資源簡介

課題 電生磁（第二課時）
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1． 探究通電螺線管周圍磁場。 了解通電螺線管周圍的磁場與條形磁體的磁場相似。 2． 通電螺線管的極性與電流方向的關(guān)系。 3．會用安培定則來判斷通電螺線管的電流方向和兩端的極性。
課前學(xué)習(xí)任務(wù)
1. 結(jié)合奧斯特實驗， 知道如何研究磁場，明確鐵屑和小磁針的作用。 2. 了解螺線管的兩種繞制方法。
課上學(xué)習(xí)任務(wù)
【學(xué)習(xí)任務(wù)一】 學(xué)會如何繞制螺線管。
方法一： 方法二：
【學(xué)習(xí)任務(wù)二】 探究通電螺線管外部的磁場分布： 知道如何顯示通電螺線管外部磁場的分布。 【學(xué)習(xí)任務(wù)三】 探究通電螺線管的極性與電流方向的關(guān)系：
知道如何研究通電螺線管的極性與電流方向有關(guān)。 【學(xué)習(xí)任務(wù)四】 學(xué)會用安培定則來判斷通電螺線管的電流方向和兩端的極性。
推薦的學(xué)習(xí)資源
閱讀資料《會跳舞的磁液體》： 如圖所示，是《體驗科學(xué)》一書中介紹的科技館探索與發(fā)現(xiàn) A 廳展品“會跳舞的磁液體” 。 本展品組由三個部分組成。分別是 跳舞的磁液、磁液顯示器、磁液爬山。 這組展品展示的是有關(guān)磁液的內(nèi)容。有誰知道什么是磁液 嗎？通俗的講：磁液就是一種具有磁性的液體。其實，液體本身 并無磁性，它是把一種強磁性的固體研磨成很細(xì)的粉末，再添加 一定量的活性劑，然后很均勻地混合在某一種液體里，從而形成 一種穩(wěn)定的膠體溶液。這種溶液既有液體的流動性又有固體磁性 材料的強磁性．在外加磁場的作用下，磁液會流向磁場強度高的地方并能穩(wěn)定 在那里， 或者懸浮在載體上。因此，在現(xiàn)代技術(shù)中磁液得到了越來越廣泛的應(yīng)用， 諸如電 子儀表、機械、化工、環(huán)境、醫(yī)療等許多領(lǐng)域。下面我們一起來看看磁液的真面目吧。 第一部分跳舞的磁液。采用多路控制器控制電磁鐵的磁場變化， 而控制信號取自音樂 或麥克風(fēng)中我們的聲音。隨著信號的變化，磁液槽上下兩側(cè)的磁鐵受控產(chǎn)生磁性時強時弱 的變化，這時磁液會隨著磁場的變化而流動，從而展現(xiàn)神奇而美麗的舞蹈畫面。 第二部分磁液顯示器。采用多路控制器控制的電磁鐵陣列。通過鍵盤輸入文字或圖形 信息后，控制器會控制電磁鐵陣列中相應(yīng)線圈中電路的通斷。通電線圈處會產(chǎn)生很強的磁 場， 使此處的磁液明顯凸起。磁液上的一個個凸起規(guī)則的排列便組成了文字或圖案， 從而 使其成為一塊磁液顯示器。 第三部分磁液爬山。磁液槽中的三個圓錐體內(nèi)部都安裝有多個精細(xì)排列的電磁鐵， 轉(zhuǎn) 動轉(zhuǎn)輪時，對電磁鐵的電流實現(xiàn)調(diào)控，轉(zhuǎn)輪速度越快通電的電磁鐵越多，磁場強度也越強， 從而使磁液形成沿圓錐體螺旋快速爬升的景象。課題 電生磁（第一課時）
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1． 知道電流周圍存在磁場。 電流的磁場方向跟電流方向有關(guān)。 2.經(jīng)歷探究通電直導(dǎo)線周圍磁場強弱的影響因素的過程。 3.了解通電直導(dǎo)線周圍的磁場分布。
課前學(xué)習(xí)任務(wù)
1. 根據(jù)已學(xué)知識，知道如何研究磁場，明確鐵屑和小磁針的作用。 2. 了解奧斯特實驗的物理學(xué)史。
課上學(xué)習(xí)任務(wù)
【學(xué)習(xí)任務(wù)一】 觀察奧斯特實驗： （1） 通電后，磁針的 N 極指向有什么變化？ （2） 斷電后，磁針的 N 極指向有什么變化？ （3） 改變電流方向，磁針的 N 極指向又有什么變化？ 奧斯特實驗表明： 。 【學(xué)習(xí)任務(wù)二】 探究一：通電直導(dǎo)線周圍磁場強弱的影響因素。 猜想 1：通電直導(dǎo)線周圍的磁場的強弱與到直導(dǎo)線的距離有關(guān)。 猜想 2：通電直導(dǎo)線周圍的磁場的強弱與通過直導(dǎo)線的電流大小有關(guān)。 【學(xué)習(xí)任務(wù)三】 探究二： 通過實驗， 探究通電直導(dǎo)線的磁場分布。 【學(xué)習(xí)任務(wù)四】
了解了圓形導(dǎo)線、兩匝線圈周圍的磁場分布。
