資源簡介

5.1《磁場及其描述》課時教案
學科 物理 年級冊別 高二上冊 共1課時
教材 魯科版高中物理必修第三冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容選自魯科版高中物理必修第三冊第五章第一節《磁場及其描述》，是電磁學的開篇，具有承前啟后的重要地位。學生在初中已初步接觸磁現象，本節在此基礎上深化對磁場本質的理解，引入“磁場”作為物質存在的新形態，并通過磁感線、磁感應強度等概念建立定量描述磁場的方法。教材通過實驗現象引導學生構建物理模型，強調科學思維與實驗探究的結合，為后續學習安培力、洛倫茲力及電磁感應奠定基礎。
學情分析
高二學生已具備一定的抽象思維能力和實驗觀察能力，掌握了力學和電場的基本知識，能夠理解“場”的初步概念。但“磁場”看不見、摸不著，學生容易將其視為虛幻存在，缺乏真實感。同時，磁感線的空間分布、方向判斷以及磁感應強度的矢量性理解存在困難。學生在自主探究中常出現邏輯不清、表述不準確等問題。因此，教學中需借助直觀演示與生活實例增強感知，通過小組合作與問題驅動促進深度思考，幫助學生突破認知障礙，建立科學的磁場觀念。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解磁場的基本性質，知道磁場是一種客觀存在的特殊物質，能對放入其中的磁體或電流產生力的作用。
2. 掌握磁感線的概念，能用磁感線描述常見磁體（條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、環形電流）周圍的磁場分布，并理解其疏密表示強弱、切線方向表示方向的特點。
科學思維
1. 能通過實驗現象推理出磁場的存在，發展模型建構能力，學會用磁感線這一理想化模型來形象化描述抽象的磁場。
2. 能對比電場與磁場的異同，提升類比遷移與歸納總結的能力，初步形成系統的“場”觀念。
科學探究
1. 經歷觀察小磁針偏轉、鐵屑排列等實驗過程，體驗從現象到本質的探究路徑，掌握“轉換法”和“理想模型法”在物理研究中的應用。
2. 在教師引導下設計簡單實驗方案驗證磁場方向與電流方向的關系，培養提出假設、設計方案、分析證據的探究素養。
科學態度與責任
1. 感受科學家探索自然規律的執著精神，體會物理理論發展的曲折歷程，激發探索未知的興趣。
2. 認識磁場在現代科技中的廣泛應用（如MRI、電動機、磁懸浮），增強將物理知識服務于社會的責任意識。
教學重點、難點
重點
1. 理解磁場的基本性質及其物質性，認識磁場是客觀存在的特殊物質。
2. 掌握磁感線的定義、特點及其在描述磁場中的作用，能畫出典型磁場的磁感線分布圖。
難點
1. 建立“磁場”作為獨立物質形態的認知，克服“磁場只是磁力作用的表現”的錯誤觀念。
2. 理解磁感線的空間立體分布特征，特別是通電導線周圍同心圓狀磁感線的方向判斷與三維想象。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗演示法、講授法、合作學習
教具準備
條形磁鐵、蹄形磁鐵、小磁針若干、玻璃板、鐵屑、直流電源、導線、開關、通電螺線管、多媒體課件
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入：磁之謎蹤
【5分鐘】 一、設疑激趣，引發認知沖突。 （一）、播放視頻：司南指南與現代磁懸浮列車。
