高中物理人教必修三第13章第3節(jié)電磁感應現(xiàn)象及應用教學設計

1、磁感應現(xiàn)象及應用 教學設計課題 電磁感應現(xiàn)象及應用單元13學科物理年級高二教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第3節(jié)的內容, 從物理學角度看，電磁感應在電磁學中的地位舉足輕重，如果說靜電場和磁場的知識是電磁學的基礎，那么，電磁感應就是電磁學的核心。正是由于電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。才使得電與磁的關系全面地被揭示出來，從而導致人類社會的技術應用水平發(fā)生了劃時代的變化。在電磁感應的發(fā)現(xiàn)過程中，科學家的思考、探索中的迷失以及最后的成功，都會給予我們多方面的教育和啟迪。奧斯特的實驗之所以重要，是他將外觀上看似不同的現(xiàn)象，建立起了相互的聯(lián)系。教學中，要注意滲透當時的重要思想方法對科學研究者

2、的影響。即自然現(xiàn)象間的相互聯(lián)系。正是在這種思想的啟示下，奧斯特經(jīng)過不懈的努力，發(fā)現(xiàn)了“電流產(chǎn)生磁場”的現(xiàn)象，也正是這種思想的啟示和奧斯特的成功，鼓舞了人們探索這種“對稱性”的另一面_“磁是否可以產(chǎn)生電”的現(xiàn)象，教科書從奧斯特的發(fā)現(xiàn)講起，以頗富哲理的語言，扼要地回溯了人類探索“電生磁”“磁生電”的社會背景和探索過程。探究感應電流的產(chǎn)生條件，從實驗本身來看并不難，難的是在實驗觀察的基礎上，如何理出頭緒、分析論證和歸納結論，即如何從觀察到的有關電磁感應的現(xiàn)象，推出電磁感應產(chǎn)生的一般條件。這既是本節(jié)課的重點、難點，也是能力培養(yǎng)和方法論教育的著力點。教學目標與核心素養(yǎng)一、教學目標1.關注電磁感應現(xiàn)象的發(fā)

3、現(xiàn)過程，了解相關的物理學史。2.知道電磁感應、感應電流的定義。3.觀察電磁感應現(xiàn)象，理解產(chǎn)生感應電流的條件。4.經(jīng)歷感應電流產(chǎn)生條件的探究活動，提高學生的分析、論證能力。二、核心素養(yǎng)物理觀念：培養(yǎng)學生“電生磁”“磁生電”的相互作用觀念，使電和磁建立起了相互的聯(lián)系?？茖W思維：經(jīng)歷各種實驗現(xiàn)象，學會通過現(xiàn)象，分析、歸納事物本質特征的科學思想方法實驗觀察能力與邏輯思維能力在科學探究過程中的重要作用。科學探究：經(jīng)歷感應電流產(chǎn)生條件的探究活動，提高學生的分析、論證能力?？茖W態(tài)度與責任：通過“磁生電”的物理學史學習使學生感悟到科學發(fā)現(xiàn)的艱辛和辯證的思維方法。重點掌握只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中

4、就會產(chǎn)生感應電流難點閉合電路磁通量的變化。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課我們知道，閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動時，導體中就會產(chǎn)生感應電流。那么，切割磁感線是產(chǎn)生感應電流的唯一方法嗎？還有其他方法嗎？今天我們就來研究產(chǎn)生感應電流的方法。學生回憶并思考 溫故而知新，為下面的知識做鋪墊講授新課一、劃時代的發(fā)現(xiàn)1.電能生磁奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導線能使小磁針偏轉，即電流的磁效應，這樣有關電與磁關系的嶄新研究領域洞開在人們面前，激發(fā)了科學家們的探索熱情。思考：既然電流能夠引起磁針的運動，那么，為什么不能用磁體使導線中產(chǎn)生電流呢？2.磁能生電英國科學家法拉第敏銳地覺察到，磁與電

5、流之間應該有聯(lián)系。他在1822年的日記中寫下了“由磁產(chǎn)生電”的設想。他做了多次嘗試，經(jīng)歷了一次次失敗，但他堅信電與磁有聯(lián)系，經(jīng)十年努力，終于發(fā)現(xiàn)磁能生電。出示圖片：英國物理學家、化學家3.法拉第的磁生電”實驗1831年，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上如下圖，一個線圈接電源，另一個線圈接“電流表”。當給一個線圈通電或斷電的瞬間，在另一個線圈上出現(xiàn)了電流。出示圖片：法拉第用過的線圈法拉第從中領悟到，“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。于是，他又設計并動手做了幾十個實驗，使深藏不露的各種“磁生電”的現(xiàn)象顯現(xiàn)而出。他把這些“磁生電” 現(xiàn)象定名為電磁感應，產(chǎn)生的電流叫作感應電流。電磁感應

