13.3电磁感应现象及应用教学设计20232024学年高二上学期物理人教版2019必修第三册

《电磁感应现象及应用》教学设计
课程基本信息
教材版本 人教版（2019）必修 3 学科 物理 年级 高一 授课时间
课题 电磁感应现象及应用
教材分析
本节课把电与磁彻底的联系在一起。从物理学的角度看，电磁感应在电磁学中的地位，正是由于电磁感受现象的发现，把人类社会带入了电气化时代，体现了“划时代的发现”。另外本课的实验部分在于引导学生通过活动和思考来主动地获得知识，教科书所呈现的实验 既为本节研究感应电流的产生条件提供了实验情景，又为后续楞次定律的教学奠定了基础。
教学目标与核心素养
教学目标与核心素养： 物理观念：知道感应电流的产生条件及相应实验方法；知道用感应电流的产生条件去判断回路中是否产生感应电流。 科学思维：通过物理学史的学习，体会电磁相互转化的思想，学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法。 科学探究：经历感应电流产生条件的探究活动，进行实验观察、归纳分类，达到能够判断回路中磁通量如何变化和因为什么而变化的目的。 科学态度与责任：了解电磁感应现象曲折的发现过程，领会科学家对自然现象、自然规律的探究精神，以科学不怕困难、勇于面对挫折的坚强意志激励自己，体会物理与生产生活的紧密联系。 教学重点： 实验：探究感应电流产生的条件。 归纳总结产生感应电流的条件教学难点： 如何通过设计、模仿法拉第的实验，通过观察和分析，将原来浅显已知的条件提升为穿 过闭合导体回路的磁通量发生变化。
教学准备
开门发电大线圈、微电流传感器、电源、大小两个线圈、条形磁铁、滑动变阻器、导线若干、 灵敏电流计、多媒体课件（动画、音频、插图）、希沃投屏设备、朗威数字化信息系统等。
教学过程
时间 教学 环 主要师生活动
节
环节一 ：引入 环节二 ：展示目标 环节三 ：电磁感应现象学史介绍 环节一：课堂引入
趣味实验引入：开关门发电实验引入电磁感应现象。
在该实验中，同学们看到了什么现象？物理原理是什么？
3 通过初中的学习我们就知道，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感
分 线的运动时，导体中就会产生感应电流。这个现象叫电磁感应现象。
钟 开门发电就是闭合电路的一部分导体切割地磁场的磁感线运动，发生了电
磁感应现象，产生了感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法
吗 还有其他方法吗 这些方法有什么内在联系
环节二：展示学习目标
学习目标
1.认识电磁感应现象发现的历程，体会电磁相互转化的思想。
1.5 2.通过实验观察、归纳分类，总结感应电流的产生条件；并会用感应电流的
分 产生条件判断回路中是否产生感应电流。
钟 3.领会科学家在对自然现象、自然规律的探究中所体现出的不怕困难、勇于
面对挫折的精神品质；体会物理与生产生活的紧密联系。
〖内容一〗：划时代的发现
环节三：介绍电磁感应现象发现学史并提出问题
最初激发科学家们对“磁生电”的探索热情的是奥斯特实验。也就是奥斯特发
现了电流的磁效应——电生磁
人们从电流磁效应的对称性角度，想到：既然电流能够产生磁场，为什么
不能用磁场产生电流呢？——磁生电
很多科学家在此做了大量的研究和实验。其中法拉第——这位坚信大自然
是和谐统一的物理学家、化学家，为此进行了长达 10 年的探索。
他进行了很多次尝试，经历了一次次失败，最终领悟到，“磁生电”
是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
各种深藏不露的各种"磁生电"的现象。总结起来是这么五类：
①变化的电流
9 ②变化的磁场
分 ③运动的恒定电流
钟 ④运动的磁铁
⑤在磁场中运动的导体
4 分钟 并提出问题 环节四 ：进一步明确问题 关键词就是变化或者运动，并且他把这些现象命名为电磁感应，在这种情况下产生的电流叫做感应电流。 当初，奥斯特发现电流的磁效应时，法拉第曾赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”公正地说，法拉第与奥斯特应该共享这样的荣誉。电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加深入，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。可以说这是“划时代的发现”。 鸡汤：机遇总是垂青于坚持不懈的人，你要坚信苦心人天不负，坚持不懈，终能成功。 〖内容二〗：产生感应电流的条件 如果像法拉第所说：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。那么，是与磁场相关的哪个物理量发生了变化，才能出现这种效应呢？ 环节四：进一步明确问题 从初中已有实验入手，再现实验（视频）、分析结果，进一步明确问题。 思考与讨论：为了便于分析产生感应电流的条件，我们把"问题"栏目中的实 验装置图画成如图所示的示意图。 分析：AB 切割磁感线时，磁场的大小和方向没有变化，变化的只有电路 ABCD 的面积。 那么，与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢 我们学过磁通量的的表达式是Φ=BS，闭合电路 ABCD 的面积发生了变化，也就是说，穿过电路 ABCD 的磁通量发生了变化。 进一步提出问题：感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢？回顾磁通量的概念及使磁通量变化的方法。 刚才这个实验就是通过切割磁感线改变回路面积，使磁通量发生变化的。所以本节课的重点就是研究感应电流的产生与磁感应强度B 的变化之间的关系。接着带动学生思考如何使磁感应强度 B 发生变化？
