第十三章 电磁感应 单元教学设计 (共34张PPT)

(共34张PPT)
《电磁感应》单元教学设计
目 录
学习主题确定
1
单元内容分析
学习目标确定
学习任务分析
学习评价制定
2
3
4
5
第十三章 电磁感应与电磁波初步
第十二章 电能 能量守恒定律
第十一章 电路及其应用
第十章 静电场中的能量
第九章 静电场及其应用
第五章 传感器
第四章 电磁振荡与电磁波
第三章 交变电流
第二章 电磁感应
第一章 安培力与洛伦兹力
1.电磁感应现象及应用
2.楞次定律
3.法拉第电磁感应定律
4.涡流 电磁阻尼和电磁驱动
5.互感和自感
教材：必修三
教材：选择性必修二
单元主题：从能量的转化与守恒视角研究电磁感应现象本质及应用。
新课标（2020版） 旧课标（2003版） 区别
1 .知道磁通量。通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。 2.探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。 3.通过实验，理解法拉第电磁感应定律。 通过探究，理解楞次定律，理解法拉第电磁感应定律。 1.旧课标中的（1）、（2）条目，关于“电磁感应现象与产生感应电流的条件”被整合到新课标必修3的主题，3.3“电磁场与电磁波初步”中。
2.新课标增加了“探究感影响感应电流方向的因素”，且将其列为学生必做实验，需要学生基于实验事实归纳总结结论，突出了对学生科学探究、科学思维素养的培养。
3.旧课标要求“通过探究……”，新课标要求“通过实验……”，这表明，实验的目的并非探究，只是为了更好地理解法拉第电磁感应定律。
4.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。 通过实验，了解自感现象和涡流现象，举例说明，自感现象和涡流现象在生活和生产中的应用。 4.新、旧课标对应的内容条目的表述无实质性差别。
5.旧课标提供了两个例题，新课标只保留了关于其中电磁灶结构和原理的例3，排除了例2，因例2涉及的日光镇流器现已基本被淘汰。
电磁感应和交流电是电磁学中的重点核心内容，与旧课标相比，新课标与以下不同点： 1.新课标将教学内容重构体现了基础性与选择性，新课标将“电磁感应现象与产生感应电流的条件”作为通识内容，放在必修模块中，难度较大的楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感与涡流、电磁感应的典型应用（“交流电”、“变压器”、“交流电的输送”等）整合在选择性必修2模块中，删除了理解难度较大的内容“电容器和电感器对交变电流的作用”，更注重课程的基础性与选择性。 2.新课标进一步突出了实验和应用。本主题的六个条目中，前五个条目均要求通过实验进行学习，而且增加两个学生必做实验。 3.新课标删除了电感、电容对交流电的作用。 电磁感应单元知识结构进阶图
电磁感应单元核心素养发展表
知识层面:
知道闭合电路的部分导体切割磁感线，能产生感应电流。
了解发电机的原理及电磁感应在生活中的一些应用。
知道磁通量的概念，会计算磁通量的大小。
方法层面:
能区别磁通量、磁通量变化、磁通量变化率。
能力层面:
初步经历了从大量事实经验中抽象概括建立模型的过程。
能够正确操作实验器材，获得可靠实验数据。
具备分析实验数据、解释实验现象并进行归纳总结得出一般规律的能力。
发展物理观念
锻炼思维
提升科学探究能力
树立正确的科学态度与责任
要从大量的实验事实中总结出感应电流产生的一般条件，对学生归纳抽象的能力要求更高；
探究感应电流的方向要求学生能够从实验的表象中归纳出共同特征；
理解能力、分析综合能力要求较高。
学习起点
学习困难
学习结点
物理 观念 目标1：通过对感应电流周围的磁场、变化磁场周围的感生电场、磁场具有能量等认识，丰富对“场”这种物质的认识；
目标2：从运动与相互作用的角度出发，综合楞次定律、电磁感应定律分析解决电磁阻尼、电磁驱动等实际电磁感应问题；