6、的發(fā)現(xiàn)使人們對電與磁內在聯(lián)系的認識更加深入，宣告了電磁學作為一門統(tǒng)一學科的誕生。二、產(chǎn)生感應電流的條件思考與討論1：如圖所示，金屬棒 AB 靜止或沿著磁感線運動時，電路中有沒有感應電流產(chǎn)生？金屬棒 AB怎樣運動才產(chǎn)生感應電流？金屬棒 AB 靜止或沿著磁感線運動時，電路中沒有感應電流產(chǎn)生。只有 AB 向右或向左切割磁感線時才產(chǎn)生感應電流。思考與討論2:AB 切割磁感線時，磁場發(fā)生變化了嗎？發(fā)生變化的是什么？那么，與磁場相關的哪個物理量發(fā)生了變化呢？磁場沒有變化，變化的只有閉合電路 ABCD 的面積。也就是說，穿過電路 ABCD 的磁通量發(fā)生了變化。感應電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關呢？ 下面我

7、們通過實驗來研究這個問題。實 驗 探究感應電流產(chǎn)生的條件1.實驗器材線圈A、線圈B、學生電源、變阻器、開關、電流表。出示：實驗裝置2.實驗步驟（1）按圖連接實驗裝置， 線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表上，把線圈A裝在線圈B的里面。（2）開關閉合或斷開瞬間，觀察與線圈B連接到電流表指針有無擺動。（3）開關閉合時，滑動變阻器不動，觀察電流表指針有無擺動（4）開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片，觀察電流表指針有無擺動出示探究感應電流產(chǎn)生的條件的視頻開關和變阻器的狀態(tài)線圈 B 中是否有電流開關閉合瞬間有電流產(chǎn)生開關斷開瞬間有電流產(chǎn)生開關閉合時，滑動變阻器不動無電流產(chǎn)生開關

8、閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片有電流產(chǎn)生思考：由實驗現(xiàn)象可知迅速移動滑動變阻器的滑片或開關的閉合、斷開瞬間線圈 B 中有感應電流，穿過線圈 B 的磁通量發(fā)生了變化嗎？參考答案：線圈 B 的磁通量發(fā)生了變化。線圈 A 中的電流迅速變化，產(chǎn)生的磁場的強弱也在迅速變化，又由于兩個線圈套在一起，所以線圈 B 內的磁場強弱也在迅速變化。這種情況下，穿過線圈 B 的磁通量也發(fā)生了變化，線圈 B 中有感應電流。實驗結論：當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導體回路中就產(chǎn)生感應電流。這就是產(chǎn)生感應電流的條件。思考討論：你能總結引起磁通量發(fā)生變化有哪些因素嗎？（1）由于磁場變化而引起閉合回路的磁通量的變

9、化。（2）磁場不變，由于閉合電路的面積S發(fā)生變化而引起磁通量的變化。（3）閉合回路的磁場和面積S同時發(fā)生變化而引起磁通量的變化。（4）閉合電路與磁場間的夾角發(fā)生變化而引起磁通量的變化。針對練習：關于感應電流，下列說法中正確的是（）A只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就一定有感應電流 B只要閉合導線做切割磁感線運動，導線中就一定有感應電流 C若閉合電路的一部分導體不做切割磁感線運動，閉合電路中一定沒有感應電流 D當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，閉合電路中一定有感應電流答案：D三、電磁感應現(xiàn)象的應用1.最早的發(fā)電機1831 年圣誕節(jié)前夕，一次科學報告會上，法拉第當眾表演了一個實驗。一個銅盤的軸

10、和銅盤的邊緣分別連在“電流表”的兩端。法拉第搖動手柄使銅盤在磁極之間旋轉，“電流表”的指針隨之擺動。這是最早的發(fā)電機。1.根據(jù)電磁感應現(xiàn)象制成發(fā)電機，它開辟了人類社會的電氣化時代。2.生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等也是根據(jù)電磁感應制造的。發(fā)電機 變壓器 電磁爐 三峽電站一臺發(fā)電機的轉子STSE 法拉第與電氣化時代法拉第出生于英國的一個鐵匠家庭，曾經(jīng)在一家書店當過學徒。1813 年，22 歲的法拉第毛遂自薦，成了著名化學家戴維的助理實驗員。法拉第看到，伏打電池昂貴、產(chǎn)生的電流小，而自然界中有不少天然磁石。如果可以由磁產(chǎn)生電流，就能獲得廉價的電力。他說：“我因為對當時產(chǎn)生電的方法感到不滿意

