高中物理選擇性必修二第二章-電磁感應-大單元教學課件

《電磁感應》大單元教學人教版高中物理2019選擇性必修二單元基本信息學科物理實施年級高二課程標準模塊第二章電磁感應使用教材人教版選擇性必修第二冊單元名稱電磁感應單元課時8課時一、單元學習主題分析1、主題名稱：電磁感應2主題概述：從運動與相互作用及能量的角度來分析楞次定律；楞次定律的得出運用了歸納推理的科學思維方法；通過探究得出影響感應電流方向的因素；重視理論聯(lián)系實際；注意揭示電磁感應現(xiàn)象的物理本質(zhì)。3主題學情分析：學生在必修第三冊已經(jīng)學習了電磁感應、感應電流的產(chǎn)生條件，本章要求學生能夠從實驗的表象中歸納出共同特征，要求學生有極強的推理和歸納能力。電磁感應涉及牛頓運動定律、功、動能定理、直流電路、磁場和能量守恒等多個知識點，對學生的理解能力、分析綜合能力要求較高。4學習條件支持：實驗器材齊全，演示實驗全部可做二、單元學習目標設計單元學習目標：1、探究影響感應電流方向的因素，理解楞次定律2、通過實驗，理解法拉第電磁感應定律3、通過實驗，了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應用。教學內(nèi)容核心素養(yǎng)于科學方法、跨學科概念的體現(xiàn)感應電流產(chǎn)生的條件歸納推理、質(zhì)疑創(chuàng)新、科學論證、模型建構(gòu)、因果解釋楞次定律科學探究、歸納推理、效果阻礙原因等跨學科概念法拉第電磁感應定律實驗探究、科學推理、變化與變化率的跨學科概念渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動因果解釋、能量的轉(zhuǎn)化與守恒互感和自感科學探究、控制變量、能量的轉(zhuǎn)化與守恒，結(jié)構(gòu)與功能、特殊與一般的跨學科概念三、各課時學習目標學習目標解析第一課時歸納總結(jié)感應電流產(chǎn)生的一般條件通過實驗探究、分析歸納、小組合作展示等方式，探究感應電流產(chǎn)生的條件，基于科學實驗證據(jù)進行分析、論證、解釋。發(fā)展學生的科學建模和論證能力，形成正確的科學觀念。通過模型建構(gòu)過程，核心就模型的比較，發(fā)展學生對科學本質(zhì)的認識。第二課時從磁通量變化的角度探究感應電流的方向引導學生對實驗現(xiàn)象進行分類和歸納，提升學生對實驗結(jié)果定性分析的能力。通過分析討論，找到感應電流的磁場這個重要的物理量，發(fā)展了學生尋找物理量間關(guān)聯(lián)的能力，提高了分析論證及歸納的能力。通過從能量角度分析感應電流的方向，提升學生電磁感應中的能量觀念第三課時從磁通量變化的快慢得出感應電動勢的大小通過討論明確感應電動勢比感應電流更能體現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)，能夠區(qū)分Φ，ΔΦ、ΔΦ/Δt的物理意義，通過尋找感應電動勢大小與ΔΦ/Δt的關(guān)系，提升學生對變化與變化率這一塊學科概念的理解第四課時能運用電磁感應知識分析渦流、自感等生活中的電磁感應現(xiàn)象通過對自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象的實驗探究，學生經(jīng)歷探究實驗的設計過程，學會選擇合理的實驗方案進行探究實驗，體會自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象的特例，電慣性本質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化與守恒在電磁學中的體現(xiàn)四、各課時任務設計及學習活動第一課時:感應電流產(chǎn)生的條件任務1模擬法拉第發(fā)現(xiàn)感應電流實驗裝置，如圖所示。設計方案嘗試用多種方式在線圈中產(chǎn)生感應電流。分析每種方式產(chǎn)生感應電流的原因.任務2產(chǎn)生感應電流的條件是什么？第二課時：探究感應電流的方向任務1電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和流經(jīng)它的電流方向的關(guān)系任務2第二課時：探究感應電流的方向任務3：楞次定律誰在阻礙？阻礙什么？如何阻礙？能否阻止？為何阻礙？任務4：從能量守恒的角度看楞次定律任務5：楞次定律的應用例1明確研究的對象是哪一個閉合導體回路。確定原磁場的方向。原磁場可以是磁體形成的，也可以是電流形成的。判斷穿過閉合導體回路的磁通量如何變化，這是產(chǎn)生感應電流的必要條件。根據(jù)楞次定律確定感應電流所產(chǎn)生的磁場方向。運用安培定則，根據(jù)感應電流的磁場方向確定感應電流的方向例2除了課本上的解答，還有哪些方法可以形成逆時針方向的感應電流？四、各課時任務設計及學習活動第二課時：探究感應電流的方向任務6：右手定則楞次定律與右手定則的比較第三課時:法拉第電磁感應定律任務1影響感應電流大小的因素有哪些？任務2感應電動勢的有無與？有關(guān)，與？無關(guān)任務3電路中的線圈相當于？線圈導線的電阻相當于？任務4：導線切割產(chǎn)生的感應電動勢從研究對象的角度比較兩個表達式的區(qū)別與聯(lián)系任務5：電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力圖中導體棒中的自由電荷可以認為是正電荷，隨導體棒運動受到的洛倫茲力向哪個方向？自由電荷如何運動？導體棒一直運動下去，自由電荷是否一直沿著導體棒運動？為什么導體棒哪一端電勢比較高？如果沒有外力，導體棒將如何運動？能量是如何轉(zhuǎn)化的？四、各課時任務設計及學習活動第四課時：渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動任務1麥克斯韋對感生電場的認識任務2電子感應加速器的原理任務3渦流及其成因任務4：渦流的熱效應應用與防止任務5：渦流的機械效應電磁阻尼和電磁驅(qū)動互感和自感任務1：通電自感改變線圈和燈泡的規(guī)格，觀察燈泡的明暗情況任務2：斷電自感改變線圈和燈泡的規(guī)格，哪種情況燈泡會閃亮一下之后再熄滅1.有一靈敏電流計，當電流從它的正接線柱流入時，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)．現(xiàn)把它與一個線圈串聯(lián)，將磁體從線圈上方插入或拔出，如圖所示．請完成下列填空：

