2019-2020年高中物理 《探究感應(yīng)電流的方向》教案 滬科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 《探究感應(yīng)電流的方向》教案 滬科版選修3-2.doc
2019-2020年高中物理 探究感應(yīng)電流的方向教案 滬科版選修3-2一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)理解楞次定律, 會(huì)運(yùn)用定律解決有關(guān)問題。(2)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力、推理能力和運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力.2、過程與方法(1)實(shí)驗(yàn)探究:學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn),探究物理規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、自主探究能力。(2)比較總結(jié):通過對(duì)現(xiàn)象的分析、比較及總結(jié)規(guī)律的過程,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和歸納能力。 3、情感、態(tài)度、價(jià)值觀(1)通過實(shí)驗(yàn)探究過程,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,樹立從實(shí)踐中來,再到實(shí)踐中去的辨證唯物主義世界觀。(2)分組實(shí)驗(yàn),相互交流,師生互動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力、二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)首先是實(shí)驗(yàn)的探究過程,其次是對(duì)探究的結(jié)果進(jìn)行分析、歸納和總結(jié)出楞次定律,并能正確的理解楞次定律。本節(jié)內(nèi)容難點(diǎn)是由探究結(jié)果分析、歸納和總結(jié)楞次定律以及對(duì)楞次定律的本質(zhì)理解。三、教具(1)輕質(zhì)閉合鋁環(huán)(或者用10匝細(xì)漆包線繞成的圓線圈替代,漆包線的接頭用焊錫焊牢,面積不宜過大)(2)條形強(qiáng)磁鐵(3)鐵架臺(tái)、細(xì)線等(4)靈敏電流計(jì),線圈,導(dǎo)線等四教學(xué)過程1、新課引入(1)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?(2)在探究電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中(如圖),請(qǐng)學(xué)生觀察將磁鐵插入線圈時(shí),電流表的指針向什么方向偏轉(zhuǎn)?將磁鐵拔出線圈時(shí),電流表的指針向什么方向偏轉(zhuǎn)?為什么會(huì)有不同的偏轉(zhuǎn)方向?這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么?(3)多媒體展示磁懸浮列車的運(yùn)動(dòng)(如右圖)多媒體展示磁懸浮列車的原理圖:如圖所示是磁懸浮列車的原理圖,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán),現(xiàn)將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁體A上方的空中.學(xué)生思考磁懸浮列車為什么能懸浮在空中?由此引入新課。2新課講授一、分組實(shí)驗(yàn),探索研究學(xué)生每?jī)扇私M成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組,按教材中的實(shí)驗(yàn)裝置1 15(如右圖)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師強(qiáng)調(diào)要能觀察到明顯的現(xiàn)象,磁鐵接近或離開鋁環(huán)的速度要快。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并思考下列問題:?jiǎn)栴}1、當(dāng)條形磁鐵的任一端靠近鋁環(huán)和遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí),分別看到什么現(xiàn)象?問題2、當(dāng)條形磁鐵N極靠近鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)被“排斥”,說明了鋁環(huán)中有了感應(yīng)電流,能根據(jù)什么原理判斷此鋁環(huán)中感應(yīng)電流的方向?問題3、當(dāng)條形磁鐵的N極靠近和遠(yuǎn)離鋁環(huán)時(shí),穿過鋁環(huán)的磁通量是怎樣變化的? 磁通量的變化與感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向有無關(guān)系?問題4、能否采用此實(shí)驗(yàn)法來研究感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與磁通量變化的關(guān)系?如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格?在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,學(xué)生自己設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)表格。學(xué)生的表格是多樣性的,在多樣性的表格中選最佳的,如下表格供全體同學(xué)參考。