磁場磁感線

【教學目標】

1.列舉磁現(xiàn)象在生活、生產中的應用，了解磁現(xiàn)象。

2.知道奧斯特的實驗一通電導線周圍存在磁場。

3.知道常見的幾種磁場的特點。

4.掌握安培定則，會用安培定則判斷磁場的方向。

【教學重難點】

掌握安培定則，會用安培定則判斷磁場的方向。

【教學過程】

一、復習提問、新課導入

教師：我國古代對磁最早的應用是什么？日常生活中有哪些是磁知識的運

用？

一起回顧初中九年級的知識:

1.磁性：把物體能夠吸引鐵、鉆、銀等物質的性質叫做磁性。

2.磁體：具有磁性的物體叫磁體。

3.磁極：磁體中磁性最強的區(qū)域。規(guī)定：小磁針靜止時指南的磁極叫南極,

指北的磁極叫北極。

4.磁化：一些物體在磁體或電流的作用下會獲得磁性，這種現(xiàn)象叫做磁化。

5.消磁：當磁化后的材料，受到了外來的能量的影響，比如加熱、沖擊，

其中的各磁疇的磁矩方向會變得不一致,磁性就會減弱或消失，此過程稱為消磁。

6.磁性材料：

(1)軟磁體：電磁鐵

(2)硬磁體(永久磁體)：條形磁鐵

7.磁體間的相互作用：同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引。

我們發(fā)現(xiàn)電和磁現(xiàn)象有相似之處

電現(xiàn)象磁現(xiàn)象

自然界中存在磁體上存在

亞電荷和負電荷

南極和北極

同種電荷相互排斥同名磁極相互排斥

異種電荷相互吸引異名磁極相互吸引

教師列舉事例：

1731年，一英國商人發(fā)現(xiàn)雷擊后的刀叉竟具有了磁性。

1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電可使縫衣針磁化。

提問：電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象間的相似是偶然的嗎？那些磁化現(xiàn)象又說明了什么

呢？電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象存在某種聯(lián)系嗎？引出本節(jié)課的知識。

二、新課教學

(-)電和磁的聯(lián)系

1.磁場

磁體周圍空間存在的一種特殊物質

問題：是否只有磁鐵周圍才存在磁場？

引導學生進行實驗一。

實驗一：電流對磁體的作用(奧斯特實驗)

通電時小磁針會發(fā)生偏轉。

斷電時小磁針轉回到指南北的方向。

說明：通電直導線周圍存在磁場。

通電電流方向相反，小磁針偏轉方向也相反。

說明：磁場方向與電流方向有關。

問題：電流對磁體是通過什么作用的呢？

學生回答：磁場。

問題：電流對磁體有力的作用，那么磁體對電流有力的作用嗎？

引導學生進行實驗二。

實驗二：磁體對電流的作用力

現(xiàn)象：導體棒由靜止變?yōu)檫\動。

實驗證明：磁體對電流有力的作用。

問題：磁體和通電導體之間的相互作用力是通過什么發(fā)生的呢？

學生回答：磁場。

問題：電流與電流之間是否有力的作用？

引導學生進行實驗三。

實驗三：電流對電流的作用力

現(xiàn)象：通電導體棒相互吸引（排斥）。

實驗證明：電流對電流有力的作用。

結論：電流和電流之間的相互作用力是通過磁場發(fā)生。

教師總結：以上三個實驗說明：

2.磁場的基本性質

磁場對放入其中的磁體或通電導體會產生磁力作用。

(磁體之間、磁體與通電導體之間、通電導體與通電導體之間的相互作用都

是通過磁場發(fā)生的)

(-)磁感線

教師：初中的時候我們引入了磁感線的概念，大家還記得條形磁鐵和蹄形磁

鐵的磁場特點嗎？

教師展示常見的磁場的磁感線：

1.條形磁鐵

2.蹄形磁鐵

3.通電螺線管

（三）安培定則

教師多次反復實驗，總結規(guī)律：

1.安培定則：用右手握住螺旋管，讓彎曲的四指所指的方

向跟電流方向一致，大拇指所指的方向就是螺線管內部磁感線的

方向。（大拇指指向螺線管北極）

2.幾種常見的電流產生的磁場

奧斯特實驗讓我們知道通電直導線周圍有磁場，那么請同學們猜想一下通電

直導線的磁場是什么樣的？

教師引導學生用直導線和鐵屑、小磁針做實驗

（1）直線電流

問題：可以用什么方法判斷直導線周圍的磁場方向呢？

總結：

安培定則：

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(huán)繞方向。

縱截面（平視）圖

,xx

?X

?XX

?X

?X

*XX

提問：如果將導線彎曲，會是怎么樣的呢?

（2）環(huán)形電流

教師引導學生繪制出環(huán)形電流的磁感線

思考：環(huán)形電流的磁場方向可以用什么方法判斷呢？

總結：

安培定則：

讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)

形導線軸線上磁感線的方向。

【例題】如圖，一束帶電粒子沿水平方向平行的飛過磁針上方時，磁針的N

極向紙內偏轉，則這束帶電離子可能是（）

A.向右飛行的正粒子束一一.

