几种常见磁场教学案例

几种常见磁场教学案例（精选7篇）

篇1：几种常见磁场教学案例

第三节

几种常见的磁场

☆教学目标

（一）知识与技能

1．知道什么叫磁感线。

2．知道几种常见的磁场（条形、蹄形，直线电流、环形电流、通电螺线管）及磁感线分布的情况

3．会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。4．知道安培分子电流假说，并能解释有关现象 5．理解匀强磁场的概念，明确两种情形的匀强磁场 6．理解磁通量的概念并能进行有关计算

（二）过程与方法

通过实验和学生动手（运用安培定则）、类比的方法加深对本节基础知识的认识。

（三）情感态度与价值观

1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.2.培养学生的空间想象能力.☆、重点与难点：

1．会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.2．正确理解磁通量的概念并能进行有关计算

☆、教具：多媒体、条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源 ☆、教学过程：

（一）复习引入

要点：磁感应强度B的大小和方向。

1、电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？ 类比电场线可以很好地描述电场强度的大小和方向，同样，也可以用磁感线来描述磁感应强度的大小和方向

（二）新课讲解 1．磁感线

（1）磁感线的定义 2）特点：

①引入磁感线的目的：

②磁感线是闭合曲线，其方向 ③任意两条磁感线不相交。

④可以表示磁场的方向。⑤可以表示磁感应强度的大小。

演示：用铁屑模拟磁感线的形状，加深对磁感线的认识。同时与电场线加以类比。注意：①磁场中并没有磁感线客观存在，而是人们为了研究问题的方便而假想的。

②区别电场线和磁感线的不同之处：电场线是不闭合的，而磁感线则是闭合曲线。2．几种常见的磁场

B A

C

2、几种常见的磁场：

1）条形磁铁和蹄形磁铁的磁场磁感线：

2）直线电流的磁场的磁感线：安培定则

Ｉ

3）环形电流的磁场的磁感线：安培定则

4）通电螺线管的磁场的磁感线

I

3、磁感线的特点

①用铁屑模拟磁感线的演示实验，使学生直观地明确条形磁铁、蹄形磁铁、通电直导线、通电环形电流、通电螺线管以及地磁场(简化为一个大的条形磁铁)各自的磁感线的分布情况(磁感线的走向及疏密分布)。

②展示:条形磁铁（图1）、蹄形磁铁（图2）、通电直导线（图3）、通电环形电流（图4）、通电螺线管以及地磁场(简化为一个大的条形磁铁)（图5）、※辐向磁场（图6）。

（1）条形、蹄形磁铁，同名、异名磁极的磁场周围磁感线的分布情况（图

1、图2）（2）电流的磁场与安培定则 总结：

①直线电流周围的磁场及特点，方向的判定 ②环形电流的磁场及特点，方向的判定 ③通电螺线管的磁场及特点，方向的判定

④电流磁场（和天然磁铁相比）的特点：可由通断电来控制；极性由电流方向变换；磁场的强弱可由电流的大小来控制。

3．例题分析

例1．如图所示，放在通电螺线内部中间处的小磁针，静止时N极指向右，试判断电源的正负极。

例2．如图所示，若一束电子沿y轴正方向移动，则在z轴上某点A的磁场方应该是[

] A．沿x轴的正向

B．沿x轴的负向 C．沿z轴的正向

D．沿z轴的负向

例3．在同一平面内，如图放置六根通电导线，同以相同的电流；方向如图，则在abcd四个面积相等的正方形区域中，指向纸外且磁感应强度最大的区域是。

例4．如果地磁场是由于地球表面带有电荷而产生的，试问：地球表面带何种电荷？

3．安培分子电流假说

（1）安培分子电流假说（P92）

对分子电流，结合环形电流产生的磁场的知识及安培定则，理解“它的两侧相当于两个磁极”； “这两个磁极跟分子电流不可分割的联系在一起”，这就是不存在磁单极的真正原因。（2）安培假说能够解释的一些问题

如回形针、酒精灯、条形磁铁、充磁机做好磁化和退磁的演示实验。再如磁卡不能与磁铁放在一起等等。

（3）磁现象的电本质：磁铁和电流的磁场本质上都是电流产生的． 4．匀强磁场

（1）匀强磁场：

（2）两种情形的匀强磁场：教材P92图3.3-7，图3.3-8。5.磁通量

（1）定义：

（2）表达式：φ=BS 注意①对于磁通量的计算要注意条件。

②磁通量是标量，但有正、负之分，可用磁感线来说明

③在某一面积中存在完全相反的磁场时，磁通量的计算方法。（举例说明）（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb

1Wb = 1T·m

2（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B =φ/S 上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/A·m 6．例题分析：

试求出下图（1--5）中的磁通量（大圆的半径为R，小圆的半径为r），图6在线圈下落过程中通过线圈的磁通量如何变化

（1）φ=

（2）φ=

（3）φ=

（4）φ=

（5）φ=

（6）φ的变化情况为

（三）巩固练习

1、放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时N极指向右.试判定电源的正负极.注意：要分清螺线管内、外部磁感线的分布与方向.2、如图，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.试确定电流方向.

