高中物理《探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》教案 （人教版選修3-2）

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111 選修3-2第四章 電磁感應(yīng) 第2節(jié)《探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》 一、教材分析 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件是高中物理新課程（選修3-2）第四章第二節(jié)的內(nèi)容，是電磁學(xué)的核心內(nèi)容之一，在整個(gè)高中物理中占有相當(dāng)重要的地位。本節(jié)內(nèi)容揭示了磁和電的內(nèi)在聯(lián)系，通過探究實(shí)驗(yàn)的方法歸納出了“磁生電”的規(guī)律，在教材中起到了承前啟后的作用，是學(xué)生今后學(xué)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律和交變電流產(chǎn)生的基礎(chǔ)。 在教材的編排上本節(jié)從初中知識(shí)點(diǎn)閉合電路的部分導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生電流入手，再設(shè)計(jì)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析歸納，最后總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，這樣的編排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)和技能 （1）知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 （2）能根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 （3）會(huì)運(yùn)用產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷具體實(shí)例中有無感應(yīng)電流。 （4）能說出電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)?！? 2．過程和方法 （1）體會(huì)科學(xué)探索的過程特征，領(lǐng)悟科學(xué)思維方法。 （2）通過實(shí)驗(yàn)探究，歸納概括出利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、操作、探究、概括能力。 3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀 （1）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 （2）介紹法拉第不怕困難，頑強(qiáng)奮戰(zhàn)十年，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感受法拉第勇于探索科學(xué)真理的科學(xué)精神。 （3）通過對(duì)物理學(xué)中簡(jiǎn)潔美的介紹賞析，培養(yǎng)學(xué)生欣賞物理學(xué)中美的情懷。 三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：①學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的過程。②對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的歸納總結(jié)。 難點(diǎn)：①教師對(duì)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的操控。②學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析總結(jié)──磁通量的變化。 四、學(xué)情分析 我們的學(xué)生屬于平行分班，沒有實(shí)驗(yàn)班，學(xué)生已有的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)水平有差距。學(xué)生對(duì)閉合電路的部分導(dǎo)線切割磁感線能產(chǎn)生電流，在初中已有一定的認(rèn)識(shí)，但在空間想象、問題本質(zhì)的分析等方面還較為薄弱。因此，在教學(xué)中從學(xué)生的已有知識(shí)出發(fā)，通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)生問題、協(xié)作交流等學(xué)習(xí)方法，從而解決問題得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件的結(jié)論。 五、教學(xué)方法 1．歸納法：教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、積極思維，然后進(jìn)行分析論證，歸納總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 2. 實(shí)驗(yàn)法：教師演示實(shí)驗(yàn) 學(xué)生實(shí)驗(yàn) 3．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。 4．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí) 六、課前準(zhǔn)備 1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：導(dǎo)學(xué)案、學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材 2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置：分小組合作學(xué)習(xí)，分6個(gè)學(xué)習(xí)小組。 七、課時(shí)安排：1課時(shí) 八、教學(xué)過程 (一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。 （2） 情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。 提出問題1．在初中，我們就初步學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)了電磁感應(yīng)。 請(qǐng)問：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？ 2． 你知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生產(chǎn)和生活中有哪些應(yīng)用？ PPT展示：我們?cè)诔踔袑?duì)電磁感應(yīng)的認(rèn)知 1． 閉合電路中的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。 2． 導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電流的條件是：閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做“切割磁感線”運(yùn)動(dòng)。3．發(fā)電機(jī)、話筒、電話機(jī)等，都是利用電磁感應(yīng)原理工作的。 4．英國科學(xué)家法拉第經(jīng)過10年的不懈努力，于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 （三）合作探究、精講點(diǎn)撥。 