采取的措施鋁環(huán)被吸引或被排斥(向左或右偏轉(zhuǎn))感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向(向左或右)原磁場(chǎng)的方向(向左或右)原磁場(chǎng)的變化(增或減)兩磁場(chǎng)方向的關(guān)系(相同或向反)磁鐵N極插入磁鐵N極從鋁環(huán)離開磁鐵S極插入磁鐵S極從鋁環(huán)離開觀察并記錄當(dāng)條形磁鐵N極或S極移近或插入輕質(zhì)鋁環(huán)過程中鋁環(huán)的偏轉(zhuǎn)情況,并將實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)論填入表格中,然后用多媒體展示不同小組的表格填寫情況。二、分析現(xiàn)象,得出結(jié)論學(xué)生在完成表格填寫的同時(shí),實(shí)際上也就完成了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析。為降低難度,教師在巡視學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)幫助點(diǎn)撥指導(dǎo):當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí),線圈被推開,線圈本身無磁性,說明線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁鐵的磁場(chǎng)方向相反,根據(jù)安培定則可以判斷感應(yīng)電流的方向。當(dāng)磁鐵離開線圈時(shí),線圈被吸引,說明線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與磁鐵的磁場(chǎng)方向相同。教材圖1 16(如右圖)是分析得出楞次定律得出的關(guān)鍵,利用多媒體展示這個(gè)圖形的動(dòng)態(tài)過程。在學(xué)生分析討論的基礎(chǔ)上,教師要引導(dǎo)學(xué)生分析由特殊到一般的規(guī)律:當(dāng)閉合電路中原磁場(chǎng)的磁通量增大時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)方向相反,阻礙原磁場(chǎng)磁通量的增加;當(dāng)閉合電路中原磁場(chǎng)的磁通量減小時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)方向相同,阻礙原磁場(chǎng)磁通量的減小,總結(jié)出楞次定律內(nèi)容。楞次定律:感應(yīng)電流具有這樣的方向,就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。通過上述實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到:凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流,它所激發(fā)的磁場(chǎng)一定阻礙原來磁通量的增加;凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流,它所激發(fā)的磁場(chǎng)一定阻礙原來磁通量的減少,在兩種情況中,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)都阻礙了原磁通量的變化。引導(dǎo)學(xué)生逐字分析楞次定律的內(nèi)容,討論阻礙的物理含義。并利用本節(jié)的實(shí)驗(yàn)探究,總結(jié)出利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟:(1)明確研究的閉合回路,判斷此回路中原磁場(chǎng)的方向(2)判斷原磁場(chǎng)磁通量的增減情況(3)根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向(4)根據(jù)安培定則確定感應(yīng)電流的方向應(yīng)當(dāng)指出的是,楞次定律雖然沒有直接明確感應(yīng)電流的方向,但指出了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向,感應(yīng)電流的方向只需進(jìn)一步由安培定則確定。所以說楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普適規(guī)律。三、提出問題,突破難點(diǎn)教師提問:楞次定律的核心是什么?怎樣理解“阻礙變化”?學(xué)生對(duì)教師的提問展開討論,各抒己見。在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上教師總結(jié):楞次定律的核心是“阻礙變化”,“阻礙變化”并不是說感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是跟原磁場(chǎng)方向相反,而是指當(dāng)0時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向跟原磁場(chǎng)方向相反,阻礙磁通量的增大;當(dāng)0時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是跟原磁場(chǎng)方向相同,阻礙磁通量的減小。概括地說,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的磁通量的變化。四、楞次定律與能量轉(zhuǎn)化教師提問:在探究實(shí)驗(yàn)中,鋁環(huán)機(jī)械能增加了,什么能量減少了?能量是怎樣轉(zhuǎn)化的?學(xué)生結(jié)合教材中的問題討論回答。教師再通過多媒體展示例題:(1)導(dǎo)體ab向右勻速運(yùn)動(dòng),閉合回路的感應(yīng)電流方向怎樣?能量是如何轉(zhuǎn)換的?學(xué)生根據(jù)閉合回路的磁通量增加,“感應(yīng)電流的磁通量阻礙原磁通量的增加”,因此知道回路中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向,在這一過程中外力克服磁場(chǎng)力做功,完成了機(jī)械能電能內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。(2)條形磁鐵自上向下運(yùn)動(dòng)時(shí),擱置在光滑軌道上的金屬棒ab、cd將如何運(yùn)動(dòng),這個(gè)過程能量是怎樣轉(zhuǎn)化的?