篇2：几种常见磁场教学案例

幾種常見の磁場

☆教學目標

（一）知識與技能

1．知道什麼叫磁感線。

2．知道幾種常見の磁場（條形、蹄形，直線電流、環形電流、通電螺線管）及磁感線分布の情況

3．會用安培定則判斷直線電流、環形電流和通電螺線管の磁場方向。4．知道安培分子電流假說，並能解釋有關現象 5．理解勻強磁場の概念，明確兩種情形の勻強磁場 6．理解磁通量の概念並能進行有關計算

（二）過程與方法

通過實驗和學生動手（運用安培定則）、類比の方法加深對本節基礎知識の認識。

（三）情感態度與價值觀

1.進一步培養學生の實驗觀察、分析の能力.2.培養學生の空間想象能力.☆、重點與難點：

1．會用安培定則判定直線電流、環形電流及通電螺線管の磁場方向.2．正確理解磁通量の概念並能進行有關計算

☆、教具：多媒體、條形磁鐵、直導線、環形電流、通電螺線管、小磁針若幹、投影儀、展示臺、學生電源 ☆、教學過程：

（一）複習引入

要點：磁感應強度Bの大小和方向。

1、電場可以用電場線形象地描述，磁場可以用什麼來描述呢？ 類比電場線可以很好地描述電場強度の大小和方向，同樣，也可以用磁感線來描述磁感應強度の大小和方向

（二）新課講解 1．磁感線

（1）磁感線の定義 2）特點：

①引入磁感線の目の：

②磁感線是閉合曲線，其方向 ③任意兩條磁感線不相交。

④可以表示磁場の方向。⑤可以表示磁感應強度の大小。

演示：用鐵屑模擬磁感線の形狀，加深對磁感線の認識。同時與電場線加以類比。注意：①磁場中並沒有磁感線客觀存在，而是人們為了研究問題の方便而假想の。

②區別電場線和磁感線の不同之處：電場線是不閉合の，而磁感線則是閉合曲線。2．幾種常見の磁場

B A

C

2、幾種常見の磁場：

1）條形磁鐵和蹄形磁鐵の磁場磁感線：

2）直線電流の磁場の磁感線：安培定則

Ｉ

3）環形電流の磁場の磁感線：安培定則

4）通電螺線管の磁場の磁感線

I

3、磁感線の特點

①用鐵屑模擬磁感線の演示實驗，使學生直觀地明確條形磁鐵、蹄形磁鐵、通電直導線、通電環形電流、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大の條形磁鐵)各自の磁感線の分布情況(磁感線の走向及疏密分布)。

②展示:條形磁鐵（圖1）、蹄形磁鐵（圖2）、通電直導線（圖3）、通電環形電流（圖4）、通電螺線管以及地磁場(簡化為一個大の條形磁鐵)（圖5）、※輻向磁場（圖6）。

（1）條形、蹄形磁鐵，同名、異名磁極の磁場周圍磁感線の分布情況（圖

1、圖2）（2）電流の磁場與安培定則 總結：

①直線電流周圍の磁場及特點，方向の判定 ②環形電流の磁場及特點，方向の判定 ③通電螺線管の磁場及特點，方向の判定

④電流磁場（和天然磁鐵相比）の特點：可由通斷電來控制；極性由電流方向變換；磁場の強弱可由電流の大小來控制。

3．例題分析

例1．如圖所示，放在通電螺線內部中間處の小磁針，靜止時N極指向右，試判斷電源の正負極。

例2．如圖所示，若一束電子沿y軸正方向移動，則在z軸上某點Aの磁場方應該是[

] A．沿x軸の正向

B．沿x軸の負向 C．沿z軸の正向

D．沿z軸の負向

例3．在同一平面內，如圖放置六根通電導線，同以相同の電流；方向如圖，則在abcd四個面積相等の正方形區域中，指向紙外且磁感應強度最大の區域是。

例4．如果地磁場是由於地球表面帶有電荷而產生の，試問：地球表面帶何種電荷？

3．安培分子電流假說

（1）安培分子電流假說（P92）

對分子電流，結合環形電流產生の磁場の知識及安培定則，理解“它の兩側相當於兩個磁極”； “這兩個磁極跟分子電流不可分割の聯系在一起”，這就是不存在磁單極の真正原因。（2）安培假說能夠解釋の一些問題

