第二章《电磁感应》大单元整体教学设计-【大单元教学】(人教版2019选择性必修第二册)

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名称 第二章《电磁感应》大单元整体教学设计-【大单元教学】(人教版2019选择性必修第二册)
格式 docx
文件大小 2.6MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2024-03-02 19:38:00

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《电磁感应》大单元整体教学设计
单元教学课题 高中物理选择性必修2 第二章《电磁感应》 学科 物理 年级 高二
单元 电磁感应 授课人 你的姓名
单元内容 本单元教学内容:本章共4节,本单元内容在必修第三册已经电磁感应现象与感应电流的产生条件的此基础上,从楞次定律开始,进一步研究电磁感应的规律。第1节通过实验探究影响感应电流方向的因素,阐述楞次定律的内容,这是从感应电流角度来认识电磁感应现象,是认识电磁感应现象的第一个阶段。 第2节“法拉第电磁感应定律”从感应电流深入到感应电动势来理解电磁感应现象,这是第二个阶段,它的核心内容是法拉第电磁感应定律E= 第3节介绍了涡流、电磁阻尼和电磁驱动。与前面研究电路中的电磁感应现象不同,涡流是导体块中的感应电流。第4节“互感和自感”阐述了两种具体的电磁感应现象,特别是自感现象的特点及应用。第3、4节介绍了产生感应电动势的两种非静电力的来源,即洛伦兹力和感生电场,它揭示了电磁感应现象的本质,这是认识电磁感应现象的第三个阶段。 本单元内容的逻辑结构: 本章教材教学内容在整体上做了如下设计: 1.从运动与相互作用及能量的角度来分析楞次定律 教材通过实验展示把磁极插入线圈或从线圈内抽出时,感应电流的方向并不相同,引出探究活动并得出结论:“感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。”进一步分析探究实验,推力或拉力都必须做机械功,做功过程中消耗的机械能转化为感应电流的电能。总的来看,阻碍的作用是把其他形式的能量(或其他电路的电能)转化(或转移)为感应电流所在回路的电能,在这个过程中,能量总是守恒的。楞次定律的深刻意义,正是在于它是能量的转化与守恒定律在电磁感应现象中的体现,而这种能量的转化与守恒关系是通过“阻碍”作用具体体现出来的。 2.楞次定律的得出运用了归纳推理的科学思维方法 归纳推理是从一类事物的部分对象所具有的某种属性出发,推理出这类事物的所有对象都具有共同属性的推理方法,也就是由具体结论推理出一般规律的方法。楞次定律的得出就运用了归纳推理。在纸上画出实验的草图,记录磁极运动的全部四种情况,把实验结果记录在表格中,分析四种情况,逐步归纳推理得出反映感应电流方向的规律。 3.通过探究得出影响感应电流方向的因素 首先,教材通过“问题”栏目中的实验引出探究的问题:“感应电流的方向与哪些因素有关 ”其次,根据学生学过的感应电流产生的条件“穿过闭合回路的磁通量变化”,引导学生猜想感应电流的方向可能与磁通量的变化有关。进而再通过探究实验寻找感应电流的方向与磁通量的变化之间的关系。 学生通过观察,记录磁极运动的全部情况。这个实验的操作和记录难度不大,难点在于感应电流的方向与磁通量变化如何建立起联系。教材通过“进一步分析可以想到,磁体周围存在磁场,感应电流也会产生磁场。感应电流磁场的磁通量与磁体磁场的磁通量有没有联系呢 ”引导学生突破难点。“由于线圈的横截面积是不变的,磁通量的变化可以用磁场的变化来体现。感应电流的方向与磁场的方向有关,我们应该选择磁体的磁场和感应电流的磁场进行分析。”在此基础上,分析得出无论磁通量增大还是减少,感应电流都会阻碍磁通量的变化。 4.重视理论联系实际 涡流是在金属块中产生的感应电流,这是与电路中产生感应电流不同的另一类电磁感应现象。涡流的重要性表现在:它能造成危害,但又有很多有益的应用。教材在理论联系实际方面做了比较系统的安排,如先介绍涡流的热效应和磁效应的各种应用,接着又介绍涡流的机械效应(即电磁阻尼和电磁驱动)的各种应用。另外,在介绍互感现象和自感现象时也介绍了多个实例,注意培养学生理论联系实际的能力。 5.注意揭示电磁感应现象的物理本质 必修第三册已经介绍了电磁感应现象的特征是闭合电路中出现了感应电流,条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。需要注意,电磁感应现象是在变化、运动过程中出现的效应,虽然引起感应电流的各种变化、运动的形式多种多样,但都可归结为穿过闭合电路的磁通量的变化。另外,根据闭合电路欧姆定律,闭合电路中的电流是由电动势产生的。因此,感应电流是由闭合电路中的感应电动势产生的。只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就产生了感应电动势。完整的法拉第电磁感应定律应该包括感应电动势的大小和方向的内容。为便于学生接受和理解,教材先在第1节介绍了如何判别感应电流的方向,即楞次定律,然后在第2节“法拉第电磁感应定律”中主要介绍了感应电动势的大小与磁通量变化率之间的关系。楞次定律是电磁感应定律的一部分,用它可以判断感应电动势的方向,感应电流的方向与感应电动势的方向一致。 本单元内容可开发的教学活动与资源:学校实验室活动,学生自主探究、小组活动、网络共享资源。 本单元教学重点:楞次定律右手定则,法拉第电磁感应定律,电磁感应的理解运用。 本单元教学难点:楞次定律阻碍的思想。感生和动生电动势中非静电力,互感和自感等综合性问题。
