高中物理磁場(chǎng)教學(xué)教案范文及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引言磁場(chǎng)，這一自然界中普遍存在的物質(zhì)形態(tài)，既看不見也摸不著，卻在我們的生活和現(xiàn)代科技中扮演著至關(guān)重要的角色。從指南針的發(fā)明到電磁繼電器的應(yīng)用，從電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)到磁共振成像技術(shù)，無不閃耀著人類對(duì)磁場(chǎng)認(rèn)識(shí)與利用的智慧光芒。在高中物理教學(xué)中，磁場(chǎng)部分既是重點(diǎn)，也是學(xué)生理解的難點(diǎn)。其抽象性要求我們?cè)诮虒W(xué)過程中必須更加注重直觀性、實(shí)驗(yàn)性和邏輯性，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象入手，逐步建構(gòu)物理概念，深化對(duì)規(guī)律的理解，并最終培養(yǎng)其運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。本教案旨在提供一個(gè)較為完整的磁場(chǎng)教學(xué)框架，結(jié)合經(jīng)典實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代教學(xué)理念，助力學(xué)生扎實(shí)掌握磁場(chǎng)相關(guān)知識(shí)。一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.理解磁場(chǎng)的客觀存在性，知道磁場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)。2.掌握磁場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用。3.理解磁感應(yīng)強(qiáng)度的物理意義，知道其定義式和單位（特斯拉）。4.掌握磁感線的概念，能利用磁感線描述常見磁體（條形、蹄形）及電流（直線、環(huán)形、螺線管）周圍的磁場(chǎng)分布，并理解磁感線的疏密和切線方向的物理意義。5.掌握安培定則（右手螺旋定則），并能運(yùn)用其判斷直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管周圍磁場(chǎng)的方向。6.了解地磁場(chǎng)的基本情況及其對(duì)地球生命的意義。（二）過程與方法1.通過觀察磁鐵對(duì)鐵屑、小磁針的作用，體驗(yàn)磁場(chǎng)的客觀存在，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析歸納能力。2.通過模擬磁感線的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)習(xí)用模型法（磁感線）描述抽象物理概念的方法。3.通過對(duì)電流磁效應(yīng)的探究實(shí)驗(yàn)，理解奧斯特實(shí)驗(yàn)的重大意義，體會(huì)“電生磁”的統(tǒng)一性思想。4.通過小組討論和合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的交流協(xié)作能力和解決實(shí)際問題的能力。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1.通過了解人類對(duì)磁現(xiàn)象的探索歷程，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和求知欲。2.通過體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的魅力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)作風(fēng)。3.認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在解釋自然現(xiàn)象和推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步中的重要作用，增強(qiáng)將物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的意識(shí)。二、教學(xué)重難點(diǎn)（一）教學(xué)重點(diǎn)1.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)及磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。2.磁感線的概念及其物理意義，常見磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)。3.安培定則的理解和應(yīng)用。（二）教學(xué)難點(diǎn)1.磁場(chǎng)的客觀存在性及磁感線的引入（理想化模型的建立）。2.運(yùn)用安培定則判斷各種電流周圍磁場(chǎng)的方向。3.從磁感線的分布理解磁場(chǎng)的空間分布特征。三、教學(xué)方法講授法、實(shí)驗(yàn)探究法、討論法、模型法、多媒體輔助教學(xué)法。注重啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考和參與。四、教學(xué)準(zhǔn)備（一）教師準(zhǔn)備1.