如回形針、酒精燈、條形磁鐵、充磁機做好磁化和退磁の演示實驗。再如磁卡不能與磁鐵放在一起等等。

（3）磁現象の電本質：磁鐵和電流の磁場本質上都是電流產生の． 4．勻強磁場

（1）勻強磁場：

（2）兩種情形の勻強磁場：教材P92圖3.3-7，圖3.3-8。5.磁通量

（1）定義：

（2）表達式：φ=BS 注意①對於磁通量の計算要注意條件。

②磁通量是標量，但有正、負之分，可用磁感線來說明

③在某一面積中存在完全相反の磁場時，磁通量の計算方法。（舉例說明）（3）單位：韋伯，簡稱韋，符號Wb

1Wb = 1T·m

2（4）磁感應強度の另一種定義（磁通密度）:即B =φ/S 上式表示磁感應強度等於穿過單位面積の磁通量，並且用Wb/m2做單位（磁感應強度の另一種單位）。所以：1T = 1 Wb/m2 = 1N/A·m 6．例題分析：

試求出下圖（1--5）中の磁通量（大圓の半徑為R，小圓の半徑為r），圖6在線圈下落過程中通過線圈の磁通量如何變化

（1）φ=

（2）φ=

（3）φ=

（4）φ=

（5）φ=

（6）φの變化情況為

（三）鞏固練習

篇3：几种常见磁场教学案例

从Henderson等提出阻 抗图像的 概念, 到Brown等发表人 体前臂的 阻抗图像 后, 电阻抗成 像(Electrical Impendence Tomography,EIT)技术引起了生物医学工程领域的极大关注[1,2]。EIT技术是基于人体组织的电特性而进行功能成像的一种新技术,即通过向人体施加安全电流或电压并测量人体组织的电参数分布,再经某种特定的重建算法得到能够反映人体某部位的电特性的功能图像。EIT技术与CT成像、核磁共振成像、超声成像相比具有无辐射、无损伤、价格低廉且能实现功能成像以及医学图像监护等优点[3,4]。然而,EIT技术还存在以下弊端 :1受电极个数与位置的限制,EIT技术只能测量人体表面的电压或电流值,获得的临床有用信息量过少 ;2 EIT是一种软场成像方式,成像方式本身存在较大的病态性,即测量信息仅对测量电极附近的电导率变化较为敏感,因此边界信息的微小变化会对内部电导率分布产生较大的影响 ;3由于EIT技术中的边界电压受电阻率变化等多个因素影响,因此EIT技术抗干扰能力低,而且得到的功能图像分辨率低。 基于以上种种弊端,有必要对传统EIT技术的数据采集方式及功能图像重构算法进行改进。

鉴于磁场检测方式不受接触电极的影响,近年来研究人员研究出了多种磁场方式的电阻抗成像技术,本文主要介绍近年来发展起来的4种磁场方式的电阻抗成像技术。

1磁感应电阻抗成像(Magnetic Induction Impedance Tomography,MIT)技术

磁感应成像是利用磁场检测装置检测由于场域内部电导率的改变引起的感应磁场的变化,然后根据某种重建算法得到场域内部的电导率分布。磁感应电阻抗成像是一种完全不接触式电阻抗成像方式,能够彻底消除电极的接触阻抗对成像质量的影响。由于引入了磁场的缘故,MIT技术比传统的EIT技术更具优势 :1磁感应成像系统采用检测线圈感应涡流信号,提高了抗干扰能力 ;2 MIT技术采用的非接触电极可以使被检测的人的活动自由度大些,检测频率范围是10000 Hz ~ 20 MHz,更利于实现床边的长时间实时监护,应用前景比较广阔 ;3 MIT技术中交变的激励磁场容易穿透颅骨,可反映颅脑内电导率的变化信息, 对脑部检测具有重要价值 ;4此技术对所成像区域的中央位置比较敏感,这对检测人体深层组织有一定的临床意义。 但磁场检测方式的引入,使得磁感应成像系统产生的涡流信号比较微弱,这就对检测线圈的精度要求很高,限制了MIT技术的进一步发展。