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奧斯特的發(fā)現(xiàn)： 電流的磁效應(yīng) 早在 17 世紀(jì)，人們就發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的現(xiàn)象。 1681 年 7 月， 一艘航行在大西洋的商 船遭到雷擊， 結(jié)果船上的 3 個羅盤全部失靈： 其中兩個退磁了， 另一個指針的南北指向顛 倒。還有一次，意大利的一家五金商店被閃電擊中， 事后發(fā)現(xiàn)被擊毀的盒子里， 有的刀叉 被燒熔， 有的被磁化了。這些現(xiàn)象說明，閃電既能使鋼失去磁性，又能讓鋼帶上磁性。據(jù) 說， 富蘭克林在一次做萊頓瓶放電實驗時，也曾意外地發(fā)現(xiàn)， 鋼針被磁化了。怎么解釋這 些現(xiàn)象呢？ 1820 年， 一位具有哲學(xué)頭腦的物理學(xué)家、化學(xué)家解開了這個秘密，第一個發(fā)現(xiàn)了電 磁之間的微妙關(guān)系。這位開路先鋒的名字叫奧斯特。 奧斯特信仰康德的自然哲學(xué)觀， 相信自然界的各種力是統(tǒng)一的， 光、電、磁、化學(xué)親 合力等在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。他的博士論文題目就是《康德哲學(xué)思想與自然科學(xué)》。 在這種哲學(xué)思想的指導(dǎo)下， 他一直試圖尋找電力與磁力之間的聯(lián)系。這是一次雄心勃勃而 又目的明確的探索，但是道路是曲折的，他做了許多實驗，都未能如愿以償。 起初，奧斯特用萊頓瓶試驗， 不管萊頓瓶帶的電有多強， 也沒有發(fā)現(xiàn)它有磁效應(yīng)。那 么閃電為什么能使小刀磁化呢？奧斯特想， 一定是因為萊頓瓶帶的電是靜電， 而閃電是動 電。于是他改用伏打電堆產(chǎn)生的電流做實驗。但是也失敗了。難能可貴的是，奧斯特的探 索目標(biāo)始終是明確的，盡管走了許多彎路，他從未動搖過。 1819 年冬季到 1820 年春天， 奧斯特?fù)?dān)任了電學(xué)與磁學(xué)的講課。這幾個月在他的一生 中至關(guān)重要。他重新思考多年來一直縈繞在心的那個問題：如何使電流向磁轉(zhuǎn)化？他想： 如果電流能產(chǎn)生磁效應(yīng)， 也許這個磁效應(yīng)的作用是橫向的， 而不可能沿著電流的方向—— 因為不少人沿著這個方向去探索都沒有效果。這是一個大膽而天才的設(shè)想。 1820 年 4 月的一天，奧斯特在課堂上抱著試一試的想法，做了一次即興實驗。他把 一根很細(xì)的鉑絲連在伏打電槽上， 細(xì)鉑絲下擱著一個用玻璃罩的磁針， 以往的實驗磁針與 導(dǎo)線是垂直的，這次他特意讓磁針與細(xì)鉑絲平行。當(dāng)著許多聽課學(xué)生的面，奧斯特接通電 源，這時他發(fā)現(xiàn)，磁針果然擺動了一下！由于他實驗的電流很小，磁針的擺動不大明顯， 在場的學(xué)生并沒有在意， 然而奧斯特卻大喜過望， 據(jù)說他當(dāng)時高興得竟然在講臺上摔了一 跤。只有奧斯特知道： 這是人類第一次有意識地發(fā)現(xiàn)了電和磁的關(guān)系！ 又經(jīng)過 3 個月深入 地研究，奧斯特終于弄清楚了在通電導(dǎo)線的周圍，確實存在一個環(huán)形磁場。 1920 年 7 月 21 日，奧斯特在一家刊物上公布了他的實驗結(jié)果。論文是用拉丁文寫 的，題為《關(guān)于磁針上電流沖擊的實驗》。這是一篇劃時代的論文，薄薄的四頁，沒有任 何數(shù)學(xué)公式， 也沒有示意圖，但它以簡潔和精練的文字向全世界宣告： 人類第一次找到了 電和磁的轉(zhuǎn)換關(guān)系。電和磁，這兩條古老的河流在奧斯特這里匯合了！ 奧斯特的發(fā)現(xiàn)轟動了全歐洲的物理學(xué)界。人們本來以為毫不相關(guān)的兩種現(xiàn)象， 竟有這
樣奇妙的關(guān)系。這個發(fā)現(xiàn)成了近代電磁學(xué)的突破口，各國科學(xué)家紛紛轉(zhuǎn)向電磁研究。法拉 第后來對奧斯特的發(fā)現(xiàn)作了如此精當(dāng)?shù)脑u價：“它猛然打開了一個科學(xué)領(lǐng)域的大門，那里 過去是一片漆黑的，如今充滿了光明。”

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