环节五
：实验
12 探
分 究钟
环节五：实验探究实验一
装置如图所示。在实验中，当将条形磁铁插入线圈或者拔出线圈时，可以观察到感应电流的产生，当磁铁插入线圈保持静止时没有感应电流。这是因为条形磁铁在插入或者拔出的过程中，线圈处的磁感应强度 B 发生改变从而使磁通量变化，产生了感应电流。
请同学们认真观察，并把实验结果记录在学习任务单中。
因为以上实验研究问题的角度比较单一，可以引导学生从更加多元化的角度思考问题，转化角度将条形磁铁换成通电螺线管，再次观察实验。
实验二
装置如图所示。在实验中，当给 A 线圈通电或断电的瞬间，或给 A 线圈通电后，移动滑动变阻器的滑片， A 线圈中的电流变化，线圈 B 中的磁通量就会发生变化。我们通过实验观察线圈 B 中的磁通量发生变化时，线圈 B 中是否有感应电流的产生。
注意：在本实验中，因为感应电流很微弱，需要用到很灵敏的电流计，后排学生很难观察到实验现象，可以采用信息技术的手段，利用希沃白板的投屏功能，将实验过程和现象直接在大屏幕展示，学生学习效果会非常好。
请同学们认真观察，并把实验结果记录在学习任务单中。
开关和变阻器的状态 线圈 B中是否有电流
开关闭合瞬间 是
开关断开瞬间 是
开关闭合时，滑动变阻器不动 否
开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片 是
1 分钟 8 分钟 环节六 ：回顾课前引入 环节七 ：电磁感应现象的应用 综上发现，产生感应电流的条件分为两种类型，一是在磁感应强度不变时，导体棒的运动切割产生感应电流，本质是由于相对运动导致回路面积变化从而使磁通量发生变化；二是回路面积不变时磁感应强度发生变化引起的磁通量变化。 大量实验和事实表明：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。这就是产生感应电流的条件。 一、闭合的回路 感应电流 正对面积 S 改变 二、磁通量（φ=BS）变化 磁场 B 的大小改变 磁场 B 的方向改变 若磁感应强度 B 和面积 S 同时变化，则当它们的乘积（磁通量）变化时会产生感应电流。 环节六：解释课堂引入中的实验现象 门附近的磁场可近似为匀强磁场，当开关门时，线圈平面与磁场的夹角变化导致正对面积发生变化，从而使穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流。 〖内容三〗：电磁感应现象的应用 环节七：电磁感应现象的应用 播放视频：法拉第的圆盘发电机。 法拉第当众表演了一个实验。一个铜盘的轴和铜盘的边缘分别连在"电流表"的两端。法拉第摇动手柄使铜盘在磁极之间旋转，"电流表"的指针随之摆动。这是最早的发电机。 展示图片：现代发电机。 简单对三峡电站一台发电机的转子进行解释。
1.5 分钟 环节八 ：课堂小结 展示动画：摇绳发电 展示图片：生活中的应用 环节八：课堂小结 这节课我们首先学习了电磁感应现象的研究历程，发现磁生电现象分为五种，且都与运动和变化有关。接着重点学习了感应电流的产生条件，经历了提出问题（与磁场相关的哪个物理量发成变化，才能出现磁生电的效应）——（针对问题设计多个实验展开探究）实验探究——（对实验结果）分析归纳——最后得出结论，找到了产生感应电流的普遍条件：闭合回路的磁通量发生变化。 最后通过具体的实际例子研究了电磁感应现象早生活中的应用。
板书设计
13.3 电磁感应现象及应用 一、划时代的发现 奥斯特的电流的磁效应：电生磁。法拉第的电磁感应：磁生电。 二、感应电流的产生条件 一、闭合回路 感应电流 正对面积 S 改变 二、磁通量（φ=BS）变化 磁场 B 的大小改变 磁场 B 的方向改变 三、电磁感应现象的应用 圆盘发电机、发电机、电磁炉、变压器、无线充电等
信息技术手段
在本节课中，运用了大量的信息技术手段，总结如下： 运用朗威数字化信息系统设置开门发电趣味小实验，将微电流传感器测得的感应电流在电脑屏幕实时显示。 运用希沃投屏软件，借助手机终端和电脑 APP 将不容易观察的学生演示实验放大后投屏到电脑屏幕，使实验现象更加直观。 使用嵌入音频的方式将大量的物理学史文字描述转化为视频，节约课件制作成本，增加文本阅读的趣味性和可接受性。 利用 PPT 软件和 flash 动画设置大量的可操作性动画，一些实验操作也通过在课件中 设置路径等形式实现手动拖动播放等，节约授课时间，增强授课效果。
教学反思
1、本节课以科学史为背景可以让学生感受法拉第、奥斯特的科学家探索精神，培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 2、学生初中时已经接触过电磁感应现象，早就知道导体切割磁感线可以产生感应电流，容易产生轻视本节课的内容，教学过程中一定主要正确引导学生，把思路引到磁通量上来。