探究一：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線 演示：導(dǎo)體左右平動(dòng)，前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。 導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 向右平動(dòng) 向左 向后平動(dòng) 不擺動(dòng) 向左平動(dòng) 向右 向上平動(dòng) 不擺動(dòng) 向前平動(dòng) 不擺動(dòng) 向下平動(dòng) 不擺動(dòng) 結(jié)論：只有左右平動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線，有電流產(chǎn)生，前后平動(dòng)、上下平動(dòng)，導(dǎo)體棒都不切割磁感線，沒有電流產(chǎn)生。 學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象。 探究二：還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 學(xué)生實(shí)驗(yàn)： 下面要求同學(xué)們盡可能像真正的科研人員一樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。以6人一小組為單位參與競(jìng)賽，看哪組速度快、方法多，5分鐘為限。 （1）學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索比賽，教師作裁判巡視。 學(xué)生可能會(huì)有下列實(shí)驗(yàn)操作： 1. 條形磁鐵插入或拔出大的螺線管 2. 按課本實(shí)驗(yàn)三連接電路，電鍵閉合或斷開電鍵閉合后，改變變阻器阻值 3. 電鍵閉合后，小螺線管插入或拔出大螺線管 （2）各小組匯報(bào)情況，宣布獲勝小組，給予表揚(yáng)，并對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探索小結(jié)，強(qiáng)調(diào)團(tuán)結(jié)協(xié)作對(duì)提高研究效率的重要意義。 （3）給學(xué)生提供正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象答案。（參考課本上二個(gè)實(shí)驗(yàn)利用電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示和直流電動(dòng)機(jī)演示學(xué)生可能還沒發(fā)現(xiàn)的方案并注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填在課本上主要是觀察靈敏電流計(jì)指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)和并歸納出每個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以得出的結(jié)論）。 表2 磁鐵的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 磁鐵的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 N極插入線圈 向右 S極插入線圈 向左 N極停在線圈中 不擺動(dòng) S極停在線圈中 不擺動(dòng) N極從線圈中抽出 向左 S極從線圈中抽出 向右 結(jié)論：只有磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí)，沒有電流產(chǎn)生。 表3 操作 現(xiàn)象 開關(guān)閉合瞬間 有電流產(chǎn)生 開關(guān)斷開瞬間 有電流產(chǎn)生 開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng) 無電流產(chǎn)生 開關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)變阻器的滑片 有電流產(chǎn)生 結(jié)論：只有當(dāng)線圈A中電流變化時(shí)，線圈B中才有電流產(chǎn)生。 探究三、分析歸納論證、得出結(jié)論。 教師：通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就已經(jīng)知道，“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。試以上面三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)以上結(jié)論進(jìn)行分析論證。 學(xué)生：分組討論，學(xué)生代表發(fā)言。 學(xué)生甲：演示實(shí)驗(yàn)1中，部分導(dǎo)體切割磁感線，閉合電路所圍面積發(fā)生變化（磁場(chǎng)不變化），有電流產(chǎn)生；當(dāng)導(dǎo)體棒前后、上下平動(dòng)時(shí)，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產(chǎn)生。 學(xué)生乙：演示實(shí)驗(yàn)2中，磁體相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)，線圈內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當(dāng)磁體在線圈中靜止時(shí)，線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化，無電流產(chǎn)生。 學(xué)生丙：演示實(shí)驗(yàn)3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動(dòng)片快速移動(dòng)過程中，線圈A中電流變化，導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈A中電流恒定時(shí)，線圈內(nèi)磁場(chǎng)不變化，無電流產(chǎn)生。 教師點(diǎn)評(píng)：通過大家的論證，我們得出結(jié)論：“磁生電”的確是一種在變化、運(yùn)動(dòng)的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。 思考：以上實(shí)驗(yàn)中能產(chǎn)生感應(yīng)電流的電路有什么特點(diǎn)？學(xué)生思考后很快能得出。 產(chǎn)生感應(yīng)電流條件之一：閉合的電路。 教師演示：在教師演示2把磁鐵插入有一小縫鋁環(huán)中，鋁環(huán)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 提出新的問題：產(chǎn)生感應(yīng)電流的除了電路要閉合外，我們從以上的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中可以得到，像實(shí)驗(yàn)1閉全電路的一部分導(dǎo)體與磁體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以產(chǎn)生電流；實(shí)驗(yàn)3導(dǎo)體與磁體不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，可見我們對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件需要進(jìn)一步的概括， 問：請(qǐng)大家思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例，能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？ 