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《电生磁》教学实录与反思  

2011-11-02 07:33:44|  分类: 教学案例 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《电生磁》教学实录与反思
作者: 费新仁    来源:湖北省阳新县白杨中学  

在学生唱歌时,我在黑板上画了一个条形磁铁和一个蹄形磁铁,当歌声一停,我说:磁场的基本性质是什么?话音末落,许多学生举起了手,点了一个手举得最高的学生回答了问题。我又说:实验室里常见的磁铁有条形和蹄形两种,哪两位同学到前面来画出条形磁铁和蹄形磁铁周围的磁感线?有两位学生快速离开座位上了讲台,很快的画出了磁感线。对学生敢于表现自我进行了表扬,同时对如何画好磁感线进一步作了补充。

我擦干清黑板,面向学生,说:电和磁从现象上看有非常相似的地方,如带电体对轻小物体有吸引作用,磁体对铁钴镍等物质也有吸引作用;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。那么,电和磁它们之间有没有一定的联系呢?从哲学角度看,应该是有的,但很多年都没发现。直到丹麦物理学家奥斯特的一个实验开始,揭开了电与磁联系的发展史,从此,人类进入了一个新时代。

我将一个大号的磁针放到水平桌面上,沿着静止的磁针方向,把一铜芯导线水平放置在它的正上方。然后,我手握开关,说:

“请同学们注意观察,当开关闭合后,即导线中通有电流后,会发生什么现象?”说完,我马上闭合开关。

“非常了不起的发现”,我说,“请同学们分析一下,磁针为什么会发生偏转呢?”

从学生的表情可以看出,很多同学进入了深思状态,为了启开学生的心智,培养学生的推理能力,我向学生提出了几个连环问题:

叫了一位学习成绩不太好的女生回答:“对放入其中的磁体产生磁力的作用;”

(3)导线通有电流,小磁针就偏转;断开电流,又会恢复原来的状态,这又说明什么问题呢?

台下有人在窃窃私语,有几位学生欲言又止,我点了敢说敢想的班长来回答:“导线通有电流,小磁针就偏转,说明存在某个磁场;断开电流,又会恢复原来的状态,说明某个磁场又消失了。”

我说,作为一个科学家,实验至此是否就大功告成了呢?没有!磁场是有方向的,磁场也是有强弱的,那么,电流产生的磁场方向与电流方向有没有关系呢?磁场的强弱与电流的大小有没有关系呢?同学们猜想一下:有还是没有

(2)我将电源由一节电池改为两节电池,闭合开关后,问道:又看到了什么?

(3)下面我将电池的正负极调换即改变导线中的电流方向,看又会发生什么现象。

你们真聪明,要是你们生在奥斯特的年代,个个都会成为伟大的物理学家。

刚才我们做实验时用的是直导线,通电直导线周围的磁场较弱,为了得到强磁场,需要用更大的电流。

但是,电流是不能无限增大的,因为过大的电流,会烧坏导线或电源。那么,有没有其它更好的办法得到强磁场供我们加以应用呢?

我将一根直导线绕成管状,并向学生交代,这就是螺线管。仍用一节电池作为电源给螺线管通电,将螺线管的一端靠近磁针,请同学们观察发生的现象并与直导线通电时发生的现象进行比较。

“相同点:磁针两次都发生了偏转---说明直线电流和通电螺线管的周围都存在着磁场。

不同点:在电流大小相同的情况下,通电螺线管的磁场比直线电流的磁场要强得多,因为磁针发生了偏转且偏转角度较大。

还有没有其它方法来增大电流的磁场呢?同学们看我手里拿的是什么?

对,铁钉!同学们看好了,我将铁钉插入通电的螺线管中,看到什么现象了吗?

在通电螺线管内插入铁芯可以成倍地增大磁场。这是为什么呢?这是因为铁芯被磁化后和螺线管的磁场叠加在一起的缘故。

螺线管中的铁芯只能用软铁制成,不能用钢。至于为什么,学了后面的知识你就会明白。

下面我们来练习螺线管的画法。螺线管一般都是绕在骨架上;在骨架上绕线时有顺时针绕和逆时针绕两种。在骨架上画的线圈不要太多也不要太少,一般画3到5就行了,并且只画出正面的线,背面的不画。从正面看,线有“////”形或“\\\\”形。请同学们在稿纸上画一个顺绕和逆绕的螺线管,看谁画的既直观又美观。先画好的将图纸举起来,我给你作点评。

我们知道,条形磁铁的磁场特点是两端的磁性最强,分别叫N极和S极。那么,通电螺线管的磁场是什么样的?

