張彩霞

摘 要：電流的磁效應(yīng)是《磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)》這節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵點(diǎn)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，以魔術(shù)引入新課，然后引導(dǎo)學(xué)生分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究電流的磁效應(yīng)以及磁體對(duì)通電導(dǎo)線的作用，讓學(xué)生構(gòu)建起磁場(chǎng)的概念，并建立起電與磁聯(lián)系的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：磁體；電流；磁場(chǎng)；科學(xué)探究

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）8-0066-4

1 設(shè)計(jì)思想

本節(jié)課在設(shè)計(jì)上以學(xué)生為主體，讓他們通過多種思維方式和學(xué)習(xí)方式積極地建構(gòu)知識(shí)，從而啟迪智慧，使學(xué)習(xí)過程充滿個(gè)性和創(chuàng)造性。為此，在教學(xué)過程中，本節(jié)課為學(xué)生提供了建構(gòu)知識(shí)所需的各類實(shí)驗(yàn)器材等物質(zhì)支持，設(shè)計(jì)出具有思考價(jià)值和探索意義的問題，激勵(lì)他們通過自己的努力，以類似科學(xué)研究的方式獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，進(jìn)行科學(xué)探究。

本節(jié)課的設(shè)計(jì)力圖突出兩點(diǎn)：（1）注重對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提升?！洞努F(xiàn)象和磁場(chǎng)》是從生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象引入的，它重點(diǎn)介紹了奧斯特實(shí)驗(yàn)，以及安培等科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)研究所得出的磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用，從而建立了磁場(chǎng)的概念。在這其中突出體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)研究物理知識(shí)的基本且重要的方法，是在潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)研究問題，這在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面有獨(dú)到作用。

（2）注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想方法的滲透。本節(jié)從物理學(xué)自身發(fā)展和哲學(xué)思想發(fā)展出發(fā)，描述了人們當(dāng)年認(rèn)識(shí)電與磁聯(lián)系的曲折過程。通過對(duì)電流磁效應(yīng)和磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力的學(xué)習(xí)，樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)，這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，研究物理問題中應(yīng)該具有的一種思想和觀點(diǎn)。因此，本節(jié)是建立電與磁聯(lián)系觀點(diǎn)的重要一課。

2 教材分析

（1）章節(jié)地位?！洞努F(xiàn)象和磁場(chǎng)》是“人教版”選修3-1《磁場(chǎng)》章節(jié)的第一節(jié)課，本節(jié)課是本章知識(shí)的預(yù)備階段，是讓學(xué)生建立學(xué)習(xí)磁知識(shí)興趣的第一課，也是讓學(xué)生建立電磁相互聯(lián)系這一觀點(diǎn)的很重要的一節(jié)課。本節(jié)課是學(xué)生打開五彩繽紛電磁世界大門的鑰匙，為他們以后學(xué)習(xí)安培力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁感應(yīng)等知識(shí)提供了鋪墊。因此，本課的教學(xué)效果直接影響著學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)機(jī)及其知識(shí)的構(gòu)成。

（2）教材內(nèi)容。課本首先介紹了古人對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，回顧并介紹了磁現(xiàn)象的基本概念，然后在探究電流磁效應(yīng)時(shí)回顧了電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷史，進(jìn)而引入磁場(chǎng)的概念，最后講了地球的磁場(chǎng)。教材這樣安排內(nèi)容更加符合人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)規(guī)律——從感性到理性、從具體到抽象。其中，電流磁效應(yīng)和磁場(chǎng)概念形成這兩塊內(nèi)容是本節(jié)課要突破的重點(diǎn)。

（3）處理策略。針對(duì)本節(jié)課教材的地位和內(nèi)容，在教學(xué)中首先讓學(xué)生了解古人對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，總結(jié)磁現(xiàn)象的基本概念。其次，在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究磁場(chǎng)規(guī)律的過程中，通過電流磁效應(yīng)和磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生樹立起事物之間存在普遍聯(lián)系的重要思想觀點(diǎn)，這也是學(xué)生在以后學(xué)習(xí)物理、研究物理問題中應(yīng)有的一種思想和觀點(diǎn)。

3 學(xué)情分析

（1）已有基礎(chǔ)。磁場(chǎng)的基本知識(shí)學(xué)生在初中學(xué)習(xí)中已經(jīng)有所接觸，他們?cè)谏钪袑?duì)磁現(xiàn)象的了解也有一定的基礎(chǔ)。學(xué)生也有過較多的小組合作經(jīng)驗(yàn)，在初中也做過多次物理實(shí)驗(yàn)，具備一定的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

（2）思維障礙。對(duì)學(xué)生來說，電、磁之間的相互作用還是很抽象的，雖然大部分學(xué)生可能知道電與磁之間存在聯(lián)系，但還是不能用一種普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)去看待電與磁之間的關(guān)系，也沒有一種自主的能力用物理的思想去推理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論的聯(lián)系。