自al-Zeibak S等[5]提出基于滤波反投影算法的人体结构成像的MIT技术系统以来,国外学者们就开始了对MIT技术的研究。Scharfetter H等[6]采用可调的双线圈检测系统在50 HZ的工作频率下,检测系统的信载比提高到10-5~ 10-7, 这一改进使低空间分辨率情况下监测脑水肿成为可能。

在国内,第四军医大学最早对MIT技术进行研究[7], 采用二维有限单元法和改进的Newton-Raphson法分别求解MIT技术中的正逆问题,并在三层同心圆头模型上进行了仿真实验。重庆大学在MIT系统的硬件方面做了研究工作, 并取得了一定的成果。中科院研究所采用三维有限元算法研究MIT技术的正问题,并通过实验证明求得解的正确性。

2磁感应磁声成像(Magnetoacoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI)技术

磁感应磁声成像技术是Xu Y等[8]在磁感应电阻抗成像的基础上提出的一种新的电阻抗成像技术,它是磁感应电阻抗成像技术与超声断层扫描成像技术的有机融合。MATMI技术继承了电阻抗成像技术的高对比度和超声断层扫描技术的高空间分辨率的优点[9,10]。该方法将人体置于静态磁场中,施加脉冲激励使人体产生涡流,涡流在静态磁场的作用下产生洛伦兹力,从而使人体测量部位产生声振动, 通过对声信号的采集重建人体测量部位的电导率分布。

在当前的磁感应磁声成像声源机制研究中,Xu Y等[8]分析了均匀静态磁场和激励磁场下,均匀电导率媒质球体中MAT-MI声源的解析解,然后应用无界媒质声波方程解析解计算MAT-MI声场的空间分布,最后应用时间反演方法进行MAT-MI声源重建。Ma Q等[11,12]应用均匀激励磁场的二维对称模型涡流计算公式,分析了基于均匀静态磁场的二维对称多层电导率模型的MAT-MI声源计算公式, 并采用声场传递函数方法计算二维对称多层电导率模型的空间声场分布,同时进行了多层介质的MAT-MI声源重建。 这些MAT-MI技术的仿真研究以均匀分布的磁场和电导率、 完整对称的测量目标体为前提条件。浙江大学李珣[13]采用有限元分析方法模拟真实测量线圈产生的变化磁场,能够定量分析非对称型且电导率非均匀分布的测量目标体产生的声场。他们还采用三维时间反演算法,对乳腺肿瘤模型进行磁感应磁声电阻抗成像,验证了MAT-MI可对乳腺肿瘤进行早期的筛查诊断。周廉等[14]在MAT-MI过程的逆问题中推导出一种新的算法,解决了奇异值带来的困难,并且该算法还缩短了图像重建时间。但是该算法的声场重建基于声波传播速度恒定不变的假设,所以只适用于人体的软组织部分成像。

3磁共振电阻抗成像(Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography,MREIT)技术

磁共振电阻抗成像是利用磁共振设备测量得到成像场域内部的磁场数据,利用一定的重建方法得到电导率的分布。 因此,磁共振电阻抗成像能够降低传统的电阻抗成像的病态性,提高电阻抗成像的分辨率。

MREIT技术将核磁共振成像与电阻抗通过合理的方式结合,通过磁共振的成像设备测量并重构人体内的电阻抗分布图像。MREIT技术改变了电阻抗对边界电压变化不敏感的弊端,还可以为人体某个病变部位的定位提供大量信息,使获得的人体组织的电阻抗分布图像的分辨率显著提高。

Toronto大学的Zhang N于1992年第一次提出此概念[15], 并给出了一种利用两个信息分布(被测目标体内部电流密度信息分布和边界电压信息分布)来实现电阻抗重构的算法。英国、德国、加拿大等国家对MREIT技术的成像理论和算法及实验技巧进行了研究,其中成像算法的研究较多。

虽然MREIT技术起步较晚且尚未真正应用到临床医学中。但是学者们的研究还是取得了值得肯定的研究成果。 学者们研究的图像重构算法基本可分两类[16,17]:基于电流密度的MREIT技术图像重构算法和基于磁场强度的MREIT技术图像重构算法。前者是以被检测目标体内的电流密度分布信息作为重构的主要信息,该算法源自欧姆定律,在理论上该算法的逆问题的稳定性好、反演精度高。但是此类算法需要被测目标体在磁共振检测装备中做三维旋转才能得到被测目标体内部完整的电流密度分布信息。这一点在临床应用中不可行。后者是以被检测目标体内的磁场强度的部分数据对被检测目标体内的电导率分布进行重构的算法。这就避免了前一种算法的弊端。但是后一种算法需要计算磁场分量的微分值,是现实不可行之处。