教師播放一段短視頻：畫面從中國古代四大發明之一的司南緩緩轉動指向南方，過渡到上海磁懸浮列車以430公里/小時的速度平穩飛馳于軌道之上。“同學們，從兩千多年前的司南到今天高速運行的磁懸浮列車，是什么神秘的力量在默默牽引著它們前行？這種力量看不見、摸不著，卻真實地改變著我們的世界?！苯處熣Z氣深沉而富有啟發性，“正如愛因斯坦所說：‘宇宙最不可理解之處，在于它是可以理解的?！裉欤覀兙鸵黄鸾议_這股無形之力的面紗——走進磁場的世界?！?br/>（二）、現場演示：隔空移物的魔法。
教師拿出一塊條形磁鐵，靠近桌面上靜止的小磁針，小磁針立即發生偏轉；再將磁鐵置于一張玻璃板下方，撒上細鐵屑，輕輕敲擊玻璃板，鐵屑自動排列成規則的曲線圖案?！罢埓蠹易⒁庥^察：磁鐵并未直接接觸小磁針或鐵屑，但它們卻發生了明顯的變化。這說明了什么？”停頓片刻，讓學生思考后提問，“如果磁鐵與物體之間沒有實體連接，那一定有一種我們肉眼無法看見的媒介在傳遞作用——這就是我們今天要研究的‘磁場’?！蓖ㄟ^直觀現象打破學生“力必須接觸才能產生”的固有認知，引出課題并板書：“5.1 磁場及其描述”。 1. 觀看視頻，感受磁場的歷史價值與現代應用。
2. 觀察實驗現象，思考磁鐵如何影響遠處物體。
3. 回答教師提問，嘗試解釋非接觸力的原因。
4. 明確本節課的學習主題與目標。
評價任務 現象觀察：☆☆☆
問題回應：☆☆☆
興趣激發：☆☆☆
設計意圖 以歷史與科技雙線并進的情境導入，既體現文化的厚重感，又彰顯物理的時代價值，迅速吸引學生注意力。通過“隔空移物”的實驗制造認知沖突，促使學生質疑已有經驗，主動建構“場”的概念，實現從現象感知到理性思考的自然過渡。
新知建構：探秘磁場
【15分鐘】 一、層層遞進，揭示磁場本質。 （一）、回顧舊知，類比電場建立“場”觀念。
教師引導：“我們在前面學習了電場，知道帶電體周圍存在電場，它會對放入其中的其他電荷施加電場力。那么，磁體周圍是否也存在類似的特殊區域呢？”隨即展示一個懸掛的小磁針，在其附近放置另一塊磁鐵，小磁針發生偏轉。“這個實驗告訴我們，磁體A能使磁體B受力，即使兩者未接觸。我們可以類比電場，提出一個假說：磁體周圍存在著一種看不見的特殊物質——磁場。當另一個磁體進入該區域時，就會受到磁場的作用力。這種觀點最早由法拉第提出，他堅信‘力線’真實存在于空間之中，而不是僅僅數學上的輔助工具?！?br/>（二）、實驗證據，證明磁場客觀存在。
教師組織學生分組實驗：每組發放一個小磁針和一根條形磁鐵。要求學生緩慢移動磁鐵，觀察小磁針N極指向的變化，并記錄不同位置的方向。“請你們像繪制地圖一樣，標出每個點上小磁針N極所指的方向?！彪S后教師利用投影儀匯總多個小組的數據，形成一幅方向分布圖?！斑@些方向并非雜亂無章，而是呈現出有序的規律性。這正是磁場存在的有力證據——它不僅施加力，還具有確定的方向性。因此，磁場不是虛構的，而是一種客觀實在的物質形態，盡管它不同于我們熟悉的固體、液體或氣體?！?br/>二、模型構建，引入磁感線描述。 （一）、演示鐵屑實驗，展現磁場形態。
教師將條形磁鐵平放在桌面上，覆蓋一層透明玻璃板，均勻撒上鐵屑，輕敲玻璃板，鐵屑逐漸排列成從N極指向S極的弧形曲線?！按蠹铱吹搅藛幔窟@些鐵屑就像被無形的手牽引著，自動連成了線狀結構。這些線就是我們用來描述磁場的‘磁感線’?！苯處熯呏v解邊用紅色粉筆在黑板上描摹鐵屑形成的圖案，“磁感線有以下幾個重要特點：第一，它是閉合曲線，外部從N極出發回到S極，內部則從S極回到N極；第二，任一點的切線方向代表該點磁場方向，也就是小磁針N極的指向；第三，磁感線的疏密程度反映磁場的強弱，越密集的地方磁場越強?！?br/>（二）、動態模擬，強化空間想象力。