(1)圖甲中靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向為(選填“偏向正接線柱”或“偏向負接線柱”)．(2)圖乙中磁體下方的極性是________(選填“N極”或“S極”)．(3)圖丙中磁體的運動方向是________(選填“向上”或“向下”)．(4)圖丁中線圈從上向下看的電流方向是(選填“順時針”或“逆時針”)．

S極向上偏向正接線柱逆時針2、現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈、線圈、電流計及開關(guān)如下圖連接。在開關(guān)閉合、線圈放在線圈中的情況下，某同學發(fā)現(xiàn)當他將滑線變阻器的滑動端向左加速滑動時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以判斷（）A．線圈向上移動或滑動變阻器的滑動端向右加速滑動都能引起電流計指針向左偏轉(zhuǎn)B．線圈中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān)，都能引起電流計指針向右偏轉(zhuǎn)C．滑動變阻器的滑動端勻速向左或勻速向右滑動，都能使電流計指針靜止在中央D．因為線圈、線圈的繞線方向未知，故無法判斷電流計指針偏轉(zhuǎn)的方向

BD4.如圖所示，閉合矩形線圈abcd與長直導線MN在同一平面內(nèi)，線圈的ab、dc兩邊與直導線平行，直導線中有逐漸增大，但方向不明的電流，則(

)

A.可知道線圈中的感應電流方向B.可知道線圈ab、de兩邊所受的磁場力的方向C.可知道整個線圈所受的磁場力的方向D.無法判斷線圈中的感應電流方向，也無法判斷線圈所受磁場力的方向BC5.如圖所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內(nèi)沿順時針方向做勻速圓周運動，現(xiàn)加一豎直向上的磁感應強度均勻減小的磁場，則(

