資源簡介

(共24張PPT)
第2節 探究：通電螺線管外部磁場的方向
第十八章 從指南針到磁浮列車
課程講授
新課導入
本課小結
我們一起來闖關
能認識電流周圍存在磁場，知道通電螺線管外部磁場的方向，能認識電磁鐵在生產生活中的應用。
01
能完成"探究通電螺線管外部磁場的方向"實驗，能將電學實驗的技能應用于電與磁的實驗中。
02
03
知道電與磁有密切的聯系；會用右手螺旋定則確定通電螺線管的磁極或螺線管上的電流方向。
素養目標
新課導入
先觀看漫畫視頻:
視頻中的起重機來起吊鋼鐵制品，非常有優勢。你猜起吊機的頭部有什么裝置，能方便起吊鋼鐵？
磁鐵的話，不用捆綁物品，利用吸鐵性就能吸附起吊，可如何卸貨呢？你注意觀察視頻中是如何做到的呢？
一、從奧斯特實驗說起
課程講授
新課推進
新課推進
1. 問題提出：磁體周圍有磁場，電荷周圍有電場，同名磁極相互排斥，同種電荷也相互排斥，磁與電之間有關系嗎？電能產生磁嗎？有一個人，他很多年前做了一個實驗，揭開了這個謎題。
2.奧斯特實驗
（1）老師在實物投影儀的展臺上演示：將一枚轉動靈活的小磁針置于站臺上（附近不能有磁性材料），在小磁針上方平行架設一條直導線。
圖甲 通電 圖乙 斷電 圖丙 改變電流方向
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新課推進
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（2）使導線與電池觸接，看看電路連通瞬間小磁針有什么變化（如圖甲）？
（3）斷開電源，觀察小磁針有什么變化（如圖乙）？
（4）改變電流方向再次觸接，小磁針有什么變化（如圖丙）？
（5）學生匯報觀察到的現象：
①當接通電路時,小磁針　 　。
②當斷開電路時,小磁針恢復到原來的指向,　 　。
③改變電流方向,小磁針　 　。
發生偏轉
不再發生偏轉
偏轉方向發生改變
課程講授
新課推進
（6）師生共同思考分析：
①導線為什么直接連在電池兩端？
②小磁針起到什么作用？
③直導線通電后，小磁針發生偏轉，說明什么問題？
④改變電流方向，小磁針偏轉方向相反，說明什么問題？
為了獲得較大電流。因為實驗需要，正常情況下不允許。
檢驗導體周圍是否產生磁場，此為轉換法。
提示：說明通電導體周圍存在磁場。這種現象叫做電流的磁效應。
提示：說明電流周圍磁場的方向與電流方向有關。
課程講授
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（7）拓展探究：既然電能生磁，為什么我們在生活中感受不到呢？如下圖在通電時為什么連一根大頭針都吸不動呢？
可能是磁場太弱。怎樣才能增大磁場呢？
3.閱讀課本P142“科學書屋”，了解奧斯特及其實驗情況。
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4.對點訓練：1820年，丹麥物理學家 在課堂上做實驗時發現：當導線中通過電流時，它下方的磁針發生了偏轉。他對此懷著極大的興趣又做了許多實驗，終于證實了電流周圍存在著 。
奧斯特
磁場
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二、實驗：探究通電螺線管外部磁場的方向
1.問題提出：剛才的奧斯特實驗讓我們看到一根通電直導線周圍存在著磁場，這僅僅能讓靈敏的小磁針感應到，實際用處也不大。怎樣能夠讓這樣的磁場增強呢？
把導線繞在圓筒上，做成螺線管，與電源相連通電后，各圈導線產生的磁場疊加在一起，磁場會不會強得多？如果產生較強的磁場后，其磁場分布又有什么特點呢？
2.實驗目的
（1）探究通電螺線管外部磁場分布的特點。
（2）探究通電螺線管外部磁場的方向。
3.實驗器材
螺線管、電源、開關、導線、滑動變阻器、有機玻璃板、鐵屑和小磁針。
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4.實驗設計
為直觀觀察通電螺線管周圍磁場的特點，可參考前面在玻璃板上撤鐵屑的辦法來推斷通電螺線管周圍的磁場分布的特點，還可利用小磁針在磁場中的指向來推斷通電螺線管周圍的磁場方向。
請設計實驗電路，并畫出電路圖：
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5.實驗步驟
（1）在一塊玻璃板上安裝導線繞成的螺線管，板面上均勻地撒滿鐵屑。
（2）按照設計的電路圖，將螺線管等器材連接起來，然后閉合開關，給螺線管通電，并輕輕敲擊玻璃板面，觀察玻璃板面上鐵屑的分布情況，用拍照等方式記錄實驗信息并用多媒體或投影儀展示。示例：
（3）換一個有更多匝數的蝶線管，將小磁針放置在螺線管附近（圖18—17)，未通電時觀察小磁針N極指向。閉合開關，觀察并記錄小磁針N極指向的變化。改變電流方向，再觀察并記錄小磁針 N 極指向的變化。
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6.實驗結論
（1）實驗步驟2得出結論：通電螺線管外部的磁場與條形磁體的磁場相似，兩端是它的兩個磁極。
（2）實驗步驟3得出結論：通電螺線管的極性與電流方向有關。
7.反思交流
（1）通電螺線管周圍的鐵屑分布與哪種磁體的鐵屑分布類似？為什么？
（2）通電螺線管內部的磁場方向是怎樣的？設計實驗驗證你的猜想
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8.右手螺旋定則