引導(dǎo)學(xué)生從磁通量變化分析： 實(shí)驗(yàn)1中，部分導(dǎo)體切割磁感線，磁場(chǎng)不變，但電路面積變化，從而穿過電路的磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；實(shí)驗(yàn)2中，導(dǎo)體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場(chǎng)變化，同樣導(dǎo)致磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；實(shí)驗(yàn)3中，通斷電的瞬間，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片迅速滑動(dòng)的瞬間，都引起線圈A中電流的變化，最終導(dǎo)致線圈B中磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。 歸納結(jié)論： 從這三個(gè)實(shí)例看見：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，應(yīng)是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流。 思考：是不是只要閉合電路所在位置的磁場(chǎng)發(fā)生變化，閉合電路中就能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？ 學(xué)生討論后再演示： （1）讓插有軟鐵芯的螺線管A的軸線與線圈C的平面共面，閉合電鍵。 （2）讓插有軟鐵芯的螺線管A的軸線與線圈C的平面垂直，閉合電鍵。 現(xiàn)象及結(jié)論： 在操作（1）中，螺線管A中磁場(chǎng)發(fā)生變化，而電流表指針不偏轉(zhuǎn)，說明線圈C中沒有感應(yīng)電流；在操作（2）中，螺線管A中磁場(chǎng)發(fā)生變化，而電流表指針偏轉(zhuǎn)，說明線圈C中有感應(yīng)電流.其中，操作（1）（2）的不同點(diǎn)在于螺線管A通電前后穿過閉合線圈C的磁通量（或磁感線條數(shù)）是否發(fā)生變化。 討論：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，大家能否從能量守恒觀點(diǎn)出發(fā)解釋電能是如何產(chǎn)生的？ 學(xué)生討論后教師總結(jié)：在實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二中是外力移動(dòng)磁鐵和導(dǎo)體做了功，消耗了機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為電能， 能的總量是守恒的。即符合能量守恒定律。發(fā)電機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理制造成的。在實(shí)驗(yàn)三中，電能通過變化的磁場(chǎng)由一個(gè)螺線管轉(zhuǎn)移到另一個(gè)螺線管。變壓器就是根據(jù)這個(gè)原理制造的。總之，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，能量無論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，總量保持不變，是確定無疑的。 （四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。 本節(jié)課的重點(diǎn)是①學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的過程。②對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的歸納總結(jié)。難點(diǎn)是①教師對(duì)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的操控。②學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析總結(jié)──磁通量的變化。 （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。 在下一節(jié)課我們一起來學(xué)習(xí)楞次定律。這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，著重分析科學(xué)家是如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如何得出恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論的。并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。 設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對(duì)本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時(shí)批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。 九、板書設(shè)計(jì) 一、閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線 二、還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)電流 三、磁通量的變化 四、電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 十、教學(xué)反思 教學(xué)策略及創(chuàng)造性教學(xué)設(shè)計(jì)：這節(jié)課的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)并做好演示實(shí)驗(yàn)，要在學(xué)生觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出明確的問題，讓學(xué)生積極思考、討論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以歸納、概括，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)事實(shí)中歸納、概括出物理概念和規(guī)律的能力。一般概念新授課，啟發(fā)式綜合教學(xué)（實(shí)驗(yàn)討論為主），體現(xiàn)“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”的教學(xué)思想。同時(shí)這節(jié)課為了引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和使學(xué)生更好地理解電磁感應(yīng)應(yīng)現(xiàn)象，介紹了法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史，使學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的歷史背景和思路，進(jìn)行科學(xué)思想的教育。法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的指導(dǎo)思想和堅(jiān)忍不拔的意志對(duì)學(xué)生有很大的啟示的和教育意義。 在后面的教學(xué)過程中會(huì)繼續(xù)研究本節(jié)課，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)的更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出寶貴意見，共同完善，共同進(jìn)步! 十一、學(xué)案設(shè)計(jì)(見下頁) 111