B.向左飛行的正離子束尸》

C.向右飛行的負粒子束

D.向左飛行的負離子束------

問題：為什么電流會產生磁場？磁和電之間聯(lián)系的實質是什么？

3.安培分子電流假說

所有磁現(xiàn)象都可以歸結為運動電荷（電流）之間通過

磁場而發(fā)生的相互作用。在原子、分子等物質微粒內部，f\

存在著一種環(huán)形電流一一分子電流，分子電流使每個物質sL

微粒都成為微小的磁體，它的兩側相當于兩個磁極。

安培分子電流假說對一些磁現(xiàn)象的解釋：

磁鐵和電流的磁場本質上都是由運動的電荷產生的。

【練習檢測】

1.指出圖中通電螺線管左側小磁針靜止時的極性。

磁針的S極指向線圈，則電源的正極在端。

3.如圖所示，在通電線圈右側小磁針靜止時N極指向線圈，試畫出線圈的

4.首先從實驗中發(fā)現(xiàn)電流磁效應的科學家是（）

A.安培B.法拉第C.牛頓D.奧斯特。

5.標出下列各圖中小磁針靜止時N極

6.確定線圈通電后小磁針的轉動情況

o

7.標出下列各圖中導線電流方向

X

X

8.如圖所示，兩根靠近但彼此絕緣的直導線互相垂直，通以大小相同的電

流，在哪一個區(qū)域兩根導線的磁場方向一致且向里（）

A.I區(qū)4

lIII

B.n區(qū)

9.如圖所示，兩個通電螺線管互相吸引，試畫出第一個線圈的繞法。

10.在下圖中，通電導線受到向上的磁場力F,試畫出線圈的繞法。

磁感應強度磁通量

【教學目標】

掌握磁感應強度的定義和磁通量的定義。

掌握利用磁感應強度的定義式進行計算。

3.掌握在勻強電場中通過面積S的磁通量的計算。

【教學重點】

1.磁感應強度和磁通量的概念。

2.磁感應強度的定義是有條件的，它必須是當通電直導線L與磁場方向垂

直。

【教學難點】

磁通量概念的建立。

【教學過程】

一、新課導入

【實驗1】講臺上有4塊大小形狀不一的磁鐵，請兩位挑戰(zhàn)者各挑選其中一

塊磁鐵吸起講臺上的鉤碼，吸起鉤碼的數(shù)量最多即挑戰(zhàn)成功。

總結：通過比較，大家一起總結，不同磁鐵的磁性強弱不同。

我們這節(jié)課的任務就是尋找描述磁場強弱和方向的物理量。

提問：應該用哪個物理量來描述磁場的強弱和方向？

二、新課教學

(-)磁感應強度

1.探究1：磁場強弱和方向的研究方法

提問：如何研究磁場的強弱和方向？請同學們回憶，之前在學習電場的時候,

是用哪個物理量來描述電場的強弱和方向的？

引導：那么我們用相似的方法來尋找描述磁場強弱和方向的物理量，同學們

試著猜一下？

2.探究2：磁感應強度方向

提問：在電場中我們用試探電荷在電場中某位置的受力方向來判斷該位置電

場方向。那么磁場對什么物體會產生力的作用？

電場—?正試探電荷的受力方向

該如何確定某點磁場方向呢?

磁場■|小磁針N極的受力方向一

【實驗2】探究磁感應強度方向

在投影儀中放入一個磁鐵，在磁鐵周圍就存在磁場，把小磁鐵放進去，看看

觀察小磁針N極S極所指的方向，移動小磁針到其他位置，觀察小磁針指向有

沒有發(fā)生變化？

0一0

①_________

??

S00

總結：在物理學中，把小磁針靜止時北極受力的方向或北極所指的方向規(guī)定

為該點磁感應強度的方向，簡稱磁場方向。

探究3：磁感應強度大小

提問：怎樣定義磁感應強度的大小呢？我們是否可以依舊采用小磁針？

教師總結：不能。因為N極不能單獨存在。小磁針靜止時所

受的合力為零，因而不能用測量N極受力的大小來確定磁感應強

度的大小。

并且磁場不僅能對磁體有作用力，還對通電導體有作用力！

選擇模型：在磁場中垂直放置一段很短的通電導線

在物理學中，我們把很短的一段通電導線中電流大小I和導線長度L的乘積

稱為電流元

思考：為什么選擇很短的？為什么要在磁場垂直放置（設問但不馬上回答）？

學生分組討論：

思考：通電導線在磁場中的受力與那些因素有關？

學生回答：磁場強弱、電流大小、導線長短、導線與磁場的擺放角度。

學生分組討論：設計實驗驗證通電導線受力與這些物理量之間的關系，大膽

猜想，發(fā)散思維。

啟發(fā)學生：當一個物理量與多個物理量都有關系時，采用控制變量法去逐一

分析。

【實驗3】探究通電導線在勻強磁場中的受力與擺放角度的關系

在勻強磁場中，保持導體棒長度不變，通過的電流大小不變，將導體棒與磁

場方向垂直放置，通電，觀察導體棒是否滾動，斷開開關，將導體棒平行于磁場

方向放置，通電，觀察導體棒是否滾動，斷開開關，實驗結束。

總結：導體棒垂直于磁場方向時，受到磁場的作用力最大，導體棒平行于磁

場方向時，受到磁場的作用力最小，為零。其他角度受到的磁場作用力介于兩者

之間。所以在接下來的探究實驗中，我們保持通電導線垂直于磁場方向，改變其

他物理量，使得磁場的作用力效果明顯（同時解釋了之前講到電流元那里的設為

“為什么要在磁場中垂直放置通電導線？

【實驗4】探究影響通電導線受力的因素（定性）

學生分組進行實驗

Av

（1）保持導線有效長度不變，改變電流的大小。調節(jié)滑動變阻器，觀察現(xiàn)

象。

總結：當磁場和導線長度L不變的情況下，電流I越大，偏角越大，F(xiàn)越大。

（2）保持電流不變，改變導線在磁場中的有效長度，觀察現(xiàn)象。

總結：當磁場和電流大小I不變的情況下，導線長度L越長，偏角越大，F(xiàn)

越大。

【實驗5】探究影響通電導線受力的因素（定量）

教師進行演示實驗

（1）保持導線有效長度不變，改變電流的大小。調節(jié)滑動變阻器，觀察現(xiàn)