2020新课标要求 2.2.1探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。 2.2.2通过实验,理解法拉第电磁感应定律。 2.2.3通过实验,了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
单元学情 电动势的本质是非静电力移动电荷做功。教材在第2节的“导线切割磁感线时的感应电动势”中分析了导体运动产生的电动势及其非静电力,因为前面一章已经讲了洛伦兹力,所以本章对动生电动势的本质用洛伦兹力做了说明。考虑到随时间变化的磁场产生涡旋电场是电磁感应规律的核心内容,也是麦克斯韦电磁场理论的基本内容之一,它鲜明地显示了磁场与电场的联系,因此教材在第4节介绍了磁场产生的感生电动势。对电磁感应非静电力的分析使学生对电磁感应现象的认识又上升到一个新的高度。2004年版《普通高中课程标准实验教科书物理》在一节中介绍了动生电动势和感生电动势,此次修订把它们分别放到相应的节里,一方面便于理解,另一方面分散了难点。因为课程标准对动生电动势和感生电动势没有要求,所以这部分内容对学生没有过高要求。
单元目标 内容目标:(1)理解楞次定律,会用楞次定律判断感应电流方向。理解右手定则,知道右手定则是楞次定律的一种具体表现形式,会用右手定则判断感应电流方向。 (2)经历推理分析得出楞次定律的过程,体会归纳推理的方法。 (3)通过实验,理解法拉第电磁感应定律E=n。知道E=Blv是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式,会用法拉第电磁感应定律在具体情境中分析求解有关问题。 (4)经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程,体会用变化率定义物理量的方法;经历 推理得出Blvsin θ的过程,体会矢量分解的方法。 (5)了解感生电场,知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向,并会计算它的 大小。 (6)(通过实验了解涡流现象,知道涡流是怎样产生的,了解涡流现象的利用和危害。 (7)通过对涡流实例的分析,了解涡流现象在生产生活中的应用。了解电磁阻尼和电磁驱动。 (8)通过实验了解互感与自感现象,会用自感与互感解释简单的电磁现象;知道互感现象与 自感现象是磁场能变化的一种表现。 (9)会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象,了解自感系数,体会推理分析的科学思 维方法。 (10)知道互感现象与自感现象的防止和应用。 学业目标:理解楞次定律,会用楞次定律判断感应电流方向。理解右手定则,知道右手定则是楞次定律的一种具体表现形式,会用右手定则判断感应电流方向。理解法拉第电磁感应定律E=n。知道E=Blv是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式,会用法拉第电磁感应定律在具体情境中分析求解有关问题。
核心素养 物理观念:理解楞次定律的内容及实质。知道感应电动势的定义。知道涡流对我们有不利和有利两个方面的影响,以及如何利用的防止。知道互感现象和自感现象都属于电磁感应现象。 科学思维:能运用楞次定律判断感应电流的方向,解答有关问题。通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式。通过学生的讨论和旧知识分析新问题弄清涡流产生的原因以及涡流的特点。了解自感现象在生产生活中的应用和怎样预防其带来的不利影响。 科学探究:体验楞次定律实验探究过程。经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程,体会用变化率定义物理量的方法。通过魔术实验探究,知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象,并能分析二者的不同点和相同点,以及实质。知道自感电动势大小受到哪些因素影响和自感产生的原因。 科学态度与责任:感受科学家对规律的研究过程,学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。过理论与实际的相结合,提高学习的兴趣,培养其用理论知识解决实际问题的能力。认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象,感悟特殊现象中有它的普遍规律,而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
达成评价表 水平等级水平标准描述自评互评等级一能用理解楞次定律并会判断感应电流的方向,会计算感应电动势的大小。等级二会用右手定则判断感应电流的方向,能综合运动楞次定律阻碍的思想判断复磁生电感应电流的方向,理解公式BLvsin θ中L的含义,并会计算转动产生的电动势大小。等级三能对常见的生活生产、体育交通中的电磁感应现象问题进行分析推理,过程中提出质疑,养成科学思维的严谨性和科学探究意识。能理解动生电动势和感生电动势的非静电力作用。
