教學目標
知識目標:
1、瞭解萬有引力定律得出的思路和過程。
2、理解萬有引力定律的含義並會推導萬有引力定律。
3、知道任何物體間都存在着萬有引力,且遵守相同的規律
能力目標:
1、培養學生研究問題時,抓住主要矛盾,簡化問題,建立理想模型的處理問題的能力。
2、訓練學生透過現象(行星的運動)看本質(受萬有引力的作用)的判斷、推理能力
德育目標:
1、通過牛頓在前人的基礎上發現萬有引力定律的思考過程,説明科學研究的長期性,連續性及艱鉅性,滲透科學發現的方__教育。
2、培養學生的猜想、歸納、聯想、直覺思維能力。
教學重難點
教學重點:
月——地檢驗的推倒過程
教學難點:
任何兩個物體間都存在萬有引力
教學過程
(一)引入:
太陽對行星的引力是行星做圓周運動的向心力,,這個力使行星不能飛離太陽;地面上的物體被拋出後總要落到地面上;是什麼使得物體離不開地球呢?是否是由於地球對物體的引力造成的呢?
若真是這樣,物體離地面越遠,其受到地球的引力就應該越小,可是地面上的物體距地面很遠時受到地球的引力似乎沒有明顯減小。如果物體延伸到月球那裏,物體也會像月球那樣圍繞地球運動。地球對月球的引力,地球對地面上的物體的引力,太陽對行星的引力,是同一種力。你是這樣認為的嗎?
(二)新課教學:
一。牛頓發現萬有引力定律的過程
(引導學生閲讀教材找出發現萬有引力定律的思路)
(1)牛頓對引力的思考
牛頓看到了蘋果落地發現了萬有引力,這只是一種傳説。但是,他對天體和地球的引力確實作過深入的思考。牛頓經過長期觀察研究,產生如下的假想:太陽、行星以及離我們很遠的恆星,不管彼此相距多遠,都是互相吸引着,其引力隨距離的增大而減小,地球和其他行星繞太陽轉,就是靠劂的引力維持。同樣,地球不僅吸引地面上和表面附近的物體,而且也可以吸引很遠的物體(如月亮),其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進一步猜想,宇宙間任何物體間都存在吸引力,這些力具有相同的本質,遵循同樣的力學規律,其大小都與兩者間距離的平方成反比。
(2)牛頓對定律的推導
首先,要證明太陽的引力與距離平方成反比,牛頓憑着他對於數學和物理學證明的驚人創造才能,大膽地將自己從地面上物體運動中總結出來的運動定律,應用到天體的運動上,結合開普勒行星運動定律,從理論上推導出太陽對行星的引力F與距離r的平方成反比,還證明引力跟太陽質量M和行星質量m的乘積成正比,牛頓再研究了衞星的運動,結論是:
它們間的引力也是與行星和衞星質量的乘積成正比,與兩者距離的平方成反比。
(3)。牛頓對定律的檢驗
以上結論是否正確,還需經過實驗檢驗。牛頓根據觀測結果,憑藉理想實驗巧妙地解決了這一難題。
牛頓設想,某物體在地球表面時,其重力加速度為g,若將它放到月球軌道上,讓它繞地球運動時,其向心加速度為a。如果物體在地球上受到的重力F1,和在月球軌道上運行時受到的作用力F2,都是來自地球的吸引力,其大小與距離的平方成反比,那麼,a和g之間應有如下關係:
已知月心和地心的距離r月地是地球半徑r地的60倍,得。
從動力學角度得出的這一結果,與前面用運動學公式算出的數據完全一致,
牛頓證實了關於地球和物體間、各天體之間的引力都屬於同一種性質力,都遵循同樣的力學規律的假想是正確的。牛頓把這種引力規律做了合理的推廣,在1687年發表了萬有引力定律。可以用下表來表達牛頓推證萬有引力定律的思路。
(引導學生根據問題看書,教師引導總結)
(1)什麼是萬有引力?並舉出實例。
(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規律?其數學表達式如何?
(3)萬有引力定律的適用條件是什麼?
二。萬有引力定律
1、內容:
自然界中任何兩個物體都是互相吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比;引力的方向沿着二者的連線。
2、公式:
3、各物理量的含義及單位:
F為兩個物體間的引力,單位:N.
m1、m2分別表示兩個物體的質量,單位:kg
r為它們間的距離,單位:m
G為萬有引力常量:G=6.67×10-11N·m2/kg2,單位:N·m2/kg2.
