高中物理新课程教学设计案例分析：磁现象和磁场

高中物理新课程教学设计案例分析
内容:选修3-1第三章《磁现象和磁场》(普通高中课程标准实验教科书)
教材分析
磁现象和磁场是新教材中磁场章节的第一节课，从整个章节的知识安排来看，本节是此章的知识预备阶段，是本章后期学习的基础，是让学生建立学习磁知识兴趣的第一课，也是让学生建立电磁相互联系这一观点很重要的一节课，为以后学习电磁感应等知识提供铺垫。整节课主要侧重要学生对生活中的一些磁现象的了解如我国古代在磁方面所取得的成就、生活中熟悉的地磁场和其他天体的磁场（太阳、月亮等），故本节课首先应通过学生自己总结生活中与磁有关的现象。电流磁效应现象和磁场对通电导线作用的教育是学生树立起事物之间存在普遍联系观点的重要教学点，是学生在以后学习物理、研究物理问题中应有的一种思想和观点。
学生分析
磁场的基本知识在初中学习中已经有所接触，学生在生活中对磁现象的了解也有一定的基础。但磁之间的相互作用毕竟是抽象的，并且大部分学生可能知道电与磁的联系，但没有用一种普遍联系的观点去看电与磁的关系，也没有一种自主的能力去用物理的思想推理实验现象和理论的联系。学生对磁场在现实生活中的应用是比较感兴趣的，故通过多媒体手段让学生能了解地磁场、太阳的磁场和自然界的一些现象的联系（如黑子、极光等），满足学生渴望获取新知识的需求。
教学目标
一、知识与技能
1、让学生自己总结生活中与磁有关的现象，了解现实生活中的各种磁现象和应用，培养学生的总结、归纳能力。
2、通过实验了解磁与磁、磁与电的相互作用，掌握电流磁效应现象。使学生具有普遍联系事物的能力，培养观察实验能力和分析、推理等思维能力。
3、通过直观的多媒体手段让学生熟悉了解地磁场和其他天体的磁场及与之有关的自然现象。
二、过程与方法
1、让学生参与课前的准备工作，收集课外的各种磁有关的现象和应用。
2、在电流磁效应现象的教育中，本节课采用类似科学研究的方式，还原物理规律的发现过程，强调学生自主参与。
3、学生对物理现象进行分析、比较、归纳，采用老师与学生双向交流感知现象下的物理规律的普遍联系。
三、情感态度价值观
1、对奥斯特的电流磁效应现象的教育中，要让学生知道奥斯特的伟大在于揭示电和磁的联系，打开了科学中一个黑暗领域的大门。也让学生懂得看似简单的物理现象在它发现的最初过程中是如何的艰难。
2、通过知识的学习，培养学生学科学、爱科学、用科学的精神，树立起事物之间存在普遍联系的观点。通过学习中国古代对磁的应用，加强爱国主义教育。
3、强调学生通过自主参与类似科学研究的学习活动，获得亲身体验，产生积极情感。
重点难点
电流磁效应的研究是本节课的重点，也是难点
教学设计思想
1、这是磁场章节的第一节课，教学过程应重在显示学生对磁这一知识的了解和对磁知识的生活的体验。为此，本节课采用以问题为主线、实验为基础的教学策略。问题情景的创设，是思维的启动点和切入口，而实验是物理研究的理论支持。
2、电流磁效应的研究是本节课的重点，在设计中可让学生自己讨论研究的思想，在这基础上再提出奥斯特的实验及其研究过程中出现的困难。然后自然得过渡到磁场对电流的作用上来。
3、在天体磁场的教学中，本设计注意用多媒体手段，将大量的图片、影象资料传递给学生，让学生了解中国古代对地磁的应用及其它天体磁场的认识，提高课堂的趣味性和教学效果。
教学过程设计
一、课前调查、准备
教师提出问题：1、你对生活中有关磁的现象和应用了解多少，能否举出你所熟悉的一些现象和应用呢？
任务：在课前请同学通过网络去获知磁有关的知识
二、实验演示，引入新课
1、利用磁钢堆硬币积木。
实施过程：在木凳的下方可事先藏一小块磁钢，在木凳的上方在磁钢的磁化作用下可堆起四层高的硬币积木。
2、演示“磁悬浮”小实验
师：以上两实验的现象是如何出现的呢？具体的奥妙在那里呢？
学生非常新奇，对实验中出现的现象猜测各种原因，激起学生学习磁知识的兴趣
三、实验探索、新课教学
师：在初中我们已接触了一些磁有关的知识，生活中有哪些与磁有关的现象和应用？同学之间可互相讨论。
（因课前有准备，学生相对比较活跃，要充分把学生所知道的知识表述出来）
师：对磁的认识和应用，早在我国古代就开始了
多媒体投影补充说明磁有关的现象和应用：
1、天然磁石（成分：Fe3O4）
2、司南的照片
东汉王充在《论衡》中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”