单元课时规划和活动实施表 1. 第 1 节 楞次定律2课时2.第 2 节 法拉第电磁感应定律2课时3. 第 3 节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动2课时4.第 4 节 互感和自感2课时
第二单元大单元教学(第1课时)学习规划
学习内容 1.楞次定律
课型课时 探究型2课时
课时目标 物理观念:理解楞次定律的内容及实质. 科学思维:能运用楞次定律判断感应电流的方向,解答有关问题 科学探究:体验楞次定律实验探究过程 科学态度与责任:感受科学家对规律的研究过程,学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。
达成评价 理解并运用楞次定律和右手定则判断出给感应电流的方向,处理实际感应回路中感应电流的方向问题。
驱动性问题 感应电流的产生条件是什么?感应电流的方向由哪些因素决定 遵循什么规律
学习活动 活动准备 1、确定线圈的绕向 2、确定电表指针的偏转和电流方向的关系 实验探究 实验1:找出电流表中指针偏转方向和电流方向的关系 结论:电流从哪侧接线柱流入,指针就向哪一侧偏。 实验2: 上面的实验用简单的图表示为:
及时性评价 对不同小组的课堂活动进行归纳分析,提出课堂活动的合理性、安全性、可操作性和间接性等。
作业设计 完成课堂活动。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。
第二单元大单元教学(第2课时)学习规划
学习内容 2.法拉第电磁感应定律
课型课时 研究型2课时
课时目标 物理观念:知道感应电动势的定义. 科学思维:通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式 科学探究:经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程,体会用变化率定义物理量的方法 科学态度与责任:感受科学家对规律的研究过程,学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。
达成评价 完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题,合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。
驱动性问题 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关?
学习活动 设计以下活动: 试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。 问题4: 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关? 让学生分组讨论,进行大胆的猜想感应电流的大小跟这些因素有关 学生回答: 1.磁场强弱 2.运动速度 3.线圈匝数 4.磁场方向与导体运动方向 5.磁通量大小 6.磁通量的变化率 课件展示:实验装置如图所示,线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落,穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。
分别改变线圈的匝数、磁体的强度,重复上面的实验,得出定性的结论。
及时性评价 对不同小组的课堂活动进行归纳分析,提出课堂活动的合理性、安全性、可操作性和间接性等。
作业设计 完成课堂活动。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。
第二单元大单元教学(第2课时)学习规划
学习内容 3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
课型课时 研究型2课时
课时目标 物理观念:知道涡流对我们有不利和有利两个方面的影响,以及如何利用的防止. 科学思维:通过学生的讨论和旧知识分析新问题弄清涡流产生的原因以及涡流的特点 科学探究:通过魔术实验探究,知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象,并能分析二者的不同点和相同点,以及实质 科学态度与责任:通过理论与实际的相结合,提高学习的兴趣,培养其用理论知识解决实际问题的能力。
达成评价 完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题,合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。
驱动性问题 电流是怎样产生的?→自由电荷为什么会运动?→猜想:使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力→使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗?