象。

/=>F；〃=2F；3/=>3F

結論：

（2）保持電流不變，改變導線在磁場中的有效長度，觀察現(xiàn)象。

L=>F；2L=>2F；3L=3F

結論：FOCL

實驗研究說明：

通電導線與磁場方向垂直時，它受力的大小既與導線的長度L成正比，又

與導線中的電流I成正比，又與I和L的乘積IL成正比，即：FOC/L,即：

—=k

IL

o

說明：

（I）k為比例系數(shù)，與I和L無關

（2）磁場中同一點，k值相同；磁場中不同點，k值一般不同。

F

思考：比值71有何物理意義？

3.定義磁感應強度

（1）定義：在磁場中垂直于磁場方向的通電導線，所受的磁場力F跟電流

I和導線長度L的乘積IL的比值叫做通電導線所在處的磁感應強度，用字母B

表示。

B=—

（2）定義式：〃（比值法）

（3）單位：特斯拉，簡稱特，符號T；1T=1N/（A-m）

強調：磁感應強度是矢量，方向與該點磁場方向相同。

特別提醒：磁感應強度與電流元受力情況無關，與其放置方向無關，與電流

元大小無關，僅由磁場本身性質決定。

例1：磁場中放一根與磁場方向垂直的通電導線，導線長??=lcm,電流強

度??=2.5A,若它所受的磁場力??=0.05N

（1）求這個位置的磁感應強度??多大？

（2）若導線中電流強度變?yōu)?A,這個位置的磁感應強度B多大？該通電

導線受到的磁場力多大？

一些磁場的磁感應強度

人體器官內的磁場1013?10-9

地磁場在地面附近的平均值5X10-5

我國研制的作為a磁譜儀核心

部件的大型永磁體中心的磁場0.1346

電動機或變壓器鐵芯中的磁場0.8-1.7

電視機偏轉線圈內的磁場約0.1

實驗室使用的最強磁場瞬時1。3恒定37

中子星表面的磁場106?1()8

原子和表面的磁場約1012

【練習1】下列說法中正確的是（）

A.磁場中某一點的磁感應強度可以這樣測定：把一小段通電導線放在該點

F

時受到的磁場力尸與該導線的長度L、通過的電流/乘積的比值，即8=~1

B.通電導線在某點不受磁場力的作用，則該點的磁感應強度一定為零

C.磁感應強度3=元只是定義式，它的大小取決于場源以及在磁場中

的位置，與F、/、L以及通電導線在磁場中的方向無關

D.通電導線所受磁場力的方向就是磁場的方向

【練習2】下列關于磁感應強度的方向的說法中，正確的是（）

A.某處磁感應強度的方向就是一小段通電導體放在該處時所受磁場力的方

B.小磁針N極受磁場力的方向就是該處磁感應強度的方向

C.垂直于磁場放置的通電導線的受力方向就是磁感應強度的方向

D.磁場中某點的磁感應強度的方向就是該點的磁場方向

【練習3】下列關于磁感應強度的方向和電場強度的方向的說法，正確的是

（）

A.電場強度的方向與電荷所受的電場力的方向相同

B.電場強度的方向與正電荷所受的電場力的方向相同

C.磁感應強度的方向與小磁針N極所受磁場力的方向相同

D.磁感應強度的方向與小磁針靜止后，N極所指的方向相同

【練習4】關于磁場力、磁感應強度的下列說法，正確的是（）

A.通電導體不受磁場力作用的地方一定沒有磁場

B.將I、L相同的通電導體放在同一勻強磁場的不同位置，受磁場力一定

相同

C.通電導線所受磁場力的方向就是磁感應強度的方向

D.以上說法都不正確

（二）勻強磁場

1.定義：如果磁場的某一區(qū)域里，磁感應強度的大小和方向處處相同，這

個區(qū)域的磁場叫勻強磁場。

2.產生方法

（1）距離很近的兩個異名磁極之間的磁場（除

邊緣部分外）

（2）通電螺線管內部的磁場（除邊緣部分外）

（3）相隔一定距離的兩個平行放置的線圈通電

時，其中間區(qū)域的磁場。

【練習5］關于勻強磁場，下列說法中正確的是（）

A.在某一磁場中，若有無數(shù)處磁感應強度相同，這個區(qū)域里的磁場就是勻

強磁場

B.只要磁感線是直線，該處的磁場一定是勻強磁場

C.勻強磁場中的磁感線，必定是相互平行且間距相等的直線

D.距離很近的兩個異名磁極之間及通電螺線管內部靠近中間部分的磁場，

都可視為勻強磁場

(三)磁通量

教師：勻強磁場磁感線的疏密程度是一樣的，說明磁場磁感線的疏密程度可

以反應磁感應強度的大小。那么我們用什么去定義磁感線的疏密程度呢？

引導學生自己定義線的疏密程度，繼而轉移到磁感線的疏密程度。

1.定義：設在磁感應強度為??的勻強磁場中，有一個與磁場方向垂直的平

面，面積為??，我們把??與??的乘積叫做穿過這個面積的磁通量，簡稱磁通，用

2.公式：??=????

3.適用條件:

(1)勻強磁場；

(2)磁感線與平面垂直。

4.有效面積

在勻強磁場??中，若磁感線與平面不垂直，公式??=????中的??應為平面在

垂直于磁感線方向上的投影面積。

??=????????????,式中??????????即面積??在垂直于磁感線

方向的投影，我們稱為“有效面積”。

磁通量也可理解為穿過某面積的磁感線的條數(shù)，當有方向

相反的兩簇條數(shù)相同的磁感線穿過某面積時，該面積上的磁通

量為零。

5.單位：韋伯(Wb)lWb=lTm2

6.物理意義：磁通量表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。對于同一個平面，當

它跟磁場方向垂直時，磁通量最大。當它跟磁場方向平行時，沒有磁感線穿過它,

則磁通量為零。

教師演示幾種情況

??最大？?較小??=0

【練習5】如圖所示，框架面積為S,框架平面與磁感應強度為B的勻強磁

場方向垂直，則穿過平面的磁通量為□若使框架繞00'轉過60。角，

則穿過框架平面的磁通量為；若從初始位置轉過90°角，則穿過框架

平面的磁通量為;若從初始位置轉過180°角，則穿過框架平面的磁通

量變化量大小為o

0

XXXX

B

XXXX

XXXX

0'

教師和學生一起總結磁感應強度與電場強度的比較

磁感應強度B電場強度E

物理意義描述磁場的力的性質的物理量描述電場的力的性質的物理量

定義式??=??/??????=??/??

