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高二新人教版物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象教學(xué)設(shè)計(jì)方案
《電磁感應(yīng)現(xiàn)象》是高中物理課程，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。物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象教學(xué)設(shè)計(jì)為大家詳細(xì)講解了高二物理上冊(cè)第三章知識(shí)點(diǎn)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象?，請(qǐng)大家認(rèn)真學(xué)習(xí)。
教材分析
?本節(jié)內(nèi)容揭示了磁和電的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)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)。
教材中對(duì)法拉第堅(jiān)信磁能生電，并歷經(jīng)十年的不懈努力，最后終于發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)規(guī)律的物理學(xué)史料的介紹，是一個(gè)很好的德育切入點(diǎn)，同時(shí)也體現(xiàn)了教材對(duì)學(xué)生人文思想和科學(xué)精神的熏陶。
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電學(xué)部分的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，尤其是為邁克爾·法拉第(Michael Faraday，公元1791～公元1867)電磁感應(yīng)定律和楞次定律的學(xué)習(xí)提供了鋪墊。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)不僅在科學(xué)和實(shí)踐上具有重要意義，而且其指導(dǎo)思想以及發(fā)現(xiàn)過(guò)程中表現(xiàn)出的科學(xué)態(tài)度與意志力對(duì)學(xué)生有重要的啟迪與和教育，這些在教學(xué)中有意識(shí)地加以體現(xiàn)。
學(xué)情分析
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(wèn)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(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)生問(wèn)題、協(xié)作交流等學(xué)習(xí)方法，從而解決問(wèn)題得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件的結(jié)論。
教法分析
為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，本節(jié)課采用“實(shí)驗(yàn)-探究”教學(xué)法，用環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題將探究活動(dòng)層層深入，最終師生共同得出探究結(jié)論。
教學(xué)目標(biāo)
(1)? ? 知道磁通量的定義，知道磁通量的國(guó)際單位，知道公式 的適用條件，會(huì)用公式計(jì)算。
(2)? ? 知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
(3)? ? 理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
(4)? ? 運(yùn)用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件解決簡(jiǎn)單問(wèn)題。
過(guò)程與方法：
(1)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方法探究的能力。
(2)啟發(fā)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從中分析歸納通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件。
(3)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的觀察和分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析問(wèn)題、總結(jié)規(guī)律的能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀：
(1)? ? 培養(yǎng)合作競(jìng)爭(zhēng)的精神。
(2)通過(guò)“磁生電”的物理學(xué)史學(xué)習(xí)使學(xué)生感悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛和辯證的思維方法。
教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
本節(jié)重要知識(shí)點(diǎn)，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，關(guān)鍵是要采用相應(yīng)的教學(xué)手段讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中自己得出結(jié)論。
教學(xué)過(guò)程
新課引入
電帶給了我們光明、溫暖與快樂(lè)，世界沒(méi)有了電，人類將會(huì)怎樣今年春節(jié)，南方大部分城市特別是湖南、貴州等城市的人們深切的體會(huì)到了電能的重要性。那里的人們不僅僅要應(yīng)對(duì)黑暗，還要面對(duì)零下幾度的風(fēng)雪寒冷……對(duì)于現(xiàn)在的人類來(lái)說(shuō)，一旦失去了電，也許比失去光陰還要可怕。當(dāng)我們現(xiàn)在盡情享受電燈、電視……這一切現(xiàn)代文明的時(shí)候，我們有沒(méi)有想過(guò)電是從而來(lái)呢今天我們要學(xué)習(xí)新的一章，研究磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生電流的——電磁感應(yīng)。
創(chuàng)設(shè)情景引入新課
教師 ：我們前面學(xué)習(xí)了電流、磁場(chǎng)，電流周圍是否存在磁場(chǎng)?那位物理學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象?(展示奧斯特的頭像)，18世紀(jì)末意大利解剖學(xué)家加戈尼發(fā)現(xiàn)電流后，人們?cè)诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間都不知道電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象有什么聯(lián)系，直到1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)現(xiàn)象。奧斯特的發(fā)現(xiàn)結(jié)束了電與磁分別研究的歷史，首次把電與磁聯(lián)系起來(lái)，宣告了電磁學(xué)的誕生，為電磁學(xué)的統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)，開(kāi)創(chuàng)了電磁學(xué)研究的新時(shí)代。
教師? 我們回憶一下奧斯特試驗(yàn)：奧斯特的實(shí)驗(yàn)就是在通電直導(dǎo)線下面放一個(gè)小磁針，發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。為什么磁針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)呢
學(xué)生：電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)
教師：， 我們都知道了電流能產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)那我們自然就會(huì)想到一個(gè)問(wèn)題——
學(xué)生：磁場(chǎng)可不可以產(chǎn)生電流?