4、萬有引力定律的理解
①萬有引力F是因為相互作用的物體有質量而產生的引力,與國中學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調説明:
A.萬有引力的普遍性。萬有引力不僅存在於星球間,任何客觀存在的有質量的物體間都存在這種相互吸引的力。
B.萬有引力的相互性。兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力,它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上。
C.萬有引力的宏觀性。在通常情況下,萬有引力非常小,只有在質量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間,它的存在才有實際的物理意義。
D.萬有引力的獨立性。兩物體間的萬有引力只與它們本身的質量有關,而與所在空間的性質無關,也與周圍有無其他物體無關。
②r為兩個物體間距離:
A、若物體可以視為質點,r是兩個質點間的距離。
B、若是規則形狀的均勻物體相距較近,則應把r理解為它們的幾何中心的距離。
C、若物體不能視為質點,則可把每一個物體視為若干個質點的集合,然後按萬有引力定律求出各質點間的引力,再按矢量法求它們的合力。
③G為萬有引力常量,在數值上等於質量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力
隨堂練習:
1、探究:叫兩名學生上講台做兩個遊戲:一個是兩人靠攏後離開三次以上,二個是叫兩人設法跳起來停在空中看是否能做到。然後設問:既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力,那麼在日常生活中,我們各自之間或人與物體之間,為什麼都對這種作用沒有任何感覺呢?
具體計算:地面上兩個50kg的質點,相距1m遠時它們間的萬有引力多大?已知地球的質量約為6.0×1024kg,地球半徑為6.4×106m,則這個物體和地球之間的萬有引力又是多大?(F1=1.6675×10-7N,F2=493N)
(學生計算後回答)
本題點評:由此可見通常物體間的萬有引力極小,一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。
2、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4,可採用的方法是()
A.使兩物體的質量各減少一半,距離保持不變
B.使兩物體間距離增至原來的2倍,質量不變
C.使其中一個物體質量減為原來的1/4,距離不變
D.使兩物體質量及它們之間的距離都減為原來的1/4
答案:ABC
3、設地球表面重力加速度為,物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由於地球的作用而產生的加速度為g,則為()
A.1B1/9C.1/4D.1/16
提示:兩處的加速度各由何力而產生?滿足何規律?
答案:D
三。引力恆量的測定
牛頓發現了萬有引力定律,卻沒有給出引力恆量的數值。由於一般物體間的引力非常小,用實驗測定極其困難。直到一百多年之後,才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。
(1)用扭秤測定引力恆量的方法
卡文迪許解決問題的思路是:將不易觀察的微小變化量,轉化為容易觀察的顯著變化量,再根據顯著變化量與微小量的關係,算出微小變化量。
問:卡文迪許扭秤實驗中如何實現這一轉化?
測引力(極小)轉化為測引力矩,再轉化為測石英絲扭轉角度,最後轉化為光點在刻度尺上移動的距離(較大)。根據預先求出的石英絲扭轉力矩跟扭轉角度的關係,可以證明出扭轉力矩,進而求得引力,確定引力恆量的值。
卡文迪許在測定引力恆量的同時,也證明了萬有引力定律的正確性。
(四)、小結
本節課重點學習了萬有引力定律的內容、表達式、理解以及簡單的應用重點理解定律的普遍性、普適性,對萬有引力的性質有深層的認識
對萬有引力定律的理解應注意以下幾點:
(1)萬有引力的普遍性。它存在於宇宙中任何有質量的物體之間,不管它們之間是否還有其他作用力。
(2)萬有引力恆量的普適性。它是一個僅和m、r、F單位選擇有關,而與物體性質無關的恆量。
(3)兩物體間的引力,是一對作用力和反作用力。
(4)萬有力定律只適用於質點和質量分佈均勻球體間的相互作用。
課後習題
課本71頁:2、3
板書
萬有引力定律
1、萬有引力定律的推導:
2、萬有引力定律
①內容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。
②公式:
G是引力常量,r為它們間的距離
③各物理量的含義及單位:
④萬有引力定律發現的重要意義:
3、引力恆量的測定
4、萬有引力定律的理解
①萬有引力F是因為相互作用的物體有質量而產生的引力,與國中學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調説明:
A.萬有引力的普遍性。萬有引力不僅存在於星球間,任何客觀存在的有質量的物體間都存在這種相互吸引的力。
B.萬有引力的相互性。兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力,它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上。
C.萬有引力的宏觀性。在通常情況下,萬有引力非常小,只有在質量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間,它的存在才有實際的物理意義。
D.萬有引力的獨立性。兩物體間的萬有引力只與它們本身的質量有關,而與所在空間的性質無關,也與周圍有無其他物體無關。
②r為兩個物體間距離:
A、若物體可以視為質點,r是兩個質點間的距離。
B、若是規則形狀的均勻物體相距較近,則應把r理解為它們的幾何中心的距離。
C、若物體不能視為質點,則可把每一個物體視為若干個質點的集合,然後按萬有引力定律求出各質點間的引力,再按矢量法求它們的合力。
③G為萬有引力常量,在數值上等於質量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力
一、教材分析與教學設計思路
1、教材分析
互感和自感現象是電磁感應現象的特例。學習它們的重要性在於他們具有實際的應用價值。同時對自感現象的觀察和分析也加深了對電磁感應產生條件的理解。
2、學情分析
互感現象法拉第發現電磁感應現象的第一個成功試驗就是互感現象。學生前面探究感應電流條件中也做過類似的試驗,已有感性認識。教學要求是知道互感現象。因此教學中教師可做些有趣的演示實驗,引導學生利用已學知識進行成因分析,明確儘管兩個線圈之間並沒有導線連接,卻可以使能量由一個線圈傳遞到另一個線圈。這就是互感現象
自感現象學生從前面學習的中知道當穿過迴路的磁通量發生變化時,會產生感應電動勢,這些結論都是通過實驗觀察得到的,沒有理論證明。但同學們觀察到的實驗都是外界的磁場引起的迴路磁通量的變化,善於動腦筋的同學就會產生這樣的思考:當變化的電流通過自身線圈,使自身迴路產生磁通量的變化,會不會在自己的迴路產生電磁感應現象呢?所以這節課是學生在已有知識上產生的必然探求慾望,教師應抓住這一點。設計探究性課例。自感電動勢對電流變化所起的“阻礙”作用,以及自感電動勢方向的是學生學習的難點。為突破難點,教師應通過理論探究和實驗驗證相結合的方法進行教學,為使效果明顯,本人特自制教學儀器。
3、教學設計思路
為突出物理知識的形成過程和應用過程的科學方法,本教學設計採取“實驗體驗 - 理論探究”和“猜想、假設、理論預測、設計實驗、驗證、得出結論”相結合的思路分別研究斷電自感和通電自感。以利於提高學生分析問題、解決問題的能力。
為突出物理知識與生活的聯繫,突出在技術、社會領域的應用,本人設計了讓學生體驗自感觸電,並在探究的過程中,讓學生估算自己的觸電電壓(約150V),使學生有真實感。學生分組實驗,模擬利用自感點火,使學生知道物理知識的價值。
二、教學目標
(一)知識與技能
1、瞭解互感現象和自感現象,以及對它們的利用和防止。
2、能夠通過電磁感應的有關規律分析通電、斷電自感現象的成因,並能利用自感知識解釋自感現象。
3、瞭解自感電動勢的計算式,知道自感係數是表示線圈本身特徵的物理量,知道它的單位。
4、初步瞭解磁場具有能量。
(二)過程與方法
1、通過人體自感實驗,增強學生的體驗真實感。激發學生探究慾望
2、通過理論探究和實驗設計,培養學生科學探究的方法。加深對電磁感應現象的理解。
(三)情感、態度與價值觀
1、通過學生體驗,激發學生對科學的求知慾和興趣。
2、理解互感和自感是電磁感應現象的特例,讓學生感悟特殊現象中有它的普遍規律,而普遍規律中包含了特殊現象的辯證唯物主義觀點。
根據上述分析與思路確定如下的教學重點與難點。
三、重難點
重點:(1)自感現象產生的原因;(2)自感電動勢的方向;(3)自感現象的應用
難點:自感電動勢對電流的變化進行阻礙的認識。
四、教學方法
本節課教學採用“引導--探究”教學法,該教學法以解決問題為中心,注重分析問題、解決問題能力的培養,充分發揮學生的主動性。其主要程序是:猜想→假設→理論探究科學預測→設計實驗→實驗驗證→得出結論→實際應用。它不僅重視知識的獲得,而且更重視學生獲取知識的過程及方法,更加突出了學生的學,學生學得主動,學得積極。真正體現了“教為主導,學為主體”的思想。
五、學法指導;課前提出問題,讓學生提前思考,見後。
六、課時分配:2課時;本課時只學習第一課時。
七、教學媒體
教師用:多媒體課件;互感變壓器;自制自感現象演示儀;乾電池;mp3;音箱;變壓器;小線圈;小燈泡;導線若干,
學生用(8人一組):帶鐵芯的線圈;抽掉打火裝置的打火機;乾電池(6V);電鍵;導線等。
八、教學流程(第一學時)
(一)互感
情境創設:利用可拆變壓器進行實驗,原線圈接在電源,使副線圈電路中的燈泡發光
提出問題:兩個線圈之間並沒有導線連接,燈泡為什麼能發光?