大小由磁場決定與檢驗電流無關由電場決定與檢驗電荷無關

磁感線切線方向或電場線切線方向或

方向

小磁針N極受力方向放入該點正電荷受力方向

合磁感應強度等于合電場強度等于

場的疊加

各磁場的磁感應強度的矢量和各電場的場強的矢量和

單位????=????/(??.??)■■■■/■■■■■■/■■

電磁感應現(xiàn)象及應用

【教學目標】

1.理解什么是電磁感應現(xiàn)象。

2.掌握產生感應電流的條件。

3.了解電磁感應在生產生活中的應用。

4.通過觀察演示實驗，歸納、概括出利用磁場產生電流的條件，培養(yǎng)學生

的觀察、概括能力。

【教學重點】

掌握只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產生感應電流。

【教學難點】

閉合電路磁通量的變化。

【教學過程】

一、復習提問、新課導入

教師：在初中的時候我們學習了產生感應電流的方法，請同學們回憶一下是

什么方法？

學生回答：線圈切割磁感線會產生感應電流。

師生一起回顧產生感應電流的條件與感應電流的方向與什么有關。

復習之后再次發(fā)問：這是產生感應電流的唯一方法嗎？通過這節(jié)課我們來學

習一下這種現(xiàn)象是如何發(fā)現(xiàn)的，產生感應電流條件又有哪些？

二、新課教學

教師投影奧斯特實驗，引出法拉第磁生電的理論。

（-）劃時代的發(fā)現(xiàn)

1.奧斯特夢圓“電生磁”

由于受康德哲學與謝林的自然哲學的影響，堅信自然力是可以相互轉化的，

長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1820年4月終于發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，即電

流的磁效應。同年7月21日以《關于磁針上電沖突作用的實驗》為題發(fā)表了他

的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學界產生了極大震動，導致了大批實驗成果

的出現(xiàn)，由此開辟了物理學的新領域一電磁學。1820年因電流磁效應這一杰出

發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學會科普利獎章。1829年起任哥本哈根工學院院長。

2.法拉第心系“磁生電”

1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應，受到科學界的關注，促進了科學的發(fā)展。

1821年英國《哲學年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章，評述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來

電磁學實驗的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料

的過程中，對電磁現(xiàn)象的研究產生了極大的熱情，并開始轉向電磁學的研究。他

仔細地分析了電流的磁效應等現(xiàn)象，認為既然電流能產生磁，磁能否產生電呢？

1822年他在日記中寫下了自己的思想：“磁能轉化成電”。他在這方面進行了系

統(tǒng)的研究。起初，他試圖用強磁鐵靠近閉合導線或用強電流使另一閉合導線中產

生電流，做了大量的實驗，都失敗了。經過歷時十年的失敗、再試驗，直到1831

年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的

論文中，他把產生感應電流的情況概括成五類：變化著的電流；變化著的磁場；

運動的恒定電流；運動的磁場；在磁場中運動的導體。他指出：感應電流與原電

流的變化有關，而不是與原電流本身有關。他將這一現(xiàn)象與導體上的靜電感應類

比，把它取名為“電磁感應”。為了解釋電磁感應現(xiàn)象，法拉第曾提出過“電張

力”的概念。后來在考慮了電磁感應的各種情況后，認為可以把感應電流的產生

歸因于導體“切割磁力線”。在電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)二十年后，直到1851年才得出

了電磁感應定律。經過大量實驗后，他終于實現(xiàn)了“磁生電”的夙愿，宣告了電

氣時代的到來。

3.科拉頓的“失敗”

1820年，奧斯特的磁效應發(fā)表后，在科學界引起極大反響，科學家想既然

“電能生磁”，反過來“磁也能生電”?？梢哉f，想實現(xiàn)“磁生電”是當時許多科

學家的愿望，例如，安培、科拉頓等人都曾為之努力過，但是都失敗了。在這個

問題上，最遺憾的莫過于科拉頓。

1825年，科拉頓做了這樣一個實驗，他將一個磁鐵插入連有靈敏電流計的

螺旋線圈，來觀察在線圈中是否有電流產生。但是在實驗時，科拉頓為了排除磁

鐵移動時對靈敏電流計的影響，他通過很長的導線把接在螺旋線圈上的靈敏電流

計放到另一間房里他想，反正產生的電流應該是“穩(wěn)定”的（當時科學界都認為

利用磁場產生的電應該是“穩(wěn)定”的），插入磁鐵后，如果有電流，跑到另一間

房里觀察也來得及就這樣，科拉頓開始了實驗。然而，無論他跑得多快，他看到

的電流計指針都是指在“0”刻度的位置?？评D失敗了。科拉頓的這個失敗，

是一個什么樣的失敗呢？后人有各種各樣的議論。

有人說這是一次“成功的失敗”。因為科拉頓的實驗裝置設計得完全正確，

如果磁鐵磁性足夠強，導線電阻不大，電流計十分靈敏，那么在科拉頓將磁鐵插

入螺旋線圈時，電流計的指針確實是擺動了的。也就是說，電磁感應的實驗是成

功了，只不過科拉頓沒有看見，他跑得還是“太慢”，連電流計指針往回擺也沒

看見，

有人說，這是一次“遺憾的失敗”。因為科拉頓如果有個助手在另外那間房

里，或者科拉頓就把電流計放在同一間房里看得見的地方，那么成功的桂冠肯定

是屬于科拉頓的。

有人說，這是一次“真正的失敗”。因為科拉頓沒能轉變思想，沒有從“穩(wěn)