教具：條形磁鐵、蹄形磁鐵、小磁針（多個(gè)）、鐵屑、玻璃板（或透明塑料板）、導(dǎo)線若干、電源（低壓直流）、開關(guān)、螺線管、環(huán)形電流演示器（或自制）、課件（PPT）。2.多媒體資源：磁場(chǎng)相關(guān)圖片、磁感線動(dòng)畫、奧斯特實(shí)驗(yàn)視頻、安培定則應(yīng)用演示動(dòng)畫。（二）學(xué)生準(zhǔn)備預(yù)習(xí)課本相關(guān)內(nèi)容，準(zhǔn)備筆記本、鉛筆、直尺。五、教學(xué)過程（一）新課導(dǎo)入（約五分鐘）教師活動(dòng)：展示條形磁鐵吸引鐵釘、指南針指向等現(xiàn)象，提問：“同學(xué)們，這些現(xiàn)象我們都很熟悉，它們都與一種看不見的物質(zhì)有關(guān)，是什么呢？”引導(dǎo)學(xué)生回答“磁場(chǎng)”。教師總結(jié)：是的，是磁場(chǎng)。從古代的司南到今天的高速磁懸浮列車，磁場(chǎng)都發(fā)揮著重要作用。那么，磁場(chǎng)究竟是什么？它有哪些性質(zhì)？我們又該如何描述它呢？今天，我們就一同走進(jìn)磁場(chǎng)的世界，探索它的奧秘。（板書課題：磁場(chǎng)）（二）新課講授（約三十分鐘）1.磁場(chǎng)的基本性質(zhì)教師活動(dòng)：提問：“我們看不見、摸不著磁場(chǎng)，怎么知道它存在呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考磁場(chǎng)的基本性質(zhì)。學(xué)生活動(dòng)：思考并回答，回憶初中知識(shí)。教師總結(jié)：磁場(chǎng)是存在于磁體周圍的一種特殊物質(zhì)。它的基本性質(zhì)是：對(duì)放入其中的磁體有力的作用。我們可以通過這種力的作用來感知磁場(chǎng)的存在。演示實(shí)驗(yàn)1：將小磁針放在條形磁鐵周圍的不同位置，觀察小磁針N極的指向。教師引導(dǎo)：小磁針在磁場(chǎng)中不同位置，其N極的指向一般不同，這說明磁場(chǎng)具有什么特性？（方向性）教師講解：物理學(xué)中規(guī)定，在磁場(chǎng)中的某一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)北極（N極）所指的方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度教師活動(dòng)：不同磁體周圍，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不同；同一磁體周圍不同位置，磁場(chǎng)強(qiáng)弱也不同。我們用什么物理量來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱呢？教師講解：類比電場(chǎng)強(qiáng)度，我們引入“磁感應(yīng)強(qiáng)度”（B）來描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，其方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。（簡要介紹磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義：B=F/(IL)，指出這是比值定義法，強(qiáng)調(diào)其大小由磁場(chǎng)本身決定，與放入的電流元無關(guān)。單位：特斯拉（T），1T=1N/(A·m)。）舉例：地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為零點(diǎn)幾毫特斯拉，一般永久磁鐵的磁場(chǎng)約為零點(diǎn)幾特斯拉，大型電磁鐵的磁場(chǎng)可達(dá)幾特斯拉甚至更強(qiáng)。3.磁感線——形象描述磁場(chǎng)的工具教師活動(dòng)：磁場(chǎng)是看不見的，為了更直觀、形象地描述磁場(chǎng)的分布情況，物理學(xué)家引入了“磁感線”的模型。演示實(shí)驗(yàn)2：在玻璃板上均勻撒上鐵屑，將玻璃板放在條形磁鐵上方，輕敲玻璃板，觀察鐵屑的排列情況。學(xué)生活動(dòng)：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，描述鐵屑的分布特點(diǎn)。教師講解：鐵屑在磁場(chǎng)力的作用下有序排列，這些排列的曲線可以想象成磁感線。磁感線是為了形象描述磁場(chǎng)而引入的假想的曲線，它并不是真實(shí)存在的。磁感線的特點(diǎn)：*磁感線上某點(diǎn)的切線方向，表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。*磁感線的疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。磁感線越密的地方，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)。*在磁體外部，磁感線從N極出發(fā)，回到S極；在磁體內(nèi)部，磁感線從S極指向N極，形成閉合曲線。*任意兩條磁感線都不相交。課件展示：條形磁鐵、蹄形磁鐵、同名磁極間、異名磁極間的磁感線分布動(dòng)畫。引導(dǎo)學(xué)生觀察并總結(jié)特點(diǎn)。4.電流的磁場(chǎng)——奧斯特實(shí)驗(yàn)的啟示教師活動(dòng)：前面我們討論的是磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。那么，除了磁體，還有什么物質(zhì)能產(chǎn)生磁場(chǎng)呢？