11、，因此急于發(fā)現(xiàn)磁與感應電流的關系，覺得電學在這條路上一定可以充分發(fā)展。在 10 年的探索中，法拉第遭遇了多次失敗。在他當年的日記中“未顯示作用”“毫無反應”“不行”等詞語，記錄著艱苦的探索歷程。他還認為電磁相互作用是通過介質來傳遞的，并把這種介質叫作“場”，他還以驚人的想象力創(chuàng)造性地用“力線”（即現(xiàn)代物理學中的“磁感線”）形象地描述“場”的物理圖景。法拉第鄙視金錢、地位和權勢。他謙虛、樸實、安于清貧，謝絕了皇家學會會長、皇家研究院院長、倫敦大學教授等職位和頭銜，也不肯接受貴族爵位。課堂練習1.對電流磁效應的對稱性思考或逆向思維，人們提出的問題是（）A摩擦產(chǎn)生熱 B電流產(chǎn)生磁 C靜電感應 D磁體

12、產(chǎn)生電流答案：D2.如圖所示，在垂直于紙面的范圍足夠大的勻強磁場中，有一個矩形線圈abcd，線圈平面與磁場垂直，O1O2是線圈的對稱軸，線圈怎樣運動才能使其產(chǎn)生感應電流（）A線圈向右勻速移動 B線圈向右加速移動 C線圈垂直于紙面向里平動 D線圈繞O1O2軸轉動答案：D3.法拉第最初發(fā)現(xiàn)“電磁感應現(xiàn)象”的實驗情景簡化如圖所示，在正確操作的情況下，得到符合實驗事實的選項是（）A閉合開關的瞬間，電流計指針無偏轉 B閉合開關穩(wěn)定后，電流計指針有偏轉 C通電狀態(tài)下，斷開與電源相連線圈的瞬間，電流計指針有偏轉 D將繞線的鐵環(huán)換成木環(huán)后，閉合或斷開開關瞬間，電流計指針無偏轉 。答案：C4.處于恒定勻強磁場中

13、的閉合線圈，在下列運動狀態(tài)中一定能產(chǎn)生感應電流的是（）A勻速運動 B與磁場發(fā)生相對運動 C切割磁感線運動 D繞垂直磁場的軸翻轉答案：D拓展提高1如圖所示為“研究電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置。如果在閉合開關時發(fā)現(xiàn)靈敏電流計的指針向右偏轉一下，那么合上開關后（）A靈敏電流計指針一直在右邊某一位置保持不動 B線圈A插入線圈B后將滑動變阻器的滑片迅速向右拉時靈敏電流計指針向右偏轉一下 C將線圈A迅速抽出線圈B時，靈敏電流計指針將向右偏轉一下 D線圈A插入線圈B后，將開關斷開，靈敏電流計指針將向右偏轉一下答案：B2.把矩形閉合線圈abcd放在勻強磁場里，線圈平面與磁感線平行，如圖所示。下列能使線圈中產(chǎn)生感應

14、電流的運動是（）A讓線圈沿磁感線方向加速運動 B讓線圈垂直紙面方向勻速運動 C讓線圈以bc邊為軸作勻速轉動 D讓線圈以ab邊為軸作勻速轉動答案：C3.下列說法正確的是（ ）A電容器是一種儲存電荷的裝置 B避雷針是用來防止靜電的 C電感器應用了電流的熱效應 D電磁爐應用了電磁感應現(xiàn)象答案：A、B、D學生針對自主學習內容講解學生補充回答學生思考討論學生思考討論學生閱讀實驗步驟學生觀看實驗視頻并說出實驗現(xiàn)象學生思考討論學生思考討論學生練習學生閱讀課文學生閱讀課文學生練習承接自主學習讓學生參與課堂活動，主動思考本節(jié)課重點內容。，讓學生理解金屬棒AB產(chǎn)生感應電流的條件進一步理解產(chǎn)生感應電流的條件為下面實驗操作順利進行打下基礎鍛煉學生的觀察能力讓學生進一步理產(chǎn)生感應電流的條件鍛煉學生的邏輯思維能力和總結能力鞏固產(chǎn)生感應電流的條件鍛煉學生的自主學習能力體會成功的訣竅是不懈的努力，敏銳的洞察力鞏固本節(jié)的知識課堂小結1.電磁感應的