李刚等[18]研究了三维MREIT技术,提出了整体与分层重建方式对图像进行重构。分层重构利用每一层磁场数据对本层的电导率进行重构,数据少、重建时间短。他们还通过对整体与分层重建两种方式进行比较,提出了改进的分层重建方法,这使得分层重建的电导率分布图像更能接近真实的电导率分布图像。此方法解决了三维MREIT技术需要高硬件系统支持的问题。最后对真实人体模型的仿真实验证明了该算法有一定的实际应用效果,对三维MREIT技术早日能够应用到临床医学中起到了推动作用。 韩国庆熙大学的研究小组在磁共振电阻抗成像研究中取得了较大的进展[19,20],特别是提出了分辨率较高的谐函数法, 实现了动物的四肢、腹部、骨盆、颈、胸和头部的磁共振电阻抗成像,并将磁共振电阻抗成像技术推向了临床应用中,初步实现了人体腿部的磁共振电阻抗成像。

4磁探测电阻抗成像(Magnetic Detection Electrical Impedance Tomography,MDEIT)技术

磁探测电阻抗成像是利用磁场检测装置测量成像场域外部的磁场数据,根据一定的重建算法得到模型的电导率分布。因此,磁探测电阻抗成像是一种不完全接触式成像方式,能够降低电极的接触阻抗对成像质量的影响。

MDEIT技术通过表面电极向人体某部位施加安全激励电流,然后利用磁场传感器探测人体某部位的磁场数据, 再根据某种特定算法利用测得的磁场数据重构出人体组织的电阻抗分布的功能图像。

Ahlfors等[21]首次提出通过贴在成像目标体上的电极,向成像目标体注入一定频率的交变电流,然后用磁场传感器测量注入电流在成像目标体外产生的磁场,根据表面磁场重构出电导率分布图像的技术,并命名为Magnetic Impedance Tomography(MIT)。1999年,Tozer等[22]验证了由磁场重建二维电流密度分布的可行性。为了将新技术与磁感应电阻抗成像区别开来,Ireland JC与前面等[23]在2004年又重新对此技术命名为Magnetic Detection Electrical Impedance Tomography(MDEIT)。

英国Sheffield大学的Rob H等[24]开展了对MDEIT的研究,他们建立了数据采集系统,研究出了图像重建方法, 并利用此技术拍摄出第一幅人体图像,为MDEIT技术应用到临床医学中奠定了基础。

在磁探测电阻抗成像的过程中,电阻抗分布图像的重建过程非常复杂繁琐,对临床应用及实现床边实时监护造成很大困扰。李刚等[25]在环形电极模式下成像并通过仿真实验,缩短了图像重建时间。此方法若应用到临床中,还要解决一些实际问题,譬如为了避免铁性材料电极对磁场测量信号的影响,可以采用碳电极等非金属性电极。

林凌等[26]提出利用经络的低阻抗性将MDEIT应用到经络三维定位中,可以得到经络的深层次信息。结合公认的经络低阻抗特性,利用磁探测电阻抗成像方式有望实现经络的三维定位。

5 4种磁场方式的电阻抗成像技术的优缺点

MIT技术是一种非接触式的电阻抗成像技术,能够消除电极对电阻抗成像质量的影响,而且利用磁场方式容易穿透颅骨组织,在理论上可以应用到脑部监护。但是涡流产生的磁场极小,测得有用的信息量少,这样对接收线圈的灵敏度要求极高,电阻抗成像的分辨率难以提高,应用到临床医学上有点难度。

MAT-MI技术是将磁感应成像技术、电阻抗成像技术、 超声成像技术三者相融合的一种新型成像技术,继承了电阻抗成像的高对比度和超声技术的高分辨率的优点,可以看成是电阻抗成像的延伸和发展。首先,MAT-MI技术继承了电阻抗成像技术无创、对比度高、探测深度大等优点, 而且还具有超声成像技术分辨率高的优点,弥补了电阻抗成像技术分辨率低的缺点。其次,MAT-MI技术采集的信号是声信号,而不是电压或磁场信号,所以受外界噪声干扰的影响相对较小。此外,MAT-MI技术采用电磁感应的方式,是一种非接触式测量方式,避免了电阻抗成像技术中电极的接触面积对成像质量的影响,而且采用磁场方式也解决了电流难以穿过骨组织的问题。