理論探究:引導學生通過已學知識分析,學生思考後解釋原因。
引入課題:互感《www.》現象。
1、當一個線圈中電流變化,在另一個線圈中產生感應電動勢的現象,稱為互感。
互感現象中產生的感應電動勢,稱為互感電動勢。
2、應用互感:變壓器;收音機的“磁性天線”。
演示:聲音電信號互感現象,讓互感線圈一個接mp3,一個接音放。
3、減小互感:互感現象可發生於任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中,互感現象有時會影響電路的正常工作,要採取措施屏蔽。例舉數據線。
過渡語:當一個線圈的電流變化時,它的變化磁場在鄰近的電路中激發了感應電動勢,那麼它會不會在自身的線圈中也激發感應電動勢呢?
(二)自感
情景創設:讓幾位同學按如圖1“串聯”在電路里,電源4節乾電池
操作方法:
。閉合開關前,學生體驗-―――“無感覺”;
。閉合開關後,學生體驗-―――“無感覺”;
。斷開開關瞬間,學生突然受到電擊-―――"迅速收回雙手”
引入課題四節乾電池何以使這麼多同學同時受到電擊?學生對此引發的思維疑問和驚奇而提出問題,
提出問題:1.電源斷開了,電從何處激發而來?2.是發生電磁感應嗎?3.假若是,能解釋上面的現象嗎?
學生探究,學生交流後解釋原因,Ppt演示。學生估算自己所承受的瞬間電壓。
得出結論1:當電流減少時,線圈中能產生電磁感應現象。感應電流方向與原電流方向相同,阻礙電流的減少,推遲了電流減少的時間。
再次提出問題:電流增大時,又會是怎樣的情景呢?
猜想:可能是線圈發生電磁感應現象
假設:假設線圈發生電磁感應現象
理論分析:感應電動勢阻礙電流的增加,電流不會立即達到,只能緩慢增加,即有延時性
鼓勵學生設計實驗:選出學生設計的通電自感實驗電路圖如下?請大家分析是否合理?如果不合理,請提出改進方案
分析討論:
方案1如圖甲(無法判斷。不合理)
方案2如圖乙(開關閉合瞬間燈泡能發光。由於燈泡的明暗快慢變化顯示了線圈中電流的變化情況,但是一個燈泡沒有對比,無法説明問題,無法説明問題。不合理)
方案3如圖丙(同規格燈泡,將調到既能看到延時,又能對比,合理)
方案3預測:開關閉合瞬間,燈立即變亮,逐漸變亮的現象
分析原因可知由楞次定律,在通電瞬間,線圈電流增大時,穿過線圈的磁通量增加,線圈中產生生感應電動勢(自感電動勢),它阻礙了線圈中電流的增大,推遲了電流達到常值的時間,因此出現逐漸變亮的現象。這種阻礙有別於阻止。最終達到正常值。
進行實驗,證實猜測。
得出結論2:與預測相同
當電流增加時,線圈中能產生電磁感應現象。感應電流方向與原電流方向相反,阻礙電流的增加,推遲了電流增加的時間。
引出定義:
自感:1.由於導體(如:線圈)本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象,叫自感現象。
2、自感現象中產生的電動勢叫自感電動勢。
自感電動勢的作用:阻礙導體中自身的電流變化。
注意:“阻礙”不是“阻止”,電流原來怎麼變化還是怎麼變,只是變化變慢了,即對電流的變化起延遲作用。
自感的利用與防護:利用:自感現象在各種電器設備和無線電技術中有廣泛的應用,自感線圈是交流電路的重要元件。以後的學習會講到。
例日光燈等;燃氣灶打火製造精密電阻等
防護:變壓器、電動機等器材都有很大的線圈,當電路斷開時會產生很大的電動勢,使開關產生電火花,引起人身傷害,因此電動機等大功率用電器開關把開關浸在絕緣油中,避免出現電火花。
(三)、學生分組實驗:模擬打火裝置或沒有防護措施的電動機開關斷開的情景
(四)、學以致用:問題:1.畫出斷電前後,通過線圈電流
2、斷電時燈泡將做出怎樣的反應?
