作用
引导学生将复杂问题简单化，将线圈转换成直导线验证自己的猜想。
启发学生思考：
本实验的目的是：
观察通电导体在磁场中是否受力，受力方向跟哪些因素有关。
因而，可以用导线、开关、电源等组成一个电路，然后把一部分导线作为研究的对象，观察这部分导线在磁场中的受力情况。
在探究受力方向跟电流方向、磁场方向的关系时，可用控制变量的方法分两步去做：
一、保持磁场方向不变，改变电流方向，观察导线受力方向；
二、保持电流方向不变，改变磁场方向，观察导线受力方向。
可以让学生自己组装实验器材，将粗铜丝用细铜丝悬挂起来可以在蹄形磁铁的磁场中自由摆动。
很好的验证自己的猜想，（这个装置比书上的装置更容易组装，实验现象也非常的明显。
学生在分组讨论组装仪器的过程中，也培养了他们小组交流分工合作的能力，同时也锻炼了他们想办法解决问题的能力）
最后引导学生分析现象得出结论。
2．电动机怎样转动
首先，可以通过课件演示通电线圈不能持续转动的原因，引导学生思考如何让它持续转动？
然后，让学生观察课本图16-21（a）（b）（c）（d），并阅读相关内容，认识到通电线圈的两段导体在磁场中受到两个相反方向的力的作用而转动，如课本图16-21（a）所示。
当线圈转至平衡位置（线圈平面和磁感线垂直）时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，如课本图16-21（b）所示。
但线圈由于惯性会继续转动，从而越过平衡位置，此时，两电刷和半环交换接触，使线圈中的电流方向改变，线圈中的导体受磁场力的方向也改变，因而可以继续转动，所以线圈能够不停地转动，如课本图16-21（c）所示。
在平衡位置改变线圈中的电流方向的元件是两个金属半环，通常把那两个金属半环称作换向器。
最后，可以向学生展示按照“迷你实验室”中要求制作的简易电动机模型，重点让学生观察思考图16-22（a）中线圈两端的漆包线分别被刮去了半边，以加深学生对线圈转动过程的理解。
备课素材：
1.我国古代“磁学”方面的成就
我国是用文字记载磁现象最早的国家之一，指南针的发明和应用是我国人民对人类所作出的巨大贡献。
在公元前3世纪的《吕氏春秋》中就有“磁石召铁”的记载。
到战国时期，出现了用天
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