MREIT技术能够降低传统的电阻抗成像的病态性,利用磁共振设备较高的测量精度能够提高电阻抗成像的分辨率,但是使用的MR检测设备价格昂贵,液氮费用高,不宜用作床边实时监护。

与以上3种电阻抗成像技术相比,MDEIT技术具有更多优点,其成像系统简便,价格便宜,适合临床医学的床边实时监护,但是测量灵敏度方面需要继续改善。

6总结

电阻抗成像至今无法作为一种新型的医学成像方式, 其主要原因是 :电阻抗成像的分辨率目前还达不到医学对图像分辨率的要求。基于此,需要从以下几个方面进行改善: 1提高硬件测量系统的信噪比和测量精度,扩大信号测量的动态范围 ;2优化电流激励模式和电压测量模式 ;3提高电阻抗成像算法的鲁棒性 ;4发展磁场成像方式和电场成像方式的融合技术。随着对无辐射又廉价的成像系统和算法的不断深入研究,这些新技术终究会被应用到临床医学中,为人类的健康保驾护航。

摘要：本文介绍了4种磁场方式的电阻抗成像技术,分别为磁感应电阻抗成像技术、磁感应磁声成像技术、磁共振电阻抗成像技术、磁探测电阻抗成像技术,分析了每种技术的成像原理与研究进展,并指出电阻抗成像技术在临床医学方面具有广阔的应用前景。

篇4：几种常见类比教学案例探析

1 类比应用于知识教学

应用类比进行课堂教学，其关键就是引导学生根据所探究问题的性质来恰当地选取类比对象，并找出两个对象之间的对应特征。

案例1 电势能增减问题

不少同学在分析正负电荷在电场中运动，电势能的增减问题时，不自觉地作了如下的类比：重力势能——电势能、高度——电势、高度降低(升高)——重力势能减少(增加)，则电势降低(升高)——电势能减少(增加)。显然，此错误在于类比的依据不恰当。我们在教学中进行了如下的引导：

师：重力对物体做功和电场力对电荷做功的特点是什么?

生：与路径无关。

师：功与能量有什么关系?

生：功是能量转化的量度。

师：单单考虑势能的变化，它由什么决定?

生：由做功决定。

至此，已找到了功与势能变化的关系，即类比的依据。

师：重力对物体做正(负)功，重力势能怎样变化?

生：重力势能降低(升高)。

师：那么，电场力对电荷做正(负)功，电势能又该怎样变化?

问题的答案很自然就出来了。再通过举例说明，绝大部分学生对电势能增减问题的理解就不会再受正负电荷这一因素的干扰。

2 类比应用于方法教学

物理方法是研究和处理物理问题的思路、方式，也即物理思想。一般来说，一种物理方法可以处理一类(或几类)具有相同或相似特征的物理问题。若教学中抓住研究问题的特征，通过类比，在不同领域内(或不同内容上)使用同一方法，则可达到加深理解物理方法的目的。

案例2 用比值法定义物理量

用比值法定义物理量的一个例子是：对一类描述物体运动状态特征的物理量的定义，如速度、加速度、角速度等。它们的共同特征是：相等时间内，某物理量的变化量相等，用变化量与所用时间之比就可表示变化快慢的特征。如速度就是用位置的变化量与所用时间的比值来定义的。笔者在教学中用速度的定义作类比的根据，与加速度、角速度的定义进行类比，许多学生都掌握了用比值法来定义物理量的方法。

3 类比应用于物理解题

解物理题时，有时会出现由于题述的物理情景比较陌生、复杂和模糊，从而导致解题思路不清晰和受阻中断的情形。此时应灵活运用所学的知识和方法，把题述物理情景等效转换为我们熟悉的、简单的、清晰的情景再求解。应用类比于物理解题，其根据即是物理原型的特征。教学中通过分析待求问题的特征，把它与已知的物理原型进行类比，从而找到方法，解出习题。

案例3 如图1所示，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，珠子所受的静电力是其重力的34倍，将珠子从环上最低位置A点静止释放。求珠子所能获得的最大动能Ekm。

如图2所示，珠子受重力mg，电场力qE和弹力N作用，而弹力是个变力，珠子又沿环运动，物理情景较复杂。但进一步审题，我们可以发现重力mg和电场力qE是两个恒力，故它们的合力F合当然也是恒力。根据已知条件可知β=37°，F合=54mg。建立等效的复合场模型，将F合看成等效重力，把图2按顺时针方向转37°得图3。类比单摆模型即可知：珠子在平衡位置D点时动能最大，根据动能定理有：