播放視頻/演示實(shí)驗(yàn)3：奧斯特實(shí)驗(yàn)（將通電直導(dǎo)線平行放置在小磁針上方，觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)）。教師講解：這個(gè)實(shí)驗(yàn)是1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)的，它首次揭示了電與磁之間的聯(lián)系，即電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，這一發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義。教師活動(dòng)：既然電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么不同形狀的電流，其周圍的磁感線分布是怎樣的呢？我們?nèi)绾闻袛嗨鼈兊姆较蚰兀?.幾種常見電流的磁場(chǎng)與安培定則(1)直線電流的磁場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)4：在有機(jī)玻璃（或紙板）上穿一孔，將直導(dǎo)線垂直穿過，在板上均勻撒上鐵屑。給導(dǎo)線通電后，輕敲紙板，觀察鐵屑的分布。再在不同位置放置小磁針，觀察N極指向。課件展示：直線電流磁場(chǎng)的磁感線分布（以導(dǎo)線為圓心的一系列同心圓）。教師講解：直線電流周圍的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)。安培定則（一）：（右手螺旋定則）用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。學(xué)生活動(dòng)：練習(xí)用安培定則判斷給定電流方向下的磁感線方向，或根據(jù)磁感線方向判斷電流方向。(2)環(huán)形電流的磁場(chǎng)課件展示：環(huán)形電流磁場(chǎng)的磁感線分布。教師講解：環(huán)形電流的磁感線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感線與軸線平行。安培定則（二）：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流的方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環(huán)形導(dǎo)線中心軸線上磁感線的方向。演示實(shí)驗(yàn)5（可選）：用環(huán)形電流演示器（或自制：將導(dǎo)線繞成環(huán)形，兩端接電源），在環(huán)的內(nèi)側(cè)、外側(cè)、中心軸線上放置小磁針，觀察通電后小磁針的指向，驗(yàn)證安培定則。(3)通電螺線管的磁場(chǎng)演示實(shí)驗(yàn)6：在螺線管兩端各放一個(gè)小磁針，并在螺線管的周圍不同位置放置小磁針。給螺線管通電，觀察小磁針的指向。再將螺線管穿過撒有鐵屑的玻璃板（或紙板），通電后輕敲，觀察鐵屑分布。學(xué)生活動(dòng)：觀察并描述通電螺線管周圍磁場(chǎng)的分布特點(diǎn)，與哪種磁體的磁場(chǎng)相似？（條形磁鐵）課件展示：通電螺線管的磁感線分布動(dòng)畫。教師講解：通電螺線管外部的磁感線與條形磁鐵的磁感線相似，內(nèi)部的磁感線與螺線管的軸線平行，方向由S極指向N極，并與外部磁感線連接，形成閉合曲線。安培定則（三）：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁感線的方向，也就是螺線管的N極。學(xué)生活動(dòng)：分組練習(xí)，用安培定則判斷通電螺線管的N、S極，或根據(jù)N、S極判斷螺線管中的電流方向及電源正負(fù)極。6.地磁場(chǎng)教師活動(dòng)：我們生活的地球本身就是一個(gè)巨大的磁體，它周圍存在著地磁場(chǎng)。課件展示：地磁場(chǎng)的磁感線分布圖。教師講解：地磁場(chǎng)的N極在地理南極附近，S極在地理北極附近。因此，自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止時(shí)，N極大致指向地理北方，S極大致指向地理南方，這就是指南針的原理。地磁場(chǎng)對(duì)地球生命有重要意義，它能阻擋來自宇宙的高能粒子輻射。拓展：簡單介紹磁偏角現(xiàn)象（沈括最早發(fā)現(xiàn)）。（三）鞏固練習(xí)（約七分鐘）教師活動(dòng)：出示幾道練習(xí)題，涵蓋磁場(chǎng)方向判斷、安培定則應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)。1.畫出條形磁鐵周圍某幾點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2.如圖所示，判斷直線電流周圍A、B兩點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。3.如圖所示，根據(jù)環(huán)形電流的方向，標(biāo)出其中心軸線上的磁場(chǎng)方向。4.給出一個(gè)通電螺線管的電流方向，判斷其N、S極；或給出N、S極，判斷電流方向并標(biāo)出電源正負(fù)極。學(xué)生活動(dòng)：獨(dú)立思考并解答，可請(qǐng)幾位學(xué)生上黑板演示，師生共同點(diǎn)評(píng)。（四）課堂小結(jié)（約三分鐘）教師引導(dǎo)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了哪些主要內(nèi)容？你有哪些收獲？