態(tài)”的猜想轉變到“暫態(tài)”的考慮上來，所以他想不到請個助手幫一下忙、或者

把電流計拿到同一間房里來。事實也正是如此，法拉第總結了別人和他自己以前

失敗的教訓，他決定不再固守“穩(wěn)態(tài)”的猜想，終于在1831年8月，觀察到了

電磁感應現(xiàn)象?？评D只能留下永遠的遺憾。

（二）產生感應電流的條件

1.實驗1：直導線在磁場中導體不動導體向上、向下運動；導體向左或向

右運動。

引導學生觀察實驗并進行概括。

導體棒的運動情況表針的擺動情況

左右運動擺動

上下平動不擺動

歸納：閉合電路的一部分導體做切割磁感線的運動時，電路中就有電流產生。

用計算機模擬“切割磁感線”的運動。

理解“導體做切割磁感線的運動”的含義：切割磁感線的導體運動速度的方

向和磁感線方向不平行。

問：導體不動，磁場動，會不會在電路中產生電流呢？

2.實驗2：條形磁鐵插入（撥出）螺線管。

先用計算機模擬，再用實驗來證明。

注意：條形磁鐵插入，拔出時，彎曲的磁感線被切割，電路中有感應電流。

磁鐵的運動情況表針的擺動情況

插入瞬間擺動

拔出瞬間擺動

停在線圈中不擺動

引導學生觀察實驗并進行概括。

歸納：無論是導體運動，還是磁場運動。只要導體和磁場之間發(fā)生切割磁感

線的相對運動，閉合電路中就有電流產生。

過渡：閉合電路的一部分導體切割磁感線時，穿過電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變

化，如果導體和磁場不發(fā)生相對運動，而讓穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化，會不

會在電路中產生電流呢？

3.實驗3：導體和磁場不發(fā)生相對運動，線圈電路接通、斷開，滑動變阻

器滑動片左、右滑動。

BI

操作表針的擺動情況

開關閉合瞬間擺動

開關閉合，滑動變阻器不動不擺動

開關閉合，滑動變阻器觸片滑動擺動

開關斷開瞬間擺動

實驗現(xiàn)象的基礎上，引導學生分析上述現(xiàn)象的物理過程:

因為電流所激發(fā)的磁場的磁感應強度B總是正比于電流強度L即B^I,電

路的閉合或斷開控制了電流從無到有或從有到無的變化；變阻器是通過改變電阻

來改變電流的大小的，電流的變化必將引起閉合電路磁場的變化，穿過閉合電路

的磁感線條數(shù)的變化一一磁通量發(fā)生變化，閉合電路中產生電流。

用計算機模擬電路中S斷開、閉合，滑動變阻器滑動時，穿過閉合電路磁場

變化情況：

4.綜上所述，總結出：

不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有

電流產生。這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫電磁感應，產生的電流叫感應電流。

引導學生分析磁通量變化包括：

(1)B不變，S變化

(2)S不變，B變化

(3)B、S不變，B、S的夾角變化

(4)B、S都變化

(三)電磁感應現(xiàn)象的應用

教師展示電磁感應現(xiàn)象的應用

展示可拆變壓器的構造，簡單講解變壓的原理。

提問：電磁感應使變壓器工作，那么電磁爐是跟電磁感應有什么關系？

學生思考后教師講解：

在可拆變壓器的一字鐵下面加一塊厚約2mm的鐵板，鐵板垂直于鐵芯里磁

感線的方向。在原線圈接交流電。幾分鐘后，讓學生摸摸鐵芯和鐵板，比較它們

的溫度，報告給全班同學。

學生：鐵板的溫度比鐵芯高。

教師：為什么鐵芯和鐵板會發(fā)熱呢？原來在鐵芯和鐵板中有渦流產生。

教師：當線圈中的電流發(fā)生變化時，這個線圈附近的導體中就會產生感應電

流。這種電流看起來很像水的旋渦，所以叫做渦流。

師生共同活動：分析渦流的產生過程。

教師：課件演示，渦流的產生過程，增強學生的感性認識。

教師：為什么鐵板的溫度比鐵芯高？

學生：因為鐵板中的渦流很強，會產生大量的熱。而鐵芯中的渦流被限制在

狹窄的薄片之內，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產生的熱量也減少。

教師：除了這些之外，磁卡、磁帶、動圈式話筒、高頻焊接等等都跟電磁感

應現(xiàn)象有關，同學們課后去搜集有關資料，分析它們分別是如何利用電磁感應現(xiàn)

象的。

三、課堂練習

1.通電直導線旁邊放一矩形線圈ABCD,請大家設計方法，使ABCD中能

產生感應電流？

2.如圖所示的勻強磁場中有一個矩形的閉合導線框。在下列幾種情況下,

線框中是否產生感應電流？

甲乙丙

3.如圖所示，磁場中有一個閉合的彈簧線圈。先把線圈撐開（圖甲），然后

放手，讓線圈收縮（圖乙）。線圈收縮時，其中是否有感應電流？為什么？

■■

甲乙

4.矩形線圈ABCD位于通電長直導線附近,線圈與導線在同一

個平面內，線圈的兩個邊與導線平行。在這個平面內，線圈遠離導

線移動時，線圈中有沒有感應電流？線圈和導線都不動，當導線中

的電流I逐漸增大或減小時，線圈中有沒有感應電流？為什么？

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用

【教學目標】

1.了解電磁波的產生與傳播。

2.知道光是一種電磁波，以及電磁波在真空中的傳播速度。

3.知道波長與頻率、波速的關系。

4.認識電磁波譜。

5.了解電磁波在科技、經濟、社會發(fā)展中的作用。

【教學重難點】

電磁波的產生與傳播，理解磁場與電場之間的關聯(lián)。

【教學過程】

一、新課導入

教師：古人都渴望順風耳千里眼，而現(xiàn)今故事已經成為現(xiàn)實，人與人之間的

交流也是越來越便捷。（展示圖片）大家看到的畫面是“神舟六號”發(fā)射場面。

“神舟六號”上天后，人們是怎樣知道它到達預定的地點呢？

學生回答：無線電波。

教師：無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地

面的聯(lián)系都要利用電磁波。現(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可

以說“電”作為現(xiàn)代文明的標志，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經中樞，或者叫

