《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》教學(xué)設(shè)計(jì)

《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析1、教材版本及章節(jié)教材為人教版選修11，第三章第一節(jié)《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》。2、教材內(nèi)容的地位和作用電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅進(jìn)一步推動(dòng)了電磁學(xué)理論的發(fā)展，而且在生產(chǎn)技術(shù)和日常生活中都有著廣泛的應(yīng)用。這部分內(nèi)容是對(duì)前面磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)等知識(shí)的綜合應(yīng)用，同時(shí)也為后面學(xué)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、法拉第電磁感應(yīng)定律等知識(shí)奠定了基礎(chǔ)。在高中物理知識(shí)體系中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象起著承上啟下的重要作用。二、學(xué)情分析1、知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生在之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)、電流的磁效應(yīng)等知識(shí)，對(duì)磁現(xiàn)象有了一定的了解。但對(duì)于磁生電的概念還比較陌生，這是一個(gè)全新的認(rèn)知領(lǐng)域。2、思維能力高中學(xué)生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力和抽象思維能力，但對(duì)于電磁感應(yīng)這種較為抽象的現(xiàn)象，還需要通過(guò)直觀的實(shí)驗(yàn)和形象的解釋來(lái)幫助理解。3、學(xué)習(xí)特點(diǎn)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)往往充滿興趣，喜歡通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。但在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的原理以及將知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)題中時(shí)，可能會(huì)存在一定的困難。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能目標(biāo)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，能說(shuō)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。會(huì)使用線圈、條形磁鐵、靈敏電流計(jì)等器材進(jìn)行簡(jiǎn)單的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)。能識(shí)別電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用實(shí)例，如發(fā)電機(jī)等。2、過(guò)程與方法目標(biāo)通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析歸納能力。通過(guò)探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和科學(xué)思維能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)感受科學(xué)家探索自然規(guī)律的艱辛與偉大，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)的熱情。通過(guò)對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中廣泛應(yīng)用的了解，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)用價(jià)值，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。四、教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。這是理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的核心內(nèi)容，只有明確了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，才能真正理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。2、教學(xué)難點(diǎn)對(duì)磁通量概念的理解以及磁通量變化與感應(yīng)電流產(chǎn)生之間關(guān)系的理解。磁通量是一個(gè)比較抽象的概念，學(xué)生難以直觀地感受，而磁通量的變化與感應(yīng)電流產(chǎn)生之間的關(guān)系更是理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的關(guān)鍵和難點(diǎn)所在。五、教學(xué)方法1、實(shí)驗(yàn)探究法通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察、分析、歸納，探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，這種方法能夠讓學(xué)生親身體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。2、講授法在講解磁通量等抽象概念以及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理時(shí)，需要教師運(yùn)用講授法進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確的講解，幫助學(xué)生理解知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。3、討論法在實(shí)驗(yàn)探究之后，組織學(xué)生進(jìn)行討論，讓學(xué)生各抒己見，交流自己的實(shí)驗(yàn)心得和對(duì)知識(shí)的理解，這樣可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的合作交流能力。六、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）1、趣味小實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入教師拿出一個(gè)自制的小玩具，這個(gè)小玩具是一個(gè)簡(jiǎn)易的小電機(jī)模型，接通電源后，小電機(jī)的軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)。教師提問(wèn)學(xué)生：“這個(gè)小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要電，那電是怎么產(chǎn)生的呢？我們都知道電能生磁，那磁能不能生電呢？”這個(gè)問(wèn)題可以引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲，從而順利地導(dǎo)入新課。（二）新課教學(xué)（30分鐘）1、磁通量概念的講解（8分鐘）教師首先展示一個(gè)帶有均勻磁場(chǎng)的區(qū)域（可以用磁鐵和磁場(chǎng)演示儀來(lái)模擬），然后放入一個(gè)線圈。