學(xué)生活動(dòng)：回顧本節(jié)課所學(xué)知識(shí)，嘗試總結(jié)。教師總結(jié)：1.磁場(chǎng)是磁體（或電流）周圍存在的一種特殊物質(zhì)，對(duì)放入其中的磁體（或電流）有力的作用，具有方向性。2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。3.磁感線是形象描述磁場(chǎng)的假想曲線，其切線方向?yàn)榇艌?chǎng)方向，疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱。4.電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)（奧斯特實(shí)驗(yàn)）。我們用安培定則來判斷直線電流、環(huán)形電流和通電螺線管周圍的磁場(chǎng)方向。5.地球是一個(gè)巨大的磁體，存在地磁場(chǎng)。（五）作業(yè)布置（約兩分鐘）1.完成課后練習(xí)中關(guān)于磁場(chǎng)基本性質(zhì)、磁感線和安培定則的題目。2.思考：為什么兩根平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)有相互作用力？（為下一節(jié)課做鋪墊）3.查閱資料：了解磁懸浮列車的工作原理，體會(huì)磁場(chǎng)的應(yīng)用。六、板書設(shè)計(jì)課題：磁場(chǎng)一、磁場(chǎng)的基本性質(zhì)1.存在：磁體、電流周圍2.性質(zhì)：對(duì)放入其中的磁體有力的作用（磁場(chǎng)力）3.方向：小磁針靜止時(shí)N極指向二、磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）1.物理意義：描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向2.單位：特斯拉（T）3.矢量性：方向即磁場(chǎng)方向三、磁感線——形象描述磁場(chǎng)1.特點(diǎn)：*切線方向→磁場(chǎng)方向*疏密程度→磁場(chǎng)強(qiáng)弱*閉合曲線（外部N→S，內(nèi)部S→N）*不相交2.常見磁場(chǎng)的磁感線：*條形磁鐵：[簡筆畫]*蹄形磁鐵：[簡筆畫]*直線電流：[同心圓，標(biāo)方向，安培定則圖示]*環(huán)形電流：[環(huán)形，中心軸線方向，安培定則圖示]*通電螺線管：[類似條形磁鐵，內(nèi)部方向，安培定則圖示]四、電流的磁場(chǎng)（奧斯特實(shí)驗(yàn)）安培定則（右手螺旋定則）：1.直線電流：大拇指→電流，四指→磁感線環(huán)繞方向2.環(huán)形電流/螺線管：四指→電流，大拇指→中心軸線/內(nèi)部磁感線方向五、地磁場(chǎng)*地球是大磁體：N極（地理南極附近），S極（地理北極附近）*指南針原理，磁偏角七、教學(xué)反思（本部分在課后填寫）1.學(xué)生對(duì)哪些知識(shí)點(diǎn)掌握較好，哪些仍存在困惑？2.實(shí)驗(yàn)演示的效果如何？學(xué)生參與度高嗎？3.教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間分配是否合理？4.教學(xué)方法的選擇是否恰當(dāng)有效？5.課件和板書的配合是否有助于學(xué)生理解？6.如何進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果？八、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)詳解實(shí)驗(yàn)一：探究磁體周圍磁場(chǎng)的方向*實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^小磁針的指向，探究磁體周圍磁場(chǎng)的方向，理解磁場(chǎng)的方向性。*實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵（或蹄形磁鐵）一塊，小磁針若干。*實(shí)驗(yàn)步驟：1.將條形磁鐵平放在水平桌面上。2.在磁鐵周圍的不同位置（如N極附近、S極附近、磁鐵中部、磁鐵上方、前方等）分別放置小磁針。3.待小磁針靜止后，觀察并記錄各點(diǎn)小磁針N極的指向。*實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：小磁針在磁鐵周圍不同位置靜止時(shí)，N極的指向不同；在磁鐵N極附近，小磁針N極背離磁鐵N極；在磁鐵S極附近，小磁針N極指向磁鐵S極。*實(shí)驗(yàn)結(jié)論：磁場(chǎng)具有方向性，磁場(chǎng)中不同位置的磁場(chǎng)方向一般不同。小磁針靜止時(shí)N極所指的方向即為該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。*注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離鐵磁性物質(zhì)和其他磁場(chǎng)干擾；小磁針應(yīng)輕放，避免晃動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二：用鐵屑模擬磁感線*實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^鐵屑在磁場(chǎng)中的排列，模擬磁感線的形狀，直觀理解磁感線的分布特點(diǎn)。*實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵（或蹄形磁鐵）一塊，玻璃板（或透明塑料板）一塊，鐵屑適量