教師：奧斯特揭開(kāi)了關(guān)于電與磁聯(lián)系的研究的序幕，普遍引起了這種對(duì)稱性的思考：能不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生出電流來(lái)?
教師：人們將利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)。我們這節(jié)課來(lái)探究產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件——電磁感應(yīng)現(xiàn)象
教師：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。
一 磁通量
教師：為了研究問(wèn)題方便，我們首先學(xué)習(xí)一個(gè)新的描述磁場(chǎng)的物理量，描述的是空間某一面的磁場(chǎng)情況
教師：根據(jù)字面意思，我們可得知磁-通-量-穿過(guò)磁感線的多少
教師：我們來(lái)看定義：設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中有一個(gè)與磁場(chǎng)方向垂直的平面S，我們定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積叫做穿過(guò)這個(gè)面的磁通量。磁通量用大小的Φ表示? Φ=BS。這個(gè)公式指的面積是與磁場(chǎng)方向垂直的面積，我們也可以稱為有效面積。如果某面與磁場(chǎng)方向不垂直呢?
我們?nèi)∶娣e垂直方向的投影
學(xué)生：
教師：磁通量的單位是韋伯? Wb=1T.m2? ?標(biāo)量
教師：我想問(wèn)個(gè)問(wèn)題，如果我想改變通過(guò)某面的磁通量，你們根據(jù)他的定義式，可以想出那些方法呢?
教師：現(xiàn)在我們明確了，磁通量的改變有3個(gè)方法：一個(gè)是垂直于磁感線的面積一個(gè)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;面積磁感應(yīng)強(qiáng)度同時(shí)改變
練習(xí)：矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，沿水平向右運(yùn)動(dòng)，線框內(nèi)有無(wú)磁通量的變化?如果線框繞cd邊轉(zhuǎn)動(dòng)呢，線框內(nèi)有無(wú)磁通量的變化?2、面積相同的線圈，在磁場(chǎng)的不同位置，很明顯磁感線的疏密不同，哪個(gè)線圈的磁通量比較大呢?
二探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件
教師：電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)了整個(gè)歐洲，許多物理學(xué)家紛紛探索怎樣用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流。但是在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，并沒(méi)有預(yù)期的結(jié)果。一些人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是，將磁體放在導(dǎo)線旁，然后檢驗(yàn)導(dǎo)線中是否有電流產(chǎn)生。你們認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)會(huì)不會(huì)有電流產(chǎn)生?
學(xué)生：沒(méi)有
教師：我們演示一下，觀察指針有沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)
教師：指針沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，回憶初中的知識(shí)，為什么靈敏電流計(jì)的指針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)?
學(xué)生：沒(méi)有切割磁感線
教師：我來(lái)演示一下
教師：閉合回路中產(chǎn)生了電流，靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。我們來(lái)總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
學(xué)生：切割磁感線就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流
教師：好，單獨(dú)的一段導(dǎo)體嗎?
學(xué)生：閉合回路中的導(dǎo)體
教師：我將這個(gè)現(xiàn)象歸納一下，閉合電路中導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流。我將示意圖畫出來(lái)了
教師： 19世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家法拉第也同樣開(kāi)始了這一探索工作從1821年開(kāi)始他就著手于電磁方面的研究。他的日記里記載了多次實(shí)驗(yàn)，法拉第不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一次次的失敗一次次的改進(jìn)，他的日記上寫下了“用磁生電”作為他的奮斗目標(biāo)。他經(jīng)過(guò)十年堅(jiān)持不懈地努力終于，在1831年8成功地發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在這期間他做了上百次的實(shí)驗(yàn)。我們看其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)1831年9月24日，,法拉第在兩條磁棒的N、S極之間放上一條帶有線圈的圓鐵棒,線圈與一檢流計(jì)連接。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)圓鐵棒接觸N、S極和脫離N、S極時(shí),檢流計(jì)的指針就會(huì)偏轉(zhuǎn)。
教師：我們來(lái)做一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)，看看是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
法拉第做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)后，他就思考有沒(méi)有其他的方式同樣能閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流呢?
同學(xué)們現(xiàn)在你們的面前有一個(gè)條形磁鐵，線圈，靈敏電流計(jì)，你們討論一下，有沒(méi)有什么方法同樣使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流?大家可以討論一下
教師：現(xiàn)在這些儀器放在你們的面前，分組實(shí)驗(yàn)
教師：好，那位同學(xué)分享一下您們組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程
學(xué)生：可能移動(dòng)條形磁鐵或者移動(dòng)通電線圈
教師：他的這個(gè)操作很明顯閉合回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。將磁鐵靜止放在通電線圈中，指針會(huì)不會(huì)發(fā)生變化?