（3）認(rèn)知特點(diǎn)。學(xué)生的好奇心強(qiáng)?？紤]到學(xué)生對(duì)磁場(chǎng)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用是比較感興趣的，可以在課堂上通過實(shí)驗(yàn)和多媒體等手段來滿足學(xué)生渴望獲取新知識(shí)的需求。

4 教學(xué)目標(biāo)

4.1 知識(shí)與技能

（1）了解古人對(duì)磁現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)以及磁現(xiàn)象的基本概念。

（2）理解電流的磁效應(yīng)，體會(huì)奧斯特發(fā)現(xiàn)的重要意義。

（3）知道磁場(chǎng)的概念及其基本性質(zhì)。

（4）了解地磁場(chǎng)。

4.2 過程與方法

（1）通過探究電流的磁效應(yīng)和磁體對(duì)電流的作用，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，獲得實(shí)驗(yàn)操作的一般方法。

（2）通過觀察和實(shí)驗(yàn)，體會(huì)磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。

4.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過實(shí)驗(yàn)探究過程，增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。通過學(xué)習(xí)中國古代對(duì)磁的應(yīng)用，提升民族自豪感、自信心。

（2）通過對(duì)電和磁聯(lián)系的學(xué)習(xí)，建立事物之間存在普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。

（3）通過了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的艱辛過程，體會(huì)科學(xué)家堅(jiān)持不懈的科學(xué)品質(zhì)和勇于積極探索的科學(xué)精神。

5 教學(xué)重難點(diǎn)及其突破策略

5.1 重點(diǎn)

（1）電流的磁效應(yīng)。

（2）磁場(chǎng)概念的形成。

5.2 難點(diǎn)

（1）探究電流對(duì)磁體以及磁體對(duì)電流的作用。

（2）理解磁體和電流、電流和電流之間的相互作用都是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。

5.3 突破策略

通過電磁類比、實(shí)驗(yàn)探究、討論合作、歸納總結(jié)等途徑，以達(dá)成共識(shí)，獲得思維提升。

6 教學(xué)設(shè)計(jì)

6.1 設(shè)置懸念，引入新課

老師拿出一個(gè)螺栓和螺母（如圖1），讓學(xué)生把螺母擰到螺栓的中間部位，然后老師施加“超自然力量”到螺栓上，螺栓上的螺母將開始旋轉(zhuǎn)起來，直至從螺栓上脫落。

設(shè)計(jì)意圖：通過“意念螺絲”的魔術(shù)表演，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)設(shè)置懸念，老師所施加的“超自然的力量”究竟是什么，激發(fā)學(xué)生的探究欲望。

6.2 回顧舊知，總結(jié)概念

通過PPT投影天然磁石、司南、指南針等圖片，介紹中國古人對(duì)磁的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合初中所學(xué)的磁知識(shí)回顧磁現(xiàn)象的基本概念。

學(xué)生總結(jié)：

（1）磁性：能吸引鐵質(zhì)物體的性質(zhì)。

（2）磁體：具有磁性的物體。

（3）磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的部分。

（4）規(guī)律：同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。

（5）磁體之間的相互作用是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。

設(shè)計(jì)意圖：介紹中國古代對(duì)磁的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，提升學(xué)生的民族自豪感和自信心。

6.3 引導(dǎo)探究，電磁聯(lián)系

問題1：前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)，那電和磁有相似之處嗎？

學(xué)生分組討論，得出結(jié)論：（1）磁體有兩個(gè)磁極，大自然存在兩種電荷。（2）帶電體可以吸引輕小物體，磁體可以吸引鐵質(zhì)物體。（3）同斥異吸，都是通過場(chǎng)發(fā)生作用。

認(rèn)識(shí)了電和磁的相似之處后，介紹18世紀(jì)電和磁聯(lián)系的實(shí)例。1731年，一名英國商人發(fā)現(xiàn)，雷電過后，他的一箱刀叉竟然有了磁性。1751年，富蘭克林發(fā)現(xiàn)萊頓瓶放電能使縫衣針磁化。通過這兩個(gè)實(shí)例啟發(fā)學(xué)生思考：電可以生磁嗎？

問題2：電可以生磁嗎？

實(shí)驗(yàn)探究1：電流的磁效應(yīng)。

利用電源、開關(guān)、小燈泡、小磁針、直導(dǎo)線、鐵架臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生探究的過程中，教師引導(dǎo)性地提出下列問題：

（1）如何獲得電流？

（2）導(dǎo)線能否直接接到電源兩端？

（3）如何檢驗(yàn)電生了磁？

（4）什么現(xiàn)象可以說明電能生磁？

學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案如圖2，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在接通電路，小燈泡發(fā)光的情況下，小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。由此可以得出結(jié)論：電流的周圍存在磁場(chǎng)。接著向?qū)W生介紹奧斯特實(shí)驗(yàn)的時(shí)代背景和奧斯特實(shí)驗(yàn)的巨大意義。

