《磁生電的探索》教學(xué)設(shè)計

<<磁生電的探索>>教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1、知識和技能⑴知道什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；⑵能根據(jù)實驗事實歸納產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件；⑶會運用產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件判斷具體實例中有無感應(yīng)電流；2、情感、態(tài)度和價值觀⑴通過對物理學(xué)中對稱美、簡潔美的介紹賞析，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展，起到“以美啟真”的作用。⑵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；⑶介紹法拉第不怕困難，頑強奮戰(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；教學(xué)重點：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件教學(xué)難點：正確理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。教學(xué)儀器：電池組，電鍵，導(dǎo)線，大磁針，矩形線圈，碲形磁鐵，條形磁鐵，原副線圈，演示用電流表等。教學(xué)過程：一、教學(xué)引入：在磁可否生電這個問題上，英國物理學(xué)家法拉第堅信，電與磁決不孤立，有著密切的聯(lián)系。為此，他做了許多實驗，把導(dǎo)線放在各種磁場中想得到電流需要一定的條件，他以堅韌不拔的意志歷時10年，終于找到了這個條件，從而開辟了物理學(xué)又一嶄新天地。二、教學(xué)內(nèi)容1、磁通量復(fù)習(xí)：磁感應(yīng)強度的概念引入：教師：我們知道，磁場的強弱（即磁感應(yīng)強度）可以用磁感線的疏密來表示。如果一個面積為的面垂直一個磁感應(yīng)強度為的勻強磁場放置，則穿過這個面的磁感線的條數(shù)就是確定的。我們把與的乘積叫做穿過這個面的磁通量。（1）定義：面積為，垂直勻強磁場放置，則與乘積，叫做穿過這個面的磁通量，用Φ表示。（2）公式：（3）單位：韋伯（Wb）1Wb=1T·m2磁通量就是表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。注意強調(diào)：①只要知道勻強磁場的磁感應(yīng)強度和所討論面的面積，在面與磁場方向垂直的條件下（不垂直可將面積做垂直磁場方向上的投影。）磁通量是表示穿過討論面的磁感線條數(shù)的多少。在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過面的凈磁感線條數(shù)的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大小。如果用公式來計算磁通量，但是只適合于勻強磁場。②磁通量是標(biāo)量，但是有正負(fù)之分，磁感線穿過某一個平面，要注意是從哪一面穿入，哪一面穿出。2、內(nèi)容引入：奧斯特實驗架起了一座連通電和磁的橋梁，此后人們對電能生磁已深信不疑，但磁能否生電呢？在磁可否生電這個問題上，英國物理學(xué)家法拉第堅信，電與磁決不孤立，有著密切的聯(lián)系。為此，他做了許多實驗，把導(dǎo)線放在各種磁場中想得到電流需要一定的條件，他以堅韌不拔的意志歷時10年，終于找到了這個條件，從而開辟了物理學(xué)又一嶄新天地。3、實驗演示實驗1：學(xué)生實驗——導(dǎo)體在磁場中切割磁力線的運動觀察現(xiàn)象：AB做切割磁感線運動，可見電流表指針偏轉(zhuǎn)。學(xué)生得到初步結(jié)論：當(dāng)閉合回路中的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運動時，電路中有了電流?，F(xiàn)象分析：如圖1導(dǎo)體不切割磁力線時，電路中沒有電流；而切割磁力線時閉合電路中有電流?；貞洿磐慷x（師生討論）對閉合回路而言，所處磁場未變，僅因為AB的運動使回路在磁場中部分面積變了，使穿過回路的磁通變化，故回路中產(chǎn)生了電流。設(shè)問：那么在其它情況下磁通變化是否也會產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？實驗2：演示實驗——條形磁鐵插入線圈觀察提問：A、條形磁鐵插入或取出時，可見電流表的指針偏轉(zhuǎn)。B、磁鐵與線圈相對靜止時，可見電流表指針不偏轉(zhuǎn)?，F(xiàn)象分析：（師生討論）對線圈回路，當(dāng)線圈與磁鐵有沿軸線的相對運動時，所處磁場因磁鐵的遠(yuǎn)離和靠近而變化，而未變，故穿過線圈的磁通變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而當(dāng)磁鐵不動時，線圈處，不變，故無感應(yīng)電流。