教師講解：“同學(xué)們，我們現(xiàn)在要引入一個(gè)新的概念——磁通量。磁通量就像是通過(guò)這個(gè)線圈的‘磁感線條數(shù)’?！庇霉奖硎緸閈varPhi=B\cdotS\cdot\cos\theta（這里的\theta是磁場(chǎng)方向與線圈平面法線方向的夾角）。為了讓學(xué)生更好地理解，教師可以改變線圈的面積、磁場(chǎng)的大小以及線圈與磁場(chǎng)的夾角，讓學(xué)生觀察磁通量的變化情況。教師舉例說(shuō)：“就好比陽(yáng)光透過(guò)窗戶照進(jìn)房間，窗戶的面積、陽(yáng)光的強(qiáng)度以及窗戶的朝向都會(huì)影響照進(jìn)房間的陽(yáng)光總量，這里的陽(yáng)光總量就類似于磁通量?！?、探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件（12分鐘）實(shí)驗(yàn)一：條形磁鐵插入和拔出閉合線圈。教師先將靈敏電流計(jì)與閉合線圈連接好，然后將條形磁鐵緩慢插入線圈，讓學(xué)生觀察靈敏電流計(jì)的指針變化。學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有感應(yīng)電流產(chǎn)生。接著教師將條形磁鐵從線圈中緩慢拔出，學(xué)生再次觀察到指針偏轉(zhuǎn)，但方向與插入時(shí)相反。教師提問(wèn)：“同學(xué)們，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，什么發(fā)生了變化呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考是磁通量發(fā)生了變化（磁鐵插入和拔出時(shí)，通過(guò)線圈的磁感線條數(shù)發(fā)生了變化）。實(shí)驗(yàn)二：閉合電路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線。教師將一根導(dǎo)體棒連接在閉合電路中，然后將導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生觀察到靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有感應(yīng)電流產(chǎn)生。教師引導(dǎo)學(xué)生分析：“在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，通過(guò)閉合電路所圍面積的磁通量發(fā)生了變化?！睂?shí)驗(yàn)三：改變線圈中的磁場(chǎng)大小。教師將一個(gè)通電螺線管（用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)）靠近一個(gè)與靈敏電流計(jì)相連的閉合線圈，當(dāng)改變通電螺線管中的電流大小（從而改變磁場(chǎng)大?。r(shí)，學(xué)生觀察到靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。教師再次強(qiáng)調(diào)：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)中也是因?yàn)橥ㄟ^(guò)閉合線圈的磁通量發(fā)生了變化，才產(chǎn)生了感應(yīng)電流。”教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用（10分鐘）教師展示發(fā)電機(jī)的圖片或?qū)嵨锬Ｐ?。講解：“同學(xué)們，發(fā)電機(jī)就是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。我們生活中的電大多都是由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的。”教師再列舉一些其他的應(yīng)用實(shí)例，如電磁感應(yīng)加熱爐等。并且讓學(xué)生討論在生活中還見到過(guò)哪些利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的設(shè)備，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言。（三）課堂練習(xí)（15分鐘）1、基礎(chǔ)練習(xí)下列哪種情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流（）A.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中靜止B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平行于磁感線運(yùn)動(dòng)C.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中垂直于磁感線運(yùn)動(dòng)D.閉合電路整體在磁場(chǎng)中平移答案：C。因?yàn)殚]合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中垂直于磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生了變化，所以能產(chǎn)生感應(yīng)電流，而A選項(xiàng)導(dǎo)體靜止，磁通量不變；B選項(xiàng)平行于磁感線運(yùn)動(dòng)，磁通量不變；D選項(xiàng)閉合電路整體平移，磁通量不變。2、提高練習(xí)一個(gè)面積為S的矩形線圈，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)線圈繞垂直于磁場(chǎng)方向的軸以角速度\omega勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值。答案：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=N\frac{\Delta\varPhi}{\Deltat}，當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)，磁通量的變化率最大。此時(shí)磁通量\varPhi=0，經(jīng)過(guò)很短時(shí)間\Deltat后，磁通量變?yōu)閈varPhi'=BS，則\Delta\varPhi=BS。又因?yàn)榫€圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為\omega，則\Deltat=\frac{\pi}{2\omega}（從磁通量為0到最大的時(shí)間），對(duì)于單匝線圈N=1，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E_{max}=BS\omega。（四）課堂小結(jié)（5分鐘）1、教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容。首先回顧磁通量的概念，強(qiáng)調(diào)磁通量的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度、線圈面積以及二者夾角有關(guān)。然后重點(diǎn)回顧產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。最后回顧電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用實(shí)例，如發(fā)電機(jī)等。2、教師強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)和學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，如對(duì)磁通量概念的理解以及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)要抓住磁通量變化這個(gè)關(guān)鍵因素等。（五