教師播放三維動畫：展示條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線周圍磁感線的空間分布?！罢堊⒁猓鸥芯€是立體的！比如通電直導線周圍的磁感線是以導線為中心的一系列同心圓，分布在導線周圍的整個空間中?！苯又釂枺骸叭绻覀兏淖冸娏鞣较颍鸥芯€方向會發生怎樣的變化？”鼓勵學生猜測后，教師演示反接電源，鐵屑重新排列，方向相反?！斑@就是安培定則的應用基礎?！?1. 回憶電場知識，參與類比推理。
2. 動手操作實驗，記錄磁場方向數據。
3. 觀察鐵屑排列，理解磁感線的實際呈現。
4. 觀看三維動畫，建立磁場的空間概念。
評價任務 實驗操作：☆☆☆
現象描述：☆☆☆
概念理解：☆☆☆
設計意圖 通過類比電場降低認知難度，幫助學生遷移已有知識。采用“提出假說—實驗驗證—歸納結論”的科學探究路徑，使學生親歷物理概念的形成過程。鐵屑實驗提供直觀視覺支持，三維動畫彌補平面圖像的局限，共同促進學生對磁場空間分布的理解，突破教學難點。
深化理解：繪圖與應用
【12分鐘】 一、動手實踐，繪制典型磁感線。 （一）、指導繪圖規范，開展小組合作。
教師分發練習紙，上面印有條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、環形電流的簡圖?！艾F在，請各小組根據剛才的觀察和動畫，嘗試畫出這四種情況下磁場的磁感線分布。注意三點：一是磁感線不能相交；二是外部從N到S，內部閉合；三是疏密體現強弱?！苯處熝惨曋笇В貏e提醒學生注意通電直導線周圍磁感線為同心圓，且方向遵循右手螺旋定則。“想象你正俯視導線，電流向上時，磁感線是逆時針還是順時針？”
（二）、展示成果，師生共同點評。
選取幾組學生的繪圖通過實物投影展示?！斑@組同學畫出了完整的閉合曲線，很好！但這根導線周圍的磁感線間距太均勻了，實際上離導線越近磁場越強，應該更密集一些?！薄斑@位同學用了箭頭標注方向，非常規范。不過要注意，磁感線在磁體內部是從S極指向N極的，這里畫反了。”通過具體案例糾正常見錯誤，強化正確表征。
二、聯系實際，拓展磁場應用。 （一）、講述科技故事，感悟物理價值。
“同學們知道醫院里的核磁共振成像（MRI）嗎？它利用強大的超導磁場對人體組織進行掃描，無需輻射就能獲得清晰圖像，拯救了無數生命。還有我們每天乘坐的地鐵，很多采用直線電機驅動，其核心就是精確控制的磁場推動列車前進?！苯處熣Z氣充滿敬意，“麥克斯韋曾說：‘我最大的樂趣在于發現自然界的統一性?！菍Υ艌鲆幝傻纳钊胙芯浚抛屵@些高科技成為現實?！?br/>（二）、布置微型調查任務，延伸課外學習。
“課后請大家查找資料，了解一種基于磁場原理的現代設備（如電磁爐、揚聲器、磁存儲硬盤等），下節課我們將舉行‘磁場科技秀’微分享會。讓科學走出課本，走進生活?！?1. 小組合作繪制磁感線分布圖。
2. 參與作品展示與互評。
3. 聽取教師點評，修正認知偏差。
4. 明確課后調查任務，準備分享材料。
評價任務 繪圖準確：☆☆☆
方向正確：☆☆☆
表達清晰：☆☆☆