学习活动 探究活动1:开启电磁炉一会,触摸电磁炉的炉面和锅,有什么感受?用勺子靠近电磁炉中间位置但不要接触,过一会触摸勺子和炉面有什么感受?(不是热传递) 探究活动2:开启电磁炉,将带灯泡的线圈放到电磁炉面上(由边上慢慢往中间移动)观察现象,将线圈拿起靠近电磁炉观察现象,转动线圈方位,观察现象 问题引导: 1、电灯泡线圈接电源了吗? 2、灯泡为什么能亮,线圈中电流是怎么形成的?(感应电流) 3、产生感应电流的条件是什么? 4、这产生感应电流是感生?还是动生? 5、磁场从哪来?是变化的还是恒定的? 6、磁场的方向如何?为什么? 7、若是这样,想一想电磁炉内部有个什么装置? 探究活动3:打开电磁炉看一下它的庐山真面貌,看里面是否有一个线圈 【思考】:结合探究活动一,思考电磁炉的加热原理是什么 在哪里产生了感应电流? 通过本节课的学习就可以解释以上现象
及时性评价 对不同小组的活动效果进行统计,提出小组活动的理性、科学性等。
作业设计 完成课堂活动。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。
第二单元大单元教学(第2课时)学习规划
学习内容 4.互感和自感
课型课时 实验型2课时
课时目标 物理观念:知道互感现象和自感现象都属于电磁感应现象. 科学思维:了解自感现象在生产生活中的应用和怎样预防其带来的不利影响 科学探究:知道自感电动势大小受到哪些因素影响 科学态度与责任:认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象,感悟特殊现象中有它的普遍规律,而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。
达成评价 完成小组探究和讨论、能自主解决动量问题,合作处理情景综合问题。自评、和小组互评。
驱动性问题 手机无线充电的原理是什么?和电磁感应有关系吗?
学习活动 活动设计: 这是两个大小不同的线圈A和B,两个线圈A、B之间并没有导线相连,小线圈可以套入大线圈。现在让小线圈A与手机的音频输出端连接,大线圈B与扩音器的输入端连接,如图所示。实验时,先打开手机的音乐,再把A线圈插入B线圈,请同学们观察实验现象。 【学生】能听到音乐。 【教师】同学们都听到了音乐,声音来自于扩音器。 两组线圈之间没有导线直接连接,却能在扩音器上听到手机播放的音乐。请同学们思考以下两个问题:①什么是音频信号?②为什么能在扩音器上听见由手机输出的音乐?
及时性评价 对不同小组的实验现象进行归纳分析,提出实验设计的合理性、安全性、可操作性和间接性等。
作业设计 完成实验数据采集、分析数据、得出结论。完成小组分层练习。完成作业反思归纳。
及时性评价 对小组活动量化,进行统计,评价后提出鼓励和建议.
作业设计 通过分层小组题目设计掌握学生掌握反冲概念,会计算反冲类应用问题.
大单元学习评价量规表
评价指标(总分100分) 权重 评价等级及分值 得分
一级指标 二级指标 优良(10-8) 一般(8-6分) 需要改进(6-0分) 生评 师评 小计
活动态度(15%) 学习兴趣 0.5 对本课题有非常浓厚的学习兴趣 对课题有较高的学习兴趣 对课题知识学习兴趣一般
学习态度 1 学习态度认真负责,努力实现预定任务 认真参与,在同伴协助下努力实现预定任务 认真参与,在同伴协助下实现未能预定任务
合作交流(20%) 与人合作 1 主动和同学配合,分工合作,乐于帮助同学 基本能和同学配合,做好自己分内工作 有需要时才和同学合作,喜欢个人学习
与人沟通 1 态度谦虚,认真倾听同学意见,能合作解决问题 会倾听同学意见,基本能和同学合作解决问题 不太喜欢发言和倾听同学意见,不喜欢和同学合作解决问题
收集资料(30%) 资料查找收集整理 1.5 能熟练运用多种搜集方法搜集资料,并有系统有条理整理资料 比较熟练运用多种搜集方法搜集资料,基本能整理好资料 运用的搜集方法单一,不太会整理资料
资源运用 1.5 根据资料内容的需要恰当合理地使用了各种媒体 能使用多种媒体,使用基本合理没有太大的不合理之处 能使用多种媒体但使用不恰当
小组成果展示(35%) 汇报交流 2 物理概念规律运用准确,语句通顺,表情丰富 物理概念规律运用较准确,语句比较通顺 没有使用物理概念规律,过于口语化
自作小实验物件展示 1.5 实验物件内容丰富资料符合课题 实验物件内容较丰富、资料较符合课题 实验物件内容不充分、资料比较单一
总计:
总体评价:
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