3、磁悬浮列车
上海磁悬浮列车专线西起上海地铁龙阳路站，东至上海浦东国际机场,列车加速到平稳运行之后，速度是430公里/小时。这个速度超过了F1赛事的时速，车厢里上下颠簸很小，左右摇摆得相对还大一些。
4、飞鸽依靠地磁场识路等
从学生最熟悉的磁知识着手，引出磁的一些概念：
磁铁吸引铁质物质
5、实物投影指南针的指向
磁性：磁体能吸引铁质物体的性质
磁极：磁体中磁性的区域。从中引出N、S极的定义。
让学生从磁铁使铁质物体磁化联系到电能使铁质物体磁化，从而来说明电与磁的关系，引出奥斯特电流磁效应现象。
师：磁铁能吸引铁钉，铁钉是磁铁吗？为什么磁铁可以吸引铁钉？
学生回答：铁钉被磁化
师问：那么在自然界中还有没有什么其他的东西能使铁质物体磁化的呢？
（请同学互相帮助想一想，然后回答）
学生：电流可以使铁质物体磁化
可以向学生说明：1731年，英国商人发现雷电后，刀叉具有磁性。1751年，富兰克林发现莱顿瓶放电可以使缝衣针磁化。
另师：自然界中磁铁的相互作用早已被人所知，同名磁极排斥，异名磁极吸引，这与我们学过的什么力的作用很相似？
学生：电荷之间的作用力相似。
师：那么会不会说明两者存在联系呢？如果让你去研究电与磁的关系，你会如何去设计？
学生由于已受初中磁知识学习的影响，大部分都提出让通电导线对小磁针作用。
投影介绍奥斯特的生平
实验演示奥斯特的电流磁效应：
师说明：在奥斯特研究的最初，他受到力总是沿着物体连线方向这个观念的影响，总是在沿电流的方向放置磁针，使磁针在导线的延长线上，均以失败告终。1820年4月，在一次讲课中，他偶然把导线沿南北放置在一个带玻璃罩的指南针的上方，通电时磁针转动了
老师在此说明奥斯特的生平和发现电流磁效应的历程，让学生知道每一次科学新发现是艰难的，需要付出的是前期不断的努力和对科学的执著、自信。
实验说明：通电导线会产生磁场，对磁针产生力的作用。
提问：既然电流对磁铁有力的作用，那么磁铁是否也应该对通电导线有力的作用呢？
学生回答：应该有。但可能有部分学生因没有普遍联系的观点而不知如何进行逻辑推理。
演示实验：
安培在此三个月后发现磁场对电流的作用
提问：综上所述，磁铁与磁铁的力，磁铁和电流的力，它们是如何产生的呢？是通过什么去实现这力的作用呢？
学生：磁场
因磁场是一种抽象的物质，学生对其了解较少，故可能有一些疑问。
多媒体演示磁场是力发生的媒介，让学生对磁场的作用有更形象的理解。
师问：司南、信鸽传书等都是利用了地磁场对它们的受力作用，那么地磁场是如何产生，又是如何分布的呢？同学们对此的了解有多少？
（先请学生说说自己对此的认识，可分组讨论，最后由代表发言）
师：总结学生的观点，后通过视频说明：
地磁场的分布及与地磁南北极与地理南北极的方向关系
视频介绍：
地磁场形成的一种原因。
投影介绍地磁场的衰减及其可能的原因
介绍磁偏角的概念及其发现的实际意义
指南针所指的南北（磁场的南北极）与地理上的南北极并不完全一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角。
师指出：沈括在《梦溪笔谈》中指出：“常微偏东，不全南也”。这是世界上最早的关于磁偏角的记载。
师问：除了地球有磁场外，其他天体是否也有磁场呢？
有些学生的课外知识较广，可请个别学生把自己对其他天体的磁场的认识阐述一下。
师投影介绍：地球的磁场不是独立的，太阳、月亮等天体都有磁场，并且太阳光、太阳黑子、极光形成都与太阳磁场有关。
视频介绍：太阳黑子的形成
视频介绍：太阳风、极光的形成原因
板书设计
磁现象和磁场
磁现象
磁性：磁体能吸引铁质物体的性质磁极：磁体中磁性的区域
电流的磁效应
奥斯特生平介绍电流磁效应实验
磁场
磁场对通电导线的作用磁场的作用
地球和其他天体的磁场
教学后记
本教案设计保留了传统教案的一些优点，采用了问题讨论式探究的模式，通过精心创设情景，一路与学生一起摸索，相互讨论，得出结论，再引发新的问题，从而加深学生对磁场这一知识的理解和掌握。另外，这节课通过大量的图片介绍古代和现代对磁的应用，了解我国古代在磁方面所取得的成就。并通过直观的多媒体手段让学生熟悉地磁场分布，使学生从中了解磁偏角的概念、让学生能了解太阳的磁场和自然界的一些现象的联系，如黑子、极光等，这不仅提高了学生知识面，还可以激发学生学习物理的兴趣。在整节课中，充分尊重学生的思维发现，让他们自主寻找问题的根源，注重情感教育和德育渗透