問題3：既然電流能對(duì)磁體產(chǎn)生作用，那磁體對(duì)電流有沒有作用？

生：根據(jù)力的作用是相互的，磁體對(duì)電流也有力的作用。

實(shí)驗(yàn)探究2：磁體對(duì)電流的作用。

利用馬蹄形磁鐵、電源、開關(guān)、線圈、鐵架臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察線圈在磁場(chǎng)中的受力情況（如圖3所示）。通過分組實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生進(jìn)一步熟悉該實(shí)驗(yàn)的基本操作。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過程中，根據(jù)磁場(chǎng)方向和電流方向，記錄線圈的受力方向（如表1）。

實(shí)驗(yàn)完畢，各小組匯報(bào)交流實(shí)驗(yàn)探究的情況，得出結(jié)論：磁體對(duì)電流有力的作用，且力的方向由磁場(chǎng)和電流的方向共同決定（為后續(xù)的左手定則打下基礎(chǔ)）。接著教師通過圖片列舉磁場(chǎng)對(duì)電流的作用和在生活中的應(yīng)用——喇叭、耳機(jī)、電話、電動(dòng)機(jī)等，同時(shí)為學(xué)生演示根據(jù)磁體對(duì)電流作用的原理制作的“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”（如圖4所示）。接下來，揭秘課堂剛開始時(shí)表演的魔術(shù)，所謂“超自然的力量”其實(shí)就是貼在老師手上的小磁鐵。

問題4：前面我們研究了磁體和磁體之間的相互作用，電流和磁體之間的相互作用，大家思考一下，我們還可以研究什么問題？

生：電流和電流之間的作用。

實(shí)驗(yàn)演示：兩根通有同向電流的導(dǎo)線相互吸引，兩根通有反向電流的導(dǎo)線相互排斥。再次引導(dǎo)學(xué)生思考電流和電流之間的相互作用也是通過磁場(chǎng)發(fā)生的。

設(shè)計(jì)意圖：（1）讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究電和磁的聯(lián)系，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力，增進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

（2）奧斯特實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)史上具有劃時(shí)代的意義，通過介紹其實(shí)驗(yàn)的時(shí)代背景，讓學(xué)生了解奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的艱辛過程，體會(huì)科學(xué)家堅(jiān)持不懈的科學(xué)品質(zhì)和勇于探索的科學(xué)精神。

（3）利用漆包線做成簡(jiǎn)易的電動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生感受理論指導(dǎo)下的強(qiáng)大的實(shí)踐效果。成功的實(shí)驗(yàn)不但能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，更能催生學(xué)生把理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的強(qiáng)烈欲望。

6.4 類比電場(chǎng)，建構(gòu)磁場(chǎng)

學(xué)生回顧前面所學(xué)電場(chǎng)的概念來總結(jié)磁場(chǎng)的概念，解決表2中所列出的問題。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生將磁場(chǎng)與電場(chǎng)進(jìn)行類比，理解磁場(chǎng)的定義、基本性質(zhì)及其方向。培養(yǎng)學(xué)生將知識(shí)類比遷移的能力。

6.5 了解地磁，加深理解

介紹地磁場(chǎng)和動(dòng)物對(duì)地磁場(chǎng)的利用，同時(shí)播放電影《地心末日》中當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)消失時(shí)鴿子襲擊人類的視頻。

設(shè)計(jì)意圖：加深對(duì)磁場(chǎng)的進(jìn)一步理解，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)地磁場(chǎng)對(duì)人類生活的巨大影響，從而知道要愛護(hù)我們生活的地球。

6.6 課堂小結(jié)

一、磁現(xiàn)象的基本概念

磁性 磁體 磁極（S極、N極）

二、電流的磁效應(yīng)

1.奧斯特實(shí)驗(yàn)

2.說明：電流周圍存在磁場(chǎng)

三、磁場(chǎng)

磁體←→磁場(chǎng)←→磁體

電流←→磁場(chǎng)←→磁體

電流←→磁場(chǎng)←→電流

四、地磁場(chǎng)

7 教學(xué)反思

本節(jié)課對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)主要有兩點(diǎn)：一是學(xué)生能通過觀察小燈泡的發(fā)光來“看見”電路中有電流，避免了學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)只見針轉(zhuǎn)而“不見”電流的問題。二是學(xué)生能長時(shí)間觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)，避免了使用一節(jié)干電池短路使小磁針偏轉(zhuǎn)時(shí)只能短時(shí)間觀察的問題。另外，在講述磁體對(duì)電流的作用時(shí)，利用身邊的簡(jiǎn)易器材自制教具，讓學(xué)生真正感受到“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐海賓，嚴(yán)萍.什么條件下可以清楚地觀察到奧斯特實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象[J].物理教學(xué)探討，2007，25（10）：41—43.

[2]葉曉容.從奧斯特實(shí)驗(yàn)說起……[J].物理教學(xué)探討，2007，25（12）：31—32.

（欄目編輯 鄧 磊）