設計意圖 通過繪圖實踐將抽象概念轉化為可視表達，加深記憶與理解。展示與點評環節營造積極互動氛圍，提升語言表達與批判性思維能力。聯系前沿科技激發學習熱情，微型調查任務打通課堂內外，培養學生信息檢索與綜合表達能力，落實科學態度與社會責任目標。
歸納升華：構建知識網絡
【8分鐘】 一、結構化總結，梳理核心要點。 （一）、引導學生復述，完成知識整合。
教師站在黑板前，指著板書的關鍵詞：“今天我們從‘磁’出發，經歷了三個階段：首先是‘見現象’——小磁針偏轉、鐵屑排列；然后是‘建概念’——認識到磁場是客觀存在的特殊物質；最后是‘用模型’——借助磁感線來描述它的方向與強弱。誰能用自己的話總結一下，什么是磁場？磁感線有哪些特點？”邀請兩名學生回答，其他同學補充完善。
（二）、對比電場，深化“場”觀念。
教師在黑板一側列出電場與磁場的對比表格：“電場由電荷產生，磁場由磁極或電流產生；電場線起于正電荷止于負電荷，磁感線則是閉合曲線；二者都用疏密表示強弱、切線表示方向?！睆娬{：“雖然來源不同，但它們都是‘場’這種物質形態的具體表現，都具有能量和動量，都能傳遞相互作用。這是物理學走向統一的重要一步。”
二、情感升華，寄語未來探索者。 （一）、引用名言，激勵科學志向。
“法拉第窮盡一生研究電磁現象，最初被人嘲笑‘這有什么用？’他回答：‘新生兒有什么用？’今天我們知道，正是這些‘無用’的研究，點亮了整個電氣時代?！苯處熌抗鈭远ǎ跋Ｍ銈円材鼙３诌@份好奇心與堅持，也許未來的某一天，改變世界的那個發現，就來自你現在心中閃過的疑問?！?1. 回顧學習過程，主動復述核心概念。
2. 參與知識對比，理解“場”的統一性。
3. 傾聽教師總結，形成系統認知框架。
4. 感受科學精神，樹立探索信念。
評價任務 知識整合：☆☆☆
表達流暢：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
設計意圖 采用“現象—概念—模型”三段式結構化總結，幫助學生理清思維脈絡，構建清晰的知識體系。通過與電場的系統對比，提升認知層次，形成整體性物理觀。結尾以科學家的故事點燃理想之火，實現知識傳授與價值引領的深度融合，達成激勵性與升華式總結的雙重效果。
鞏固檢測：當堂反饋
【5分鐘】 一、即時練習，檢測學習成效。 （一）、出示選擇題，限時作答。
教師投影題目：
1. 關于磁場的說法，正確的是（ ）
A. 磁場是人為假想的，實際不存在
B. 磁場只存在于磁體周圍
C. 磁場是客觀存在的特殊物質
D. 磁場方向就是小磁針S極的受力方向
2. 下列關于磁感線的說法中，錯誤的是（ ）
A. 磁感線是閉合曲線
B. 磁感線可以相交
C. 磁感線的切線方向表示磁場方向
D. 磁感線的疏密表示磁場強弱
學生獨立完成后，教師公布答案并簡要解析，重點關注錯誤選項背后的誤解。
二、布置作業，延伸學習時空。 （一）、明確作業內容，提出書寫要求。
“接下來請大家打開作業本，我們將完成今天的課后任務?！?1. 獨立完成選擇題，檢驗理解程度。
2. 聽取答案解析，糾正錯誤認知。
3. 準備作業本，記錄作業要求。
4. 思考題目背后的知識點關聯。
評價任務 答題準確：☆☆☆
錯因分析：☆☆☆
反饋及時：☆☆☆
設計意圖 通過精選選擇題實現當堂檢測，快速獲取學情反饋，便于教師調整后續教學策略。題目設計緊扣重點難點，尤其是針對“磁場是否真實存在”“磁感線能否相交”等易錯點進行精準診斷，確保教學目標有效達成。