現(xiàn)代化的代名詞。

那么，電磁波是什么？它是怎樣產生的？它有什么性質？怎樣利用它傳遞信

號？今天我們就來認識一下電磁波。

二、新課教學

（一）麥克斯韋電磁場理論

教師首先向學生介紹麥克斯韋的生平簡介，激發(fā)學生的好奇心和求知欲。

麥克斯韋（JamesClarkMaxwell,1831-1879）是英國的理論物理學家、數(shù)

學家。1831年6月13日生于英國愛丁堡。他的父親是一個科學家，他從小就受

到科學的熏陶，15歲時向英國皇家學會遞交數(shù)學論文，發(fā)表在《愛丁堡皇家學

會學報》上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛丁堡大學學習數(shù)學

和物理學。1850年轉入劍橋大學，1854年畢業(yè)后留校工作。1871年，麥克斯韋

任劍橋物理實驗室主任，1874年，他主持建立的卡文迪許實驗室竣工，任該實

驗室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。

麥克斯韋在電磁場理論方面的工作深受法拉第的影響。他信服法拉第的思

想，決心為法拉第的場的概念提供數(shù)學方法的基礎。尤其是他在倫敦皇家學院任

教期間，有機會拜訪了法拉第以后，更加強了他的這種信念。年輕的麥克斯韋以

他卓越的數(shù)學才能和嚴密的邏輯推理，對法拉第的直觀形象的電磁場理論加以高

度概括，并總結了當時電磁學的研究成果，建立了電磁場方程，確立了電磁場理

論。

教師：我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的電磁場理論。

1.變化的磁場產生電場

演示實驗

裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應

電動勢，引起感應電流使燈泡發(fā)光。

提問：小燈泡為什么能發(fā)光？

學生回答：由于交變電流產生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不

斷變化，在線圈中產生感應電動勢，形成感應電流，小燈泡發(fā)光。

提問：電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動呢？

學生回答：受電場力。

教師總結：上述實驗表明，變化的磁場在線圈里形成電場。

提問：若線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？

學生回答：有電場，無電流。

提問：若線圈被拿走，它原來所處的空間有電場嗎？

學生對此問題可能難以回答，但這時提出變化的磁場能在其空間產生電場已

是水到渠成的時候。

教師：由上面的電磁感應現(xiàn)象，我們可以很自然的提出一個假設：變化的磁

場產生電場。

麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場

同樣在周圍空間產生電場，這是一個普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關（如圖

甲、乙所示）。

2.變化的電場產生磁場

教師：麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產生電場的現(xiàn)

象，提出了另一個大膽的假設：變化的電場也能產生磁場。

演示課件中的動畫加深對麥克斯韋的電磁場理論的理解。

教師：總結上述兩個結論，麥克斯韋認為，變化的電場和磁場是互相聯(lián)系的,

形成一個統(tǒng)一的電磁場。

麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預言，如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的

電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化

的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場……可見，變化的電場和變化

的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。

電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。這種變化的電場和變化

的磁場總是交替產生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。于是一個偉大的預言

誕生了一一空間可能存在電磁波。

(二)電磁波

教師：講解電磁波的產生

電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，所以不需要介質，可以在真

空中傳播。

1.電磁波形成示意圖:

激

激

發(fā)變，若是均勻變化—穩(wěn)定磁場不再激發(fā)穩(wěn)定電場

非均勻變化

化的磁場電若是均勻變化

場1

若非均勻_變化—激?變化磁場

發(fā)