)

A.小球速度變大 B.小球速度變小C.小球速度不變

D.小球速度可能變大也可能變小B6.如圖所示是法拉第制作的世界上第一臺發(fā)電機的模型原理圖．把一個半徑為r的銅盤放在磁感應強度大小為B的勻強磁場中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上．兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸．G為靈敏電流計．現(xiàn)使銅盤按照圖示方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法正確的是(

)

A.C點電勢一定低于D點電勢B.圓盤中產(chǎn)生的感應電動勢大小為Bωr2C.電流計中的電流方向為由a到bD.銅盤不轉(zhuǎn)動，所加磁場磁感應強度均勻減小，則銅盤中產(chǎn)生順時針方向的感應電流(從左向右看)AD

8.現(xiàn)代汽車中有一種防抱死系統(tǒng)(簡稱ABS)，該系統(tǒng)有一個自動檢測車速的裝置，用來控制車輪的轉(zhuǎn)動，其原理如圖所示，鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動，右側(cè)緊靠有一個繞有線圈的條形磁體，磁體的左端是S極，右端是N極，M是一個電流檢測器．當車輪帶動齒輪轉(zhuǎn)動時，這時由于鐵齒靠近或離開線圈時，使穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，導致線圈中產(chǎn)生了感應電流．這個脈沖電流信號經(jīng)放大后去控制制動系統(tǒng)，可有效地防止車輪制動時被抱死．在齒A從圖示位置順時針轉(zhuǎn)到虛線位置過程中，M中的感應電流方向為(

)

A.一直從右向左 B.一直從左向右C.先從右向左，后從左向右 D.先從左向右，后從右向左

D五、單元學習評價設計評價內(nèi)容1理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反應。會用楞次定律判斷感應電流的方向，理解右手定則，知道右手定則是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。會用右手定則判斷感應電流方向。經(jīng)歷推理分析得出楞次定律的過程，體會歸納推理的方法，經(jīng)歷實驗探究得出楞次定律的過程，提升科學探究的能力。2通過實驗理解法拉第電磁感應定律，知道e等于BLV3SA塔是法拉第電磁感應定律的一種特殊形式，會用法拉第電磁感應定律在具體情境中分析求解有關(guān)。經(jīng)歷分析推理得出法拉第電磁感應定律的過程，體會用變化率定義物理量的方法，經(jīng)歷推理得出e等于BLV3F的過程，體會矢量分解的方法。知道e等于德爾塔Y比德爾塔T與e等于BLV3SID的內(nèi)在聯(lián)系，感悟事物的共性與個性的關(guān)系，體會辯證唯物主義的方法和觀點了解感生電場，知道感生電動勢產(chǎn)生的原因，會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小。3通過實驗了解渦流現(xiàn)象，知道渦流是怎樣產(chǎn)生的，了解渦流現(xiàn)象的利用和危害，通過對渦流實例的分析，了解渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應用，了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動。4通過實驗了解互感與自感現(xiàn)象，會用自感與互感解釋簡單的電磁現(xiàn)象，知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象是磁場能變化的一種表現(xiàn)。會從法拉第電磁感應定律的視角，認識自感現(xiàn)象，了解自感系數(shù)，體會推理分析的科學思維方法。知道互感現(xiàn)象與自感現(xiàn)象的防止與利用五、單元學習評價設計評價指標1教學思想，體現(xiàn)立德樹人思想，課程理念先進2教學目標明確，內(nèi)容有助于核心素養(yǎng)形成，教學流程合理3教學方法得當，學生參與活動態(tài)度好，廣度大，有一定深度,教學氛圍活躍度高4教學效果顯著，目標達成，實現(xiàn)育人功能。5教師學科素養(yǎng)、教學技能完善評價方法繪制每節(jié)課的思維導圖，檢測題正確率80%以上，能重復實驗過程并能講解原理。六、單元作業(yè)設計作業(yè)以生活應用，基礎(chǔ)題型的靈活多變的角度，與課堂例題互相補充1.磁力剎車是游樂場中過山車采用的一種新型剎車裝置，比靠摩擦力剎車更穩(wěn)定．如圖為該新型裝置的原理圖(從后面向前看)，過山車的兩側(cè)裝有銅片，停車區(qū)的軌道兩側(cè)裝有強力磁鐵，當過山車進入停車區(qū)時，銅片與磁鐵的相互作用能使過山車很快停下來．下列說法正確的是(