實驗3：演示實驗——關(guān)于原副線圈的實驗演示實驗觀察：移動變阻器滑片（或通斷開關(guān)），電流表指針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)A中電流穩(wěn)定時，電流表指針不偏轉(zhuǎn)。現(xiàn)象分析：對線圈，滑片移動或開關(guān)通斷，引起A中電流變，則磁場變，穿過B的磁通變，故B中產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)A中電流穩(wěn)定時，磁場不變，磁通不變，則B中無感應(yīng)電流。教師總結(jié)：不同的實驗，其共同處在于：只要穿過閉合回路的磁通量的變化，不管引起磁通量變化的原因是什么，閉合電路中都有感應(yīng)電流產(chǎn)生。結(jié)論：無論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路就有電流產(chǎn)生，這種利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。4總結(jié)：⑴磁生電的條件：穿過閉合回路中的磁通量發(fā)生變化時，該回路中就有電流產(chǎn)生⑵電磁感應(yīng)現(xiàn)象：因磁通量變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。⑶感應(yīng)電流：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。5課堂練習(xí)⑴矩形線圈ABCD位于通電長直導(dǎo)線附近如圖，線圈與導(dǎo)線在同一個平面，且線圈的兩條邊與導(dǎo)線平行。在這個平面內(nèi)，線圈遠(yuǎn)離導(dǎo)線移動時，線圈中有沒有感應(yīng)電流？線圈和導(dǎo)線都不動，當(dāng)導(dǎo)線中的電流逐漸增大或減小時，線圈中有沒有感應(yīng)電流？為什么？⑵如圖所示，一閉合線圈上接著一理想電壓表，在一區(qū)域較大勻強磁場中運動，問回路中是否有電流？電壓表是否會有讀數(shù)（）Ａ．無，有Ｂ．有，無Ｃ．無，無Ｄ．有，有7、回顧歷史，感受勇于探索科學(xué)真理的科學(xué)精神[歷史的回顧]⑴奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭開了關(guān)于電和磁之間聯(lián)系的研究序幕，普遍引起了這種對稱的思考：能不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生出電流？⑵菲涅耳（A.J.Fresnel，1788—1827，法國物理學(xué)家）的貢獻(xiàn)：在奧斯特公布他的發(fā)現(xiàn)不久，菲涅耳就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里，能夠成功地由磁產(chǎn)生出電。但是當(dāng)其他科學(xué)家按照這樣做時，卻沒能產(chǎn)生出電，但是菲涅耳的這一發(fā)現(xiàn)卻啟發(fā)了安培于1821年著手于這一方面的探索。⑶安培（A.M.Ampere,1775—1836），法國學(xué)家安培設(shè)計了這樣一個實驗：他將一個多匝線圈固定在豎直平面上，在這個線圈的內(nèi)部的同一豎直平面懸掛一個可以轉(zhuǎn)動的閉合線圈。他設(shè)想，當(dāng)固定線圈中通以強電流時，懸掛的閉合線圈中也會產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性；這時如果用一個強磁鐵接近它，就會使中間的可動線圈轉(zhuǎn)動起來。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)行實驗，所以未能探測到這種現(xiàn)象。⑷科拉頓（D.Colladen，1802—1892）：瑞士物理學(xué)家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動，試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對電流計的指針產(chǎn)生影響，他用一根很長的導(dǎo)線把螺線管和電流計連接起來，并把電流計放在隔壁的房間里。實驗時，他將磁鐵分別插入和拔出螺線管，然后再跑到隔壁房間觀察電流計的擺動情況。但不管他跑的多快，始終沒有看到電流計的偏轉(zhuǎn)。⑸亨利（J.Henri,1797—1878):美國物理學(xué)家亨利在研究繞有不同長度導(dǎo)線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時，把一個線圈和電流計相連，將線圈放在蹄形磁鐵的兩極間，當(dāng)他給電磁鐵通電時，電流計指針開始擺動；斷開電源時，電流計指針又向相反方向擺動。由于新學(xué)期的開始，他不得不中止進(jìn)一步的研究，因而錯過了發(fā)表這一成果的時機。⑹法拉第（M.Farad1791—1867）英國物理學(xué)家法拉第自1821年就開始