作業設計
一、基礎鞏固：概念辨析與繪圖
1. 判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
（1）磁場和電場一樣，都是客觀存在的物質。（ ）
（2）磁感線是真實存在于磁體周圍的空間線條。（ ）
（3）磁感線總是從磁體的N極出發，終止于S極。（ ）
（4）磁感線的疏密可以表示磁場的強弱。（ ）
2. 請在下方空白處分別畫出以下兩種情況的磁感線分布示意圖（標明N、S極及磁感線方向）：
（1）一塊條形磁鐵；
（2）一根豎直放置、電流向上的通電直導線。
二、能力提升：科學探究與表達
3. 查閱資料，了解“電磁鐵”的工作原理，并回答：
（1）電磁鐵由哪些主要部分構成？
（2）它的磁性強弱可以通過哪些方式調節？
（3）列舉兩個生活中應用電磁鐵的實例。
4. 寫一段150字左右的小短文，題目為《假如世界沒有磁場》，發揮合理想象，描述可能出現的現象及其對人類生活的影響。
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. （1）√ （2）× （磁感線是人為引入的理想模型）（3）× （外部從N到S，內部從S到N，整體閉合）（4）√
2. 繪圖要求：
（1）條形磁鐵：外部磁感線從N極指向S極，呈弧形分布，兩端密集中間稀疏；內部畫出從S到N的直線或微彎線，形成閉合回路。
（2）通電直導線：以導線為中心畫若干同心圓，方向用右手螺旋定則判斷——右手握住導線，拇指指向電流方向，四指彎曲方向即為磁感線方向（逆時針）。
二、能力提升
3. （1）鐵芯、線圈（繞在鐵芯上的絕緣導線）、電源。
（2）調節電流大小、改變線圈匝數、插入或拔出鐵芯。
（3）電鈴、起重機吸盤、自動控制系統中的繼電器等。
4. 示例：若地球失去磁場，太陽風將直接轟擊大氣層，導致臭氧層破壞，紫外線劇增，生物大量滅絕；指南針失效，導航系統癱瘓；極光消失……人類文明或將退回蒙昧時代。磁場如同隱形的盾牌，守護著生命的搖籃。
板書設計
5.1 磁場及其描述
【左側】
一、磁場的存在
→ 實驗現象：小磁針偏轉、鐵屑有序排列
→ 本質：客觀存在的特殊物質
→ 作用：對磁體、電流有力的作用
【中部】
二、磁感線——描述磁場的理想模型
特點：
1. 閉合曲線（外N→S，內S→N）
2. 切線方向 = 磁場方向 = N極指向
3. 疏密 → 強弱
4. 不相交
【右側】
三、典型磁場分布
[文字圖形]
條形磁鐵：
N（外部弧線，內部連接）S
通電直導線：
⊙ 電流向外
同心圓逆時針
電流向里
同心圓順時針
教學反思
成功之處
1. 以“司南與磁懸浮”雙線索導入，巧妙融合歷史文化與現代科技，極大提升了學生的學習興趣與民族自豪感。
2. 鐵屑實驗與三維動畫相結合，有效突破了磁感線空間分布的想象難點，多數學生能準確繪制典型磁場圖樣。
3. 通過對比電場建構“場”觀念，促進了知識的遷移與整合，體現了大單元教學理念。
不足之處
1. 個別小組在繪圖時仍存在磁感線交叉、方向標錯等問題，說明對“不相交”和“閉合性”的理解還需加強。
2. 對磁場物質性的哲學層面探討不夠深入，部分學生仍持“磁場只是力的表現形式”的樸素觀念。
3. 時間分配略顯緊張，最后的當堂檢測未能充分展開錯題討論，反饋深度有待提升。

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