Ekm=F合r(1-cos37°)=14mgr。

模型类比是根据研究对象与原型事物之间具有相同或相似的特征而进行的一种类比。模型类比有利于巩固学生所学知识，加强各知识点的联系，培养学生思维的严密性和逻辑性,但对学生的思维能力要求较高。

4 类比应用于生活经验与物理知识之间

学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。用学生身边的事例进行类比，可启发学生的思维，调动学生学习的积极性，培养学生在生活中观察、分析和处理事物的能力。将物理知识与一些生活常识相比较、类比则能起到化难为易的效果。

案例4 用类比法理解电源的作用

如图4所示，水池A、B水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向移动，从水池A流动到水池B。A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬间水流。

问题引导 怎样才能使管中有源源不断的水流呢？

分析 水池A中的水量需要及时补充才行。可将水池B中的水及时抽到水池A中，保持它们之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流流过。

把电源的作用与抽水机类比，学生比较容易理解，尽管两者在工作机理上的差异很大，但在教学的初期这样的类比是很有益的。

在此基础上，教学中可以设置恰当的问题引导学生进一步思考。

①用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有没有电流通过？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？

②如何能让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？

通过以上问题的讨论、探究，使学生理解了导体中产生电流的条件是导体两端要有电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导线两端的电势差，从而保持电路中有持续的电流。

应用类比方法，不仅可把新知识变抽象为形象、变难懂为易学、变繁琐为简单，纳入到已有知识系统中来，同时又可激发学生联想，具有启发思路、举一反三、触类旁通的作用。但由于类比是一种推理，特别是以现象作为类比依据时，其结论并不一定可靠，而这正是学生常犯的错误。所以在平时的教学过程中，教师应引导学生仔细分析、比较，透过现象抓住与所研究的问题相对应的本质，选择恰当的类比对象，提高其结论的可靠程度。

篇5：几种常见磁场教学案例

教学目标

知识与技能

1、知道什么是磁感线。知道5种典型磁场的磁感线分布情况。

2、会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。

3、知道安培分子电流假说是如何提出的，会利用安培假说解释有关的现象。

4、理解磁现象的电本质。

5、知道磁通量定义，知道Φ =BS的适用条件，会用这一公式进行计算。过程与方法

1、通过模拟实验体会磁感线的形状，培养学生的空间想象能力。

2、由电流和磁铁都能产生磁场，提出安培分子电流假说，最后都归结为磁现象的电本质。

3、通过引入磁通量概念，使学生体会描述磁场规律的另一重要方法。情感、态度与价值观

1、通过讨论与交流，培养对物理探索的情感。

教学重点

会用安培定则判断磁感线方向，理解安培分子电流假说。

教学难点

安培定则的灵活应用即磁通量的计算。

教学方法

类比法、实验法、比较法

教具

条形磁铁、直导线、环形电流、通电螺线管、小磁针若干、投影仪、展示台、学生电源

教学过程

（一）引入新课

电场可以用电场线形象地描述，磁场可以用什么来描述呢？

那么什么是磁感线？又有哪些特点呢？这节课我们就来学习有关磁感线的知识。

（二）进行新课

1、磁感线

磁感线是在磁场中画一些有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示该点的磁场方向。

［演示］在磁场中放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”，轻敲玻

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璃板使铁屑能在磁场作用下转动。

［现象］铁屑静止时有规则地排列起来，显示出磁感线的形状。如图3.3-1所示： ［用投影片出示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布情况］

如图所示：

（1）磁铁周围的磁感线

磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，进入磁铁的南极。

磁感线是闭合曲线：磁铁外部从北极到南极，内部是从南极到北极。［用投影片出示通电直导线周围的磁感线分布情况］如图3.3-2所示：

（2）通电直导线周围的磁感线

直线电流磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在跟导线垂直的平面上。

问题：直线电流的方向跟电的磁感线方向之间的关系如何判断呢？

［出示投影片］直线电流的方向和电的磁感线方向之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。

［出示投影片］环形电流的磁场。如图3.3-3所示：

（3）环形电流的磁感线

环形电流的方向跟中心轴线上的磁感线方向之间的关系也可以用安培定则来判定：让

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右手弯曲的四指和和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴线上磁感线的方向。

（4）通电螺线管的磁场

如图3.3-4所示：［出示投影片］

外部的磁场：与条形磁铁外部的磁感线相似，一端相当于南极，一端相当于北极。

内部的磁场：通电螺线管内部的磁感线和螺线管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部的磁感线连接，形成一些环绕电流的闭合曲线。