（1）有沒有一種比較簡便的辦法來判斷通電螺線管的磁極？
法國物理學家安培得知奧斯特實驗的消息后，第二天就重新做了奧斯特的實驗。實驗中他驚奇的發現，磁針轉動的方向和電流的方向有一定的規律。并且用一個巴掌就解決了電流方向跟磁極方向的判斷問題。
（2）方法：用 握住螺線管，讓四肢彎曲的方向跟 一致，則大拇指所指的那端就是通電螺線管的 極。
（3）老師示范引領。
（4）學生嘗試應用，相互交流，上臺展示。
右手
螺線管中的電流方向
N
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9.對點訓練：如圖所示為“探究通電螺線管外部磁場的方向”實驗裝置：
(1)由實驗裝置圖可知，該實驗通過 來判斷通電螺線管外部磁場的方向；
(2)在螺線管外部A、B兩處放置小磁針，閉合開關，發現A處小磁針發生偏轉，而B處小磁針不偏轉，試說明B處小磁針不偏轉的可能原因： ；
(3)將電池的正、負極對調，重復上述實驗，是為了探究通電螺線管外部磁場的方向與
方向的關系；
(4)觀察實驗現象后，應立即斷開開關，是為了 ；
(5)若讓你對這個實驗進行優化，你將怎樣做？ 。
小磁針的指向
小磁針N極的指向與磁場方向相同
電流
高
電路中加裝一個滑動變阻器，用于保護電路
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三、電磁鐵在生產、生活中的應用
1.觀看視頻：
2.閱讀課本P144—145“電磁鐵在生產生活中的應用”部分，完成下列問題：
（1）在通電螺線管內插入一塊 ，就構成了一個電磁鐵。因為 ，所以其磁性會增強。
（2）電磁起重機工作時接通電源， 產生磁性，把鋼鐵物品吸住，當斷開電源后，磁性消失，鋼鐵物品不被吸引就被放下來。其使用優點是： 有磁性， 無磁性。
鐵芯
鐵芯被磁化
電磁鐵
通電
斷電
課程講授
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（3）電磁繼電器
①構造：電磁繼電器一由 、銜鐵、彈簧片、觸點等組成，其工作電路包括低壓控制電路和高壓工作電路兩個部分。
②工作原理：如課本圖18—20，當低壓工作電路在電磁鐵,A兩端加上一定的電壓時，電磁鐵A工作，銜鐵B被吸下，從而將帶動銜鐵的動觸點D與靜觸點E（常開觸點）吸合，高壓電路接通。當電磁鐵A斷電后，其磁力消失，銜鐵B則在簧C的作用下返回原位，動觸點D離開靜觸點E，高壓電路斷開。這樣，通過電磁繼電器低壓控制電路的接通、斷開，就達到被控電路的導通、切斷目的。
③優點：利用電磁維電器，用低電壓、弱電流的控制電路來控制高電壓、強電流工作電路，能實現遙控和生產自動化。
電磁鐵
課程講授
新課推進
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3.自制電磁鐵
用漆包線、鐵釘、和電源，按課本P146“迷你實驗室”中內容自制電磁鐵。
課堂小結
電磁鐵
應用
通電螺線管
通電導體周圍
奧斯特實驗
磁場
存在
類似條形磁鐵磁場
電流磁效應
插入鐵芯
兩端是兩個磁極
右手螺旋定則
我們一起來闖關
1．如圖是小李探究“通電螺線管的磁場是什么樣的”部分實驗電路，由圖分析，下列結論正確的是（ ）
A．通電螺線管周圍的磁感線是真實存在的
B．通電螺線管外部磁場與蹄形磁體的磁場相似
C．圖中小磁針靜止時右端是N極
D．改變電流方向，小磁針的指向不改變
2．將小磁針放置在通電螺線管右側，小磁針靜止時，其N極的指向如圖所示。下列說法不正確的是（　　）
A．通電螺線管的右端為S極
B．電流從導線的B端流入螺線管
C．通電螺線管的磁場與條形磁體的磁場相似
D．改變導線中電流方向，通電螺線管磁性強弱會改變
C
D
我們一起來闖關
3．在“做中學”，可以幫助我們學習和運用知識，提升操作技能與探究能力。如圖所示，小明利用課余時間制作了一個磁浮玩具，玩偶穩定地“漂浮”在空中。下列判斷正確的是（ ）
A．通電螺線管的上端為S極
B．電路中的a點必須連接電源的負極
C．磁浮玩具的工作原理是異名磁極互相排斥實現“漂浮”的
D．若要增加玩偶“漂浮”的高度，可將滑片P向上移動
D
我們一起來闖關
4．王剛利用如圖所示的裝置研究電與磁的關系，請仔細觀察圖中的裝置、操作和現象，然后歸納出初步結論。比較甲、乙可知： 。比較甲、丙可知：
。這種現象叫做 。
通電導體周圍存在磁場
磁場方向與電流的方向有關
電流的磁效應
我們一起來闖關
5．請根據圖中通電螺線管外部的磁感線方向，標出電源和螺線管上方的極性。
我們一起來闖關
6．在“探究通電螺線管外部的磁場分布”實驗中：
（1）小明在嵌入螺線管的玻璃板上均勻撒滿細鐵屑，閉合開關后玻璃板 （填寫操作方法），觀察到細鐵屑的排列如圖甲所示，同時觀察到小磁針發生偏轉，則說明通電螺線管周圍存在 。此時，如果移走小磁針，該結論 （選填“成立”或“不成立”）；
輕敲
磁場
成立
我們一起來闖關
（2）如圖乙把小磁針放到螺線管四周不同位置，螺線管通電后記錄小磁針 極的方向，這個方向就是該點的磁場方向。由此判斷，通電螺線管外部的磁場分布與 磁體的磁場分布相似；
（3）接下來小明斷開開關，對調電源的正負極，閉合開關后，觀察小磁針的指向。此時小明是想要探究通電螺線管的極性與 的關系。
N
條形
電流方向

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