若非均勻變化

教師：機械波有橫波和縱波之分，且能夠傳遞能量；能發(fā)生反射、折射、干

涉和衍射；靠介質傳播，波速v=?cf。

2.類比機械波的特點，我們可以得出電磁波的特點：

(1)電磁波中的電場和磁場互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電

磁波是橫波。光是一種電磁波。在前面學習的光的偏振現(xiàn)象已經證明了這一點。

如圖所示。

（2）電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中,

電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。

（3）三個特征量的關系：v=?if。在真空中v=3.0xl（）8m/s。

教師與學生一起比較電磁波與機械波。

3.電磁波與機械波比較

（1）傳播條件：機械波傳播需要介質，而電磁波不需要介質。

（2）傳播規(guī)律：都遵循“v=兀f=yr這個關系式；且電磁波也能發(fā)生反射、

折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。

（3）傳播本質：機械波傳播的是機械能，電磁波傳播的是電磁能。

（三）電磁波譜

教師：我們知道機械波有很多種，頻率各有不同。電磁波的頻率分為也非常

廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線都是電磁波。按照電

磁波的波長或者頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。

教師展示電磁波譜圖

收音機電視紅外線理療儀紫外線消毒燈X射線膠片伽馬刀

教師：由于電磁波具有不同的波長（頻率），因此具有不同的特性，利用這

些特性，電磁波在生產生活中有著廣泛的應用。

①無線電波中的中長短波：廣播及其他信號傳輸；

②無線電中的微波：衛(wèi)星通信、電視等；

③紅外線：加熱理療；

④可見光：看清世界認識世界；

⑤紫外線：消毒；

⑥X射線：診斷病情；

⑦Y射線：摧毀病變細胞。

（四）電磁波的能量

教師：我們看不見電磁波，但是電磁波無處不在，生活中常常用微波爐來加

熱食物，說明電磁波具有能量，而且我們可以用儀器探測到電磁波的存在，說明

電磁波是一種真實存在的物質。

（五）電磁波通信

教師：剛才講到無線電波能夠用于通信。那么電磁波是怎么完成通信的呢？

1.無線電廣播

（1）調制器把音頻信號加載到高頻電磁波上。

（2）調諧器選出特定頻率的信號。

（3）揚聲器把音頻信號轉換成聲音。

2.電視

（1）攝影機把圖像變成電信號。

（2）發(fā)射機把電信號加載到頻率很高的電磁波上。

（3）發(fā)射天線將高頻信號發(fā)射到空中。

（4）電視機的接收天線把高頻信號接收下來。

（5）電視機把圖像信號取出并放大。

（6）顯像管將圖像信號還原為圖像。

3.移動電話

移動電話既是無線電發(fā)射臺又是無線電接收臺，既可以發(fā)射電磁波，又可以

接收電磁波。

三、新堂練習

1.下列關于電磁波的說法中正確的是（）

A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產生電磁波

B.電磁波傳播需要介質

C.停止發(fā)射電磁波，發(fā)射出去的電磁波仍能獨立存在

D.電磁波具有能量，電磁波的傳播是伴隨著能量向外傳遞的

2.電磁場理論預言了什么（）

A.預言了變化的磁場能夠在周圍空間產生電場

B.預言了變化的電場能夠在周圍空間產生磁場

C.預言了電磁波的存在，電磁波在真空中的傳播速度為光速

D.預言了電能夠產生磁，磁能夠產生電

3.對于聲波和電磁波的比較，下面說法中正確的是（）

A.它們都能發(fā)生反射現(xiàn)象

B.聲音是由物體振動產生的，電磁波是由變化的電磁場產生的

C.光是一種電磁波，B超利用的是聲波

D.它們都能在真空中傳播

4.下列關于電磁波的說法中正確的是（）

A.電磁波傳播時需要介質

B.電磁波是沿某一特定方向在空間傳播的

C.宇航員在月球上面對面交談時是靠移動無線電話來實現(xiàn)的

D.水波、聲波是自然現(xiàn)象，而電磁波是人工制造出的現(xiàn)象

5.關于電磁波的產生原因，以下說法中正確的是（）

A.只要電路中有電流通過，電路的周圍就有電磁波產生

B.電磁波就是水波

C.電磁波只能在通電導體內傳播

D.只要有變化的電流，周圍空間就存在電磁波

6.關于電磁波的波長，下面敘述中正確的是（）

A.頻率越高的電磁波，波長越短

B.電磁波的波長都是3xl（）8mm

C.頻率越低的電磁波，波長越短

D.電磁波的波長與頻率有關

電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用

【教學目標】

1.了解電磁波的產生與傳播。

2.知道光是一種電磁波，以及電磁波在真空中的傳播速度。

3.知道波長與頻率、波速的關系。

4.認識電磁波譜。

5.了解電磁波在科技、經濟、社會發(fā)展中的作用。

【教學重難點】

電磁波的產生與傳播，理解磁場與電場之間的關聯(lián)。

【教學過程】

一、新課導入

教師：古人都渴望順風耳千里眼，而現(xiàn)今故事已經成為現(xiàn)實，人與人之間的

交流也是越來越便捷。（展示圖片）大家看到的畫面是“神舟六號”發(fā)射場面。

“神舟六號”上天后，人們是怎樣知道它到達預定的地點呢？

學生回答：無線電波。

教師：無線電廣播、電視、人造衛(wèi)星、導彈、宇宙飛船等，傳遞信息和跟地

面的聯(lián)系都要利用電磁波?，F(xiàn)代社會的各個部門，幾乎都離不開“電磁波”，可

以說“電”作為現(xiàn)代文明的標志，“電磁波”就是現(xiàn)代文明的神經中樞，或者叫

現(xiàn)代化的代名詞。

那么，電磁波是什么？它是怎樣產生的？它有什么性質？怎樣利用它傳遞信

號？今天我們就來認識一下電磁波。

二、新課教學

（一）麥克斯韋電磁場理論

教師首先向學生介紹麥克斯韋的生平簡介，激發(fā)學生的好奇心和求知欲。

麥克斯韋（JamesClarkMaxwell,1831-1879）是英國的理論物理學家、數(shù)