實驗驗證。
(五)、要點回顧:
要點1無論是外界引起的磁通量變化,還是自身引起的磁通量變化,只要穿過迴路的磁通量發生了變化,都能產生感應電動勢(這是我們對電磁感應的進一步理解。)
要點2自感電動勢總是阻礙電流的變化。顯示出“電慣性”其方向與電流方向的關係為:增反減同
要點3自感的效果是延遲了電流變化的時間
科學方法經歷:猜想、假設、理論推理、設計實驗、驗證、得出結論。
結束語:上面我們研究了自感電動勢的方向,那麼自感電動勢的大小與什麼因素有關呢?下一節繼續探究。
(六)、作業,查閲資料,瞭解電感鎮流器日光燈的構造和分析鎮流器工作原理
(七)教學反思:本節課的課題是《互感與自感》,教學目標順利達成,教學中較好的體現了新課程理念,課堂氣氛活躍,學生學習興趣濃厚,較好的突破了教學難點。這節課的設計比較新穎,不拘泥於教材。加強了學生的體驗,互動和探究。實踐證明有很強的可行性。具體如下。
對於互感,我通過變壓器互感使燈泡發光和通過MP3音樂互感使音箱發音,使學生通過看和聽真切的感受到了互感的存在,從生活走向物理,大大誘發了學生的學習興趣。
對於自感部分的教學,我做了較大的改進。書上是直接給出了兩個通電和斷電實驗,而我卻採用了讓學生先做了一個“有驚無險”的斷電自感實驗,使學生體驗深刻,很好的激起了學生的探究慾望。這個實驗的另一優點是,學生參與面廣,師生互動,且器材易得,改裝方便。
對於通電自感,與教材相比,我也做了很大的改進。把這一內容設計成了探究課。通過猜想、設計實驗、預測結果、實驗驗證、得出結論的方法,使學生經歷了比較完整的科學探究過程,也使學生對知識的理解和能力的提高很好地結合起來。
最後,又通過學生分組實驗,利用斷電自感,模擬打火裝置,使物理走向社會,學生感受到了學物理的意義。同時進一步提高了學物理的興趣。
一、磁化和退磁
説明:縫衣針、螺絲刀等鋼鐵物體,與磁鐵接觸後就會顯示出磁性,我們把鋼性材料與磁鐵接觸後顯示出磁性的現象稱之為磁化
説明:原來有磁性的物體,經過高温、劇烈震動或者逐漸減弱的交變磁場的作用,就會失去磁性,這種現象叫做退磁
説明:鐵、鈷、鎳以及它們的合金。還有一些氧化物,磁化後的磁性比其他物質強得多,這些物質叫做鐵磁性物質,也叫強磁性物質
二、磁性材料的發展
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三、磁記錄
閲讀
四、地球磁場留下的記錄
閲讀
五、磁性材料
磁化和退磁
1、磁化:鋼性材料與磁鐵接觸後顯示出磁性的現象
2、退磁:原來有磁性的物體,經過高温、劇烈震動或者逐漸減弱的交變磁場的作用,就會失去磁性
3、鐵磁性物質(強磁性物質):鐵、鈷、鎳以及它們的合金。還有一些氧化物,磁化後的磁性比較強
4、磁化和退磁解釋:物質是由原子構成的,原子是由原子核和電子構成,電子繞核旋轉,這就相當於一個小磁體,稱之為磁疇,磁化前,各個磁疇的磁化方向不同,雜亂無章地混在一起,各個磁疇的作用在宏觀上互相抵消,物體對外不顯磁性。磁化過程中,由於外磁場的影響,磁疇的磁化方向有規律地排列起來,使得磁場大大加強。這個過程就是磁化的過程,高温下,磁性材料的磁疇會被破壞。在受到劇烈震動時,磁疇的排列會被打亂,這些悄況下材料都會產生退磁現象。
一、教材分析
磁場的概念比較抽象,應對幾種常見的磁場使學生加以瞭解認識,學好本節內容對後面的磁場力的分析至關重要。
二、教學目標
(一)知識與技能
1.知道什麼叫磁感線。
2.知道幾種常見的磁場(條形、蹄形,直線電流、環形電流、通電螺線管)及磁感線分佈的情況
3.會用安培定則判斷直線電流、環形電流和通電螺線管的磁場方向。
4.知道安培分子電流假説,並能解釋有關現象
5.理解勻強磁場的概念,明確兩種情形的勻強磁場
6.理解磁通量的概念並能進行有關計算
(二)過程與方法
通過實驗和學生動手(運用安培定則)、類比的方法加深對本節基礎知識的認識。
(三)情感態度與價值觀
1.進一步培養學生的實驗觀察、分析的能力。