如何判断通电螺线管的极性？

［学生回忆得］通电螺线管的电流方向和它的磁感线方向之间的关系，也可用安培定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向和电流的方向一致，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向。

问题：磁感线和电场线有何区别？

［教师引导学生分析得］（1）电场线是电场的形象描述，而磁感线是磁场的形象描述（2）电场线不是闭合曲线，而磁感线是闭合曲线（3）切线方向均表示方向（4）疏密程度均表示大小

电流的磁场用途很广泛，如电磁起重机、电话、电动机、发电机以及在自动控制中得到普遍应用的电磁继电器。

2、安培分子电流假说

磁铁和电流都能产生磁场。通电螺线管和条形磁铁的磁场分布十分相似，安培由此受到启发，提出了著名的分子电流假说。

分子电流假说的内容：在原子、分子等物质微粒内部，存在着一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当于两个磁极，这就是分子电流假说。

［投影片出示课本图3.3-6］以进一步理解安培分子电流假说。

用安培假说可以解释磁现象

让学生阅读课文，回答以下问题。（1）一根铁棒在未被磁化时为什么对外界不显磁性？（2）什么是磁化？如何去理解磁化和磁极？

（3）永磁体为什么具有磁性？为什么有时会失去磁性？（4）为什么无论把磁棒折成多小的一段，它总有两个磁极？（5）分子电流是如何形成的？

3、匀强磁场

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实物投影课本图3.3-

7、图3.3-8 ①定义：如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫匀强磁场。

②产生方法：距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场（除边缘部分外）都可认为是匀强磁场。

③磁感线的特点：匀强磁场的磁感线是间距相等的平行直线。

4、磁通量

研究电磁现象时，有时需要研究穿过某一面积的磁场和它的变化，为此，物理学上引入了一个新的物理量——磁通量。（1）定义：一个面积为S的平面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（2）公式：Ф=B·S

（3）单位：韦伯（Wb）1Wb=1T·1m2=1V·s（4）物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。

注意：当平面跟磁场方向不垂直时，穿过该平面的磁通量等于B与它在磁场垂直方向上的投影面积的乘积．即Ф=B·Ssinθ，（θ为平面与磁场方向之间的夹角）（如图所示）

将磁通量的定义式Ф=B·S变形得：B=

，B为垂直磁场方向单位面积上的磁通量，S反映磁场的强弱。又叫磁通密度。单位Wb/m2 课堂训练

1、一细长的小磁针，放在一螺线管的轴线上，N极在管内，S极在管外。若此小磁针可左右自由移动，则当螺线管通以图所示电流时，小磁针将怎样移动？

SNSNIababII2、如图所示，一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针的上方，并与磁针指向平行，能使小磁针的N极转向读者，那么这束带电粒子可能是_______ A.向右飞行的正离子束 B.向左飞行的正离子束 C.向右飞行的负离子束

D.向左飞行的负离子束

3、关于磁现象的电本质，下列说法中正确的是_______ A.磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁

B.不管是磁体的磁场还是电流的磁场都起源于电荷的运动 C.永久磁铁的磁性不是由运动电荷产生的

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D.根据安培假说可知，磁体内分子电流总是存在的，因此，任何磁体都不会失去磁性

作业

1、课下阅读课本第94页科学漫步《有趣的右螺旋》

2、完成P95“问题与练习”第1、2、3题。书面完成第4题。

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篇6：几种常见的硬盘故障案例解析

故障现象：将新购买的120G硬盘连接到电脑上时，BIOS能够检测到硬盘并正确识别硬盘的容量，但在使用FDISK分区时FDISK检测到的硬盘容量不对，

故障分析与处理：对于FDISK不能进行的分区，可使用DM软件或DISKGEN等软件来对硬盘进行分区。因为FDISK不支持大容量硬盘，而DM软件或DISKGEN等软件则没有这种容量限制。

篇7：几种常见的硬盘故障案例解析

故障现象：电脑在启动时出现故障，无法引导操作系统，系统提示“TRACK 0 BAD”。

故障分析与处理：由于硬盘的零磁道包含了许多信息，如果零磁道损坏，硬盘就会无法正常使用。遇到这种情况可将硬盘的零磁道变成其他的磁道来代替使用。如通过诺顿工具包DOS下的中文PUN8.0工具来修复硬盘的零磁道，然后格式化硬盘即可正常使用。