學家。1831年6月13日生于英國愛丁堡。他的父親是一個科學家，他從小就受

到科學的熏陶，15歲時向英國皇家學會遞交數(shù)學論文，發(fā)表在《愛丁堡皇家學

會學報》上，第一次顯露出他出眾的才華。1847年，考入愛丁堡大學學習數(shù)學

和物理學。1850年轉入劍橋大學，1854年畢業(yè)后留校工作。1871年，麥克斯韋

任劍橋物理實驗室主任，1874年，他主持建立的卡文迪許實驗室竣工，任該實

驗室首任主任。1879年11月5日，麥克斯韋在劍橋逝世。

麥克斯韋在電磁場理論方面的工作深受法拉第的影響。他信服法拉第的思

想，決心為法拉第的場的概念提供數(shù)學方法的基礎。尤其是他在倫敦皇家學院任

教期間，有機會拜訪了法拉第以后，更加強了他的這種信念。年輕的麥克斯韋以

他卓越的數(shù)學才能和嚴密的邏輯推理，對法拉第的直觀形象的電磁場理論加以高

度概括，并總結了當時電磁學的研究成果，建立了電磁場方程，確立了電磁場理

論。

教師：我們現(xiàn)在粗略地介紹一下麥克斯韋的電磁場理論。

1.變化的磁場產生電場

演示實驗

裝置如圖所示，當穿過螺線管的磁場隨時間變化時，上面的線圈中產生感應

電動勢，引起感應電流使燈泡發(fā)光。

提問：小燈泡為什么能發(fā)光？

學生回答：由于交變電流產生的磁場在不斷變化，所以穿過線圈的磁通量不

斷變化，在線圈中產生感應電動勢，形成感應電流，小燈泡發(fā)光。

提問：電路（線圈）中的電荷為什么能夠定向移動呢？

學生回答：受電場力。

教師總結：上述實驗表明，變化的磁場在線圈里形成電場。

提問：若線圈斷開，線圈中有電流、電場嗎？

學生回答：有電場，無電流。

提問：若線圈被拿走，它原來所處的空間有電場嗎？

學生對此問題可能難以回答，但這時提出變化的磁場能在其空間產生電場已

是水到渠成的時候。

教師：由上面的電磁感應現(xiàn)象，我們可以很自然的提出一個假設：變化的磁

場產生電場。

麥克斯韋認為線圈只不過用來顯示電場的存在，線圈不存在時，變化的磁場

同樣在周圍空間產生電場，這是一個普遍規(guī)律，跟閉合電路是否存在無關（如圖

甲、乙所示）。

2.變化的電場產生磁場

教師：麥克斯韋根據(jù)電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象的相似性和變化的磁場能產生電場的現(xiàn)

象，提出了另一個大膽的假設：變化的電場也能產生磁場。

演示課件中的動畫加深對麥克斯韋的電磁場理論的理解。

教師：總結上述兩個結論，麥克斯韋認為，變化的電場和磁場是互相聯(lián)系的,

形成一個統(tǒng)一的電磁場。

麥克斯韋根據(jù)自己的理論進一步預言，如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的

電場，那么，這個變化的電場就在它周圍空間產生周期性變化的磁場，這個變化

的磁場又在它周圍空間產生新的周期性變化的電場……可見，變化的電場和變化

的磁場是相互聯(lián)系的，形成一個不可分離的統(tǒng)一體，這就是電磁場。

電場和磁場只是這個統(tǒng)一的電磁場的兩種具體表現(xiàn)。這種變化的電場和變化

的磁場總是交替產生，并且由發(fā)生的區(qū)域向周圍空間傳播。于是一個偉大的預言

誕生了一一空間可能存在電磁波。

（二）電磁波

教師：講解電磁波的產生

電磁波的傳播靠的是電場和磁場的相互“激發(fā)”，所以不需要介質，可以在真

空中傳播。

1.電磁波形成示意圖:

激

激發(fā)

發(fā)變若是均勻變化穩(wěn)定磁場不再激發(fā)穩(wěn)定電場

非均勻變化

化的磁場電若是均勻變化1

場若非均勻變化f變化磁場

發(fā)

I若非均勻變化

教師：機械波有橫波和縱波之分，且能夠傳遞能量；能發(fā)生反射、折射、干

涉和衍射；靠介質傳播，波速v=Nf。

2.類比機械波的特點，我們可以得出電磁波的特點：

(1)電磁波中的電場和磁場互相垂直，并且都與波的傳播方向垂直，即電

磁波是橫波。光是一種電磁波。在前面學習的光的偏振現(xiàn)象已經證明了這一點。

如圖所示。

(2)電磁波可以在真空中傳播，向周圍空間傳播電磁能，在傳播過程中，

電磁波能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。

(3)三個特征量的關系：v=?if。在真空中v=3.0xl()8m/s。

教師與學生一起比較電磁波與機械波。

3.電磁波與機械波比較

(1)傳播條件：機械波傳播需要介質，而電磁波不需要介質。

(2)傳播規(guī)律：都遵循“vaf=yr這個關系式；且電磁波也能發(fā)生反射、

折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。

(3)傳播本質：機械波傳播的是機械能，電磁波傳播的是電磁能。

(三)電磁波譜

教師：我們知道機械波有很多種，頻率各有不同。電磁波的頻率分為也非常

廣。無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Y射線都是電磁波。按照電

磁波的波長或者頻率大小的順序把它們排列起來，就是電磁波譜。

教師展示電磁波譜圖

收音機電視紅外線理療儀紫外線消毒燈X射線膠片伽馬刀

教師：由于電磁波具有不同的波長（頻率），因此具有不同的特性，利用這

些特性，電磁波在生產生活中有著廣泛的應用。

①無線電波中的中長短波：廣播及其他信號傳輸；

②無線電中的微波：衛(wèi)星通信、電視等；

③紅外線：加熱理療；

④可見光：看清世界認識世界；

⑤紫外線：消毒；

⑥X射線：診斷病情；

⑦Y射線：摧毀病變細胞。

（四）電磁波的能量

教師：我們看不見電磁波，但是電磁波無處不在，生活中常常用微波爐來加

熱食物，說明電磁波具有能量，而且我們可以用儀器探測到電磁波的存在，說明

電磁波是一種真實存在的物質。

（五）電磁波通信

教師：剛才講到無線電波能夠用于通信。那么電磁波是怎么完成通信的呢？

1.無線電廣播

（1）調制器把音頻信號加載到高頻電磁波上。

（2）調諧器選出特定頻率的信號。

（3）揚聲器把音頻信號轉換成聲音。

2.電視

（1）攝影機把圖像變成電信號。

（2）發(fā)射機把電信號加載到頻率很高的電磁波上。

（3）發(fā)射天線將高頻信號發(fā)射到空中。

（4）電視機的接收天線把高頻信號接收下來。

（5）電視機把圖像信號取出并放大。

（6）顯像管將圖像信號還原為圖像。

3.移動電話

移動電話既是無線電發(fā)射臺又是無線電接收臺，既可以發(fā)射電磁波，又可以

接收電磁波。

三、新堂練習

1.下列關于電磁波的說法中正確的是（）

A.只要電場和磁場發(fā)生變化，就能產生電磁波