2.培養學生的空間想象能力。
三、教學重點難點
1.會用安培定則判定直線電流、環形電流及通電螺線管的磁場方向。
2.正確理解磁通量的概念並能進行有關計算
四、學情分析
磁場概念比較抽象,學生對此難以理解,但前面已經學習過了電場,可採用類比的方法引導學生學習。
五、教學方法
實驗演示法,講授法
六、課前準備:
演示磁感線用的磁鐵及鐵屑,演示用幻燈片
七、課時安排:
1課時
八、教學過程:
(一)預習檢查、總結疑惑
(二)情景引入、展示目標
要點:磁感應強度B的大小和方向。
[啟發學生思考]電場可以用電場線形象地描述,磁場可以用什麼來描述呢?
[學生答]磁場可以用磁感線形象地描述。----- 引入新課
(老師)類比電場線可以很好地描述電場強度的大小和方向,同樣,也可以用磁感線來描述磁感應強度的大小和方向
(三)合作探究、精講點播
【板書】1.磁感線
(1)磁感線的定義
在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致,這樣的曲線叫做磁感線。
(2)特點:
A、磁感線是閉合曲線,磁鐵外部的磁感線是從北極出來,回到磁鐵的南極,內部是從南極到北極。
B、每條磁感線都是閉合曲線,任意兩條磁感線不相交。
C、磁感線上每一點的切線方向都表示該點的磁場方向。
D、磁感線的疏密程度表示磁感應強度的大小
【演示】用鐵屑模擬磁感線的形狀,加深對磁感線的認識。同時與電場線加以類比。
【注意】①磁場中並沒有磁感線客觀存在,而是人們為了研究問題的方便而假想的。
②區別電場線和磁感線的不同之處:電場線是不閉合的,而磁感線則是閉合曲線。
2.幾種常見的磁場
【演示】
①用鐵屑模擬磁感線的演示實驗,使學生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、通電環形電流、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大的條形磁鐵)各自的磁感線的分佈情況(磁感線的走向及疏密分佈)。
②用投影片逐一展示:條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、通電環形電流、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大的條形磁鐵)。
(1)條形、蹄形磁鐵,同名、異名磁極的磁場周圍磁感線的分佈情況
(2)電流的磁場與安培定則
①直線電流周圍的磁場
在引導學生分析歸納的基礎上得出
a直線電流周圍的磁感線:是一些以導線上各點為圓心的同心圓,這些同心圓都在跟導線垂直的平面上。
b直線電流的方向和磁感線方向之間的關係可用安培定則(也叫右手螺旋定則)來判定:用右手握住導線,讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環繞方向。
②環形電流的磁場
a環形電流磁場的磁感線:是一些圍繞環形導線的閉合曲線,在環形導線的中心軸線上,磁感線和環形導線的平面垂直。
[教師引導學生得]
b環形電流的方向跟中心軸線上的磁感線方向之間的關係也可以用安培定則來判定:讓右手彎曲的四指和和環形電流的方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是環形導線中心軸線上磁感線的方向。
③通電螺線管的磁場。
a通電螺線管磁場的磁感線:和條形磁鐵外部的磁感線相似,一端相當於南極,一端相當於北極;內部的磁感線和螺線管的軸線平行,方向由南極指向北極,並和外部的磁感線連接,形成一些環繞電流的閉合曲線(圖5)
b通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關係,也可用安培定則來判定:用右手握住螺線管,讓彎曲四指所指的方向和電流的'方向一致,則大拇指所指的方向就是螺線管的北極(螺線管內部磁感線的方向).