學(xué)生分析:通過閉合回路的磁通量增加,感應(yīng)電流“阻礙原磁通增加”,盡管不知條形磁鐵下端是什么極,但可以肯定,導(dǎo)體ab、cd互相靠攏以阻礙內(nèi)部磁通量增加。在這一過程中重力克服磁場(chǎng)力做功,完成了機(jī)械能電能機(jī)械能+內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。上述的“阻礙”過程,事實(shí)上就是一個(gè)其它形式能向電能轉(zhuǎn)化的過程。教師總結(jié):楞次定律實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的體現(xiàn)。五、案例分析,得出右手定則教材案例2(課本插圖1 18):引出了右手定則,右手定則是課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容,通過本案例讓學(xué)生知道楞次定律與右手定則都能判斷感應(yīng)電流的方向。右手定則可以看作是楞次定律的特殊情況。對(duì)于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況,用右手定則來判斷感應(yīng)電流的方向往往比用楞次定律簡(jiǎn)便。六課堂講練,鞏固知識(shí)教材案例1(課本插圖1 17):由學(xué)生討論完成案例3:解釋引入新課時(shí)的磁懸浮列車的原理圖,再用多媒體展示:如圖所示是磁懸浮列車的原理圖,圖中A是圓柱形磁鐵,B是用高溫超導(dǎo)材料制成的超導(dǎo)圓環(huán),現(xiàn)將超導(dǎo)圓環(huán)B水平放在磁鐵A上,它就能在磁力的作用下懸浮在磁體A上方的空中.A.當(dāng)B放入磁場(chǎng)的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流消失.B.在B放入磁場(chǎng)的過程中,B中將產(chǎn)生感應(yīng)電流;當(dāng)穩(wěn)定后,感應(yīng)電流仍存在.C.如A的N極朝上,B的感應(yīng)電流方向如圖中所示.D.如A的N極朝上,B中的感應(yīng)電流方向與圖中所示相反答案:BD案例4:如圖所示,導(dǎo)體桿ab向右運(yùn)動(dòng)對(duì),請(qǐng)用兩種方法判斷電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向。通過學(xué)生分析,讓學(xué)生體會(huì)用楞次定律判定感應(yīng)電流的方向跟用右手定則判斷的結(jié)果是一致的,對(duì)于閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況,用右手定則來判斷感應(yīng)電流的方向往往比用楞次定律簡(jiǎn)便。4小結(jié)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,確定感應(yīng)電流的方向是一個(gè)重要問題。當(dāng)穿過閉合電路的磁通量無論經(jīng)何種方式發(fā)生變化時(shí),閉合電路中都要產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總可由楞次定律得以確定,所以說楞次定律是判定感應(yīng)電流方向的普適規(guī)律。當(dāng)閉合電路的磁通量變化由閉合電路的一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)而引起時(shí),感應(yīng)電流的方向用右手定則判定比較方便,所以說右手定則是楞次定律的特殊情況。5布置家庭作業(yè)與活動(dòng)6設(shè)計(jì)說明“楞次定律”是高中物理電磁學(xué)部分的重要內(nèi)容,傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)是:教師演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出楞次定律講解例題課堂訓(xùn)練課后鞏固,按照這樣的流程操作,雖然也能讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何應(yīng)用楞次定律來判斷感應(yīng)電流的方向,但不難看出這種教學(xué)模式仍為“師傳生受”,學(xué)生還是被動(dòng)地接收知識(shí),即使學(xué)會(huì)了,也不能算會(huì)學(xué),而且學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力亦難以得到進(jìn)一步培養(yǎng)。物理32中“探究感應(yīng)電流方向”是一節(jié)科學(xué)探究課,采用“探究式”教學(xué),即:“創(chuàng)設(shè)一個(gè)問題情景學(xué)生討論猜想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探索實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出楞次定律課堂講練鞏固練習(xí)”。教材中給出的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)操作過程也簡(jiǎn)單。為了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,宜采用磁性較強(qiáng)的圓柱型磁鐵,該強(qiáng)磁鐵市場(chǎng)能買到。細(xì)線長(zhǎng)度約為60cm,輕質(zhì)鋁環(huán)可以用十匝細(xì)漆包線繞成的圓線圈替代,漆包線的接頭用焊錫焊牢,面積不宜過大,以方便柱形磁鐵插入和抽出圓線圈為宜。這種通過讓學(xué)生自己動(dòng)手操作、動(dòng)眼觀察、動(dòng)腦思考,引導(dǎo)他們自己獲取知識(shí),不僅活躍了課堂氣氛,還發(fā)展了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。如果這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不太明顯,也可以采用楞次定律演示儀,如圖所示。其原理和操作過程與教材中實(shí)驗(yàn)相似。