我手举螺线管磁场演示仪,向学生介绍它的构造,线圈的位置,并将铁屑均匀的分布在透明塑料板上。将螺线管磁场演示仪接入电路,闭合开关,振动演示仪,请学生观察铁屑的重新分布情况。

为了便于和条形磁铁的磁场进行比较,我在另一块透明玻璃板上重新演示条形磁铁的磁场分布情况。说:你们哪位同学来说说通电螺线管的磁场分布和条形磁铁的磁场分布情况。

“通电螺线管外部的磁场与条形磁体的磁场相似。通电螺线管内部也有磁场

那么,通电螺线管哪一端是N极哪一端是S极呢?用什么方法来辨别呢?

“在螺线管一端放一个小磁针,给螺线管通电后,观察小磁针的偏转情况,和小磁针的N极相吸的那一端是S极,和小磁针的S极相吸的那一端是N极。”

说的非常好,我说,那么,通电螺线管的N极和S极是固定不变的呢还是和电流的方向有关呢?如何验证你的猜想是对的还是错的呢?先请同学们在小组里讨论一下,然后再泒一个代表来说出你们讨论的结果。

“通电螺线管的N极和S极是固定不变还是和电流的方向有关,可以通过改变电流方向,观察小磁针的指向是否发生改变来加以验证。”

随着实验的完成,我说,你们看到了什么现象?这个现象说明了什么?

“改变电流方向,小磁针偏转的方向正好相反。这个现象说明通电螺线管的N极和S极不是固定不变的,而是和电流的方向有关。”许多同学大声回答。

用右手握住螺线管,让四指弯向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极。

安培宝则不是自然界中的定律、规律,而是一条记忆法则。同学们一定要记住。下面我们用安培定则来作作图:

1、已知绕法、电流方向(或电源正负极),确定螺线管的N极S极或小磁针N极的指向。

2、已知绕法、螺线管的N极S极(或小磁针N极的指向),确定电流方向(或电源正负极)

3、已知电流方向(或电源正负极)、螺线管的N极S极(或小磁针N极的指向),确定绕法。

在黑板上画了三个图,有三位学生上台演示,待其他学生画好后,进行了点评。

下面我们一起来回顾这节课学习的内容。这节课我们学习了电与磁的第一个关联──电能生磁,也就是电流的磁效应。该现象是由丹麦的物理学家奥斯特发现的,所以也叫奥斯特实验,这个实验直接证明了电流周围存在磁场;这个磁场比较弱,为了进一步的研究和应用,我们把直导线绕成了螺线管,使其磁场进一步增强,发现通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场是相似的,磁场方向遵循安培定则。

这节课的概念较多,中间的小探究实验有几个,在探究过程中,我们要注意控制某些变量。

这节课的一个特点是师生对话多。对教材的这种处理,是基于“教材只是师生对话的一个话题”的教学思想,通过师生的对话,充分激发学生的兴趣和内动力,弘扬学生的主体性,让学生亲自去感受、亲自去体验,亲自去解读,课堂教学过程因此成了课程开发与创生的过程。另一个特点是探究实验多。在教学过程中,我们应少一点灌输,多一点探讨,让学生尽可能地参与知识的产生和发展过程中,从接受知识转变为发现知识,达到培养学习能力的目的。

虽然探究实验多,但还是要突出探究通电螺线管的磁场是比较好的,该实验在器材不多的情况下,要注重演示实验的质量,让大多数学生看到其中铁屑的分布是至关重要的。实验用的磁针最好用大号的,一是便于全班学生看到,二是转动速度相对较慢,在观察过程中有利于思考。另外几个实验尽量让学生动手,因为该实验涉及的器材以前都用过,步骤也不复杂,能调动学生学习的积极性。

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引文来源  湖北教研网—湖北中小学教育教学研究
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