)A．磁力剎車利用了電流的磁效應B．磁力剎車屬于電磁驅(qū)動現(xiàn)象C．磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化成內(nèi)能D．過山車的質(zhì)量越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車阻力越大C【解析：磁力剎車過程會產(chǎn)生渦流，屬于電磁感應現(xiàn)象，并非電流的磁效應，也不屬于電磁驅(qū)動現(xiàn)象，選項A、B錯誤；磁力剎車的過程中，銅片穿過磁鐵時產(chǎn)生渦流，在磁場中受到安培力作用，阻礙過山車的運動，故磁力剎車的過程中動能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項C正確；過山車的速度越大，進入停車區(qū)時由電磁作用引起的剎車阻力越大，與質(zhì)量無關(guān)，選項D錯誤．】2.如圖，邊長L＝20cm的正方形線框abcd共有10匝，靠著墻角放著，線框平面與地面的夾角α＝30°.該區(qū)域有磁感應強度B＝0.2T、水平向右的勻強磁場．現(xiàn)將cd邊向右拉動，ab邊經(jīng)0.1s著地．在這個過程中線框中產(chǎn)生的感應電動勢的大小與感應電流的方向分別是(

)A．0.8V方向為adcbB．0.8V方向為abcdC．0.4V方向為adcbD．0.4V方向為abcdC【解析：初狀態(tài)的磁通量Φ1＝BSsinα，末狀態(tài)的磁通量Φ2＝0，根據(jù)法拉第電磁感應定律得：E＝nΔt(ΔΦ)＝nt(BSsinα)＝10×0.1(0.2×0.22×0.5)V＝0.4V，根據(jù)楞次定律可知，感應電流的方向為adcb，故C正確．】3．如圖所示，螺線管與靈敏電流計相連，磁體從螺線管的正上方由靜止釋放，向下穿過螺線管．下列說法正確的是(

)A．電流計中的電流先由a到b，后由b到aB．a(chǎn)點的電勢始終低于b點的電勢C．磁體減少的重力勢能等于回路中產(chǎn)生的熱量D．磁體剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度D【解析：在磁體進入螺線管的過程中，穿過螺線管的磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感應電流由b經(jīng)電流計流向a；在磁體穿出螺線管的過程中，磁通量減小，且方向向下，由楞次定律可知，感應電流由a經(jīng)電流計流向b，則a點電勢先低于b點電勢，后高于b點電勢，故A、B錯誤；磁體減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和磁體的動能，故C錯誤；磁體剛離開螺線管時，由楞次定律的“來拒去留”結(jié)論可知，磁體受到向上的安培力，則磁體受到的合外力小于重力，即磁體剛離開螺線管時的加速度小于重力加速度，故D正確．】4．如圖所示的電路中，三個相同的燈泡a、b、c和電感線圈L1、L2與直流電源連接，電感線圈的電阻忽略不計，開關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有(

)A．a(chǎn)先變亮，然后逐漸熄滅B．b先變亮，然后逐漸熄滅C．c先變亮，然后逐漸熄滅D．b、c逐漸熄滅AD【解析：如圖所示，開關(guān)S閉合時，流過電感L1的電流等于流過b、c燈的電流之和，流過電感L2的電流等于流過c燈的電流；斷開開關(guān)S的瞬間，流過電感的電流突然減小，三個燈泡均處于回路中，且流過燈泡a的電流等于流過燈泡b、c的電流之和，流過b、c燈泡的電流逐漸減小，故燈泡