學(xué)：不會(huì)
教師：不管是線圈動(dòng)還是磁體動(dòng)，都線圈與磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)
教師：現(xiàn)象歸納為運(yùn)動(dòng)的磁體
教師：法拉第繼續(xù)思考：磁鐵是不是必須的呢?條形磁鐵的磁場(chǎng)與那個(gè)帶電體的磁場(chǎng)相似?
教師：我們可不可用通電螺線管來(lái)代替條形磁鐵呢?我們來(lái)看法拉第的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)圖有兩個(gè)螺線管，AB，A與電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連，B與靈敏電流計(jì)相連，將另一個(gè)通電螺線管代替了條形磁鐵
教師：我們?cè)鯓硬僮髂軐?shí)線圈B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生呢?大家討論一下
教師: 那位同學(xué)來(lái)動(dòng)手操作一下，如何才可以使靈敏電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
學(xué)生將B相對(duì)于A運(yùn)動(dòng)
教師：很好，通電螺線管B相當(dāng)于條形磁鐵，很明顯靈敏電流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，我們知道通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)相當(dāng)于條形磁鐵，這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我們也可以總結(jié)為：運(yùn)動(dòng)的磁鐵
教師：通電螺線管與線圈二者相對(duì)靜止，有沒(méi)有可能也產(chǎn)生感應(yīng)電流呢?
教師：那位學(xué)生上來(lái)操作一下
學(xué)生：改變滑動(dòng)變阻器或斷開(kāi)閉合開(kāi)關(guān)
教師：斷開(kāi)閉合開(kāi)關(guān)，我們可以總結(jié)為什么的變化?電流的變化
教師：還有別的方法嗎?這里還有個(gè)滑動(dòng)變阻器，那位同學(xué)來(lái)操作以下?
教師：看到靈敏電流計(jì)有什么現(xiàn)象?
教師：我們將這個(gè)現(xiàn)象總結(jié)為變化的電流
教師：運(yùn)動(dòng)的磁體和變化的電流也就是變化的磁場(chǎng)
教師：1831年11月，法拉第向皇家學(xué)會(huì)提交了報(bào)告“電磁感應(yīng)”，概括了可以產(chǎn)生感應(yīng)電流的幾種類型：變化的電流、變化的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體
教師：這是我們實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)歸納，物理規(guī)律往往都有普適簡(jiǎn)潔之美，咱們這些現(xiàn)象的總結(jié)好像作為規(guī)律多了些
教師：我們看看能不能找出這些現(xiàn)象中的共性呢
教師：變化的電流、運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體、變化的磁場(chǎng)、變化的恒定電流其實(shí)都是閉合回路中磁場(chǎng)的變化，也就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化
教師：我們繼續(xù)看導(dǎo)線切割磁感線的示意圖。閉合回路的什么量的變化產(chǎn)生感應(yīng)電流?
學(xué)生：面積變化
教師：一個(gè)閉合回路種面積的變化，一個(gè)是磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化產(chǎn)生電流，我們能不能再簡(jiǎn)練一些，用一個(gè)物理量來(lái)描述一下呢?
學(xué)生：磁通量
教師：非常好，電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。磁通量的變化有三種情況：磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，面積的變化，二者同時(shí)變化
電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)公開(kāi)演示后，一位貴婦人曾問(wèn)到：“您這發(fā)現(xiàn)有什么用處”法拉第幽默地回答：“一個(gè)剛剛出生的嬰兒有什么用呢?僅僅過(guò)了半個(gè)世紀(jì)這個(gè)嬰兒變成一個(gè)健碩的巨人，電磁感應(yīng)現(xiàn)象推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，為電能的利用做出了巨大的貢獻(xiàn)，它不僅人類帶來(lái)了光明和溫暖，而且預(yù)示著世界第二次科技革命——電氣化時(shí)代的到來(lái)。
教師：我們看幾個(gè)練習(xí)
四：電磁感應(yīng)的應(yīng)用
地磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流實(shí)驗(yàn)
環(huán)保手電筒
五 ：了解法拉第
教師：課下我給大家留了作業(yè)，請(qǐng)大家找一些關(guān)于法拉第的資料。那位同學(xué)和大家分享一下?
小結(jié)：學(xué)生總結(jié)本節(jié)課心得
物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象教學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是這些，課后還有高二物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象同步練習(xí)題請(qǐng)同學(xué)們及時(shí)練習(xí)。
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