③電流磁場(和天然磁鐵相比)的特點:磁場的有無可由通斷電來控制;磁場的極性可以由電流方向變換;磁場的強弱可由電流的大小來控制。
【説明】由於後面的安培力、洛倫茲力、電磁感應與磁感應強度密切相關,幾種常見磁場的磁感線的分佈是一個非常基本的內容,不掌握好,對後面的學習有很大影響。
3.安培分子電流假説
(1)安培分子電流假説
對分子電流,結合環形電流產生的磁場的知識及安培定則,以便學生更容易理解它的兩側相當於兩個磁極,這句話;並應強調這兩個磁極跟分子電流不可分割的聯繫在一起,以便使他們瞭解磁極為什麼不能以單獨的N極或S極存在的道理。
(2)安培假説能夠解釋的一些問題
可以用回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機做好磁化和退磁的演示實驗,加深學生的印象。舉生活中的例子説明,比如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。
【説明】假説,是用來説明某種現象但未經實踐證實的命題。在物理定律和理論的建立過程中,假説,常常起着很重要的作用,它是在一定的觀察、實驗的基礎上概括和抽象出來的。安培分子電流的假説就是在奧斯特的實驗的啟發下,經過思維發展而產生出來的。
(3)磁現象的電本質:磁鐵和電流的磁場本質上都是運動電荷產生的。
4.勻強磁場
(1)勻強磁場:如果磁場的某一區域裏,磁感應強度的大小和方向處處相同,這個區域的磁場叫勻強磁場。勻強磁場的磁感線是一些間隔相同的平行直線。
(2)兩種情形的勻強磁場:即距離很近的兩個異名磁極之間除邊緣部分以外的磁場;相隔一定距離的兩個平行線圈(亥姆霍茲線圈)通電時,其中間區域的磁場P87圖3.3-7,圖3.3-8。
5.磁通量
(1)定義: 磁感應強度B與線圈面積S的乘積,叫穿過這個面的磁通量(是重要的基本概念)。
(2)表達式:=BS
【注意】①對於磁通量的計算要注意條件,即B是勻強磁場或可視為勻強磁場的磁感應強度,S是線圈面積在與磁場方向垂直的平面上的投影面積。
②磁通量是標量,但有正、負之分,可舉特例説明。
(3)單位:韋伯,簡稱韋,符號Wb 1Wb = 1Tm2
(4)磁感應強度的另一種定義(磁通密度):即B =/S
上式表示磁感應強度等於穿過單位面積的磁通量,並且用Wb/m2做單位(磁感應強度的另一種單位)。所以:1T = 1 Wb/m2 = 1N/Am
(三)小結:對本節各知識點做簡要的小結。
(四)反思總結、當堂檢測
1.如圖所示,放在通電螺線管內部中間處的小磁針,靜止時N極指向右。試判定電源的正負極。
解析:小磁針N極的指向即為該處的磁場方向,所以在螺線管內部磁感線方向由ab,根據安培定則可判定電流由c端流出,由d端流入,故c端為電源的正極,d端為負極。
注意:不要錯誤地認為螺線管b端吸引小磁針的N極,從而判定b端相當於條形磁鐵的南極,關鍵是要分清螺線管內、外部磁感線的分佈。
2.如圖所示,當線圈中通以電流時,小磁針的北極指向讀者。學生確定電流方向。
答案:電流方向為逆時針方向。
(五)發導學案、佈置作業
九、板書設計
磁感線:人為畫出,可形象描述磁場
幾種常見的磁場:安培定則:讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環形導線軸線上磁感線的方向。
勻強磁場:磁場中各處電場強度大小相等方向相同。其磁感線是一些間隔均勻的平行直線。
磁通量:B與S的乘積,單位是韋伯,也叫磁通密度。
十、教學反思
本節內容與本章第一節內容聯繫較大可先複習第一節知識後進入新課的學習,並在學習過程中加入對應習題。注重演示如演示磁感線用的磁鐵及鐵屑,演示用幻燈片等使學生具有形象感。