目标3：能够用能量转化与守恒的观点分析解释楞次定律、电磁阻尼电磁驱动及自感、互感等相关的电磁感应现象。
科学 思维 目标4：能够选取或建构合适的物理模型分析动生电动势与感生电动势本质，以及解决与之有关的实际问题；
目标5：经历归纳推理得出楞次定律、演绎推理得出右手定则，推理感生和动生电动势的产生本质原因，以及分析解释有关实际情境问题的过程，发展科学推理能力；
目标6：能够对感应电流的方向问题、电磁阻尼与电磁驱动等电磁感应现象有关的问题发表自己的观点，并能用相关的证据证明自己的观点；
目标7：结合实验数据分析、感应电动势本质分析、自感互感等电磁感应现象分析中敢于质疑，发表看法。
科学 探究 目标8：通过经历实验探究得出楞次定律与法拉第电磁感应定律的过程，培养发现问题与提出猜想、勇于设计实验验证猜想的意识；
目标9：在楞次定律等探究实验中，培养采集实验数据、寻找证据验证猜想的证据意识；
目标10：在分析解释楞次定律、涡流等有关的电磁感应实验现象中，勇于讨论交流、发表观点、发展解释交流能力。
科学 态度与 责任 目标11：通过分析电磁感应现象的本质与了解电磁感应的应用，形成对科学本质的初步认识；
目标12：在实验探究与问题分析的过程中，了解与体会楞次等科学家严谨的、持之以恒的探究精神，树立正确严谨、实事求是的科学态度；
目标13：在活动调查与总结中，了解法拉第电磁感应定律对第二次工业革命的贡献，通过认识与分析电磁感应现象在生产生活科技中的应用，体会物理发展对社会进步的意义与贡献，形成正确的价值观与生活责任感。
5
从能量角度分析解释生活生产中常见的电磁感应现象。
1
通过实验，探究感应电流产生的条件。
3
探究并尝试书写磁生电产生感应电动势的大小表达式。
6
查阅资料交流法拉第与法拉第电磁感应定律对社会的贡献。
2
通过实验探究总结磁生电产生感应电流的方向规律。
4
从功能关系的角度分析磁生电过程如何实现了能量转化。
核心任务：挖掘并交流法拉第磁生电的本质与对社会发展的价值。
单元任务 对应学习内容 课时规划
任务1：通过实验，探究感应电流产生的条件。 1.《电磁感应现象及应用》 1课时
任务2：通过实验探究总结磁生电产生感应电流的方向规律。 2.《楞次定律》 2课时
任务3：探究并尝试书写磁生电产生感应电动势的大小表达式。 3.《法拉第电磁感应定律》 2课时
任务4：从功能关系的角度分析磁生电过程如何实现了能量转化。 4.《涡流 电磁阻尼与电磁驱动》 2课时
任务5：从能量角度分析解释生活生产中常见的电磁感应现象。 5.《互感和自感》 1课时
任务6：查阅资料交流法拉第与法拉第电磁感应定律对社会的贡献。 整个单元内容 1课时
任务2：通过实验探究总结磁生电产生感应电流的方向规律。 物理观念 目标1：能够分析发现两个磁场的存在：原磁场、感应电流周围的磁场；
目标2：能够基于力与运动的角度分析“落磁”实验中小磁体下落时的运动表现；
目标3：能够分析表述楞次定律是能量转化与守恒的结果。
科学思维 目标4：能够选取磁感线与匀强磁场模型，将实际情境抽象简化为导体棒切割磁感线的情境
目标5：经历归纳推理得出楞次定律、演绎推理得出右手定则的过程。
目标6：能对具体情境中感应电流的方向问题发表观点，并能应用楞次定律证明自己的观点
目标7：在对探究感应电流方向规律的实验数据进行分析归纳时，敢于质疑，发表看法。
科学探究 目标8：通过经历实验探究得出楞次定律的过程，敢于提出猜想，并勇于设计实验方案，采集实验数据作为证据以验证猜想。
目标9：在实验数据分析中，积极讨论交流，发表观点。
科学态度与责任 目标10：在实验探究与问题分析中，体会楞次归纳大量实验现象，概括得出规律的严谨、实事求是的科学态度。
活动1：小组设计实验
问题：（1）讨论明确产生感应电流的条件是什么；
（2）明确选用什么样的装置以及如何操作可以产生感应电流。
活动目标：设计并选取实验器材组装出能够显示感应电流不同方向的实验。
活动2：合作开展实验
问题：（1）明确如何根据电流表指针偏转方向判断出感应电流的方向；
（2）能够设计表格并准确记录实验数据。
活动目标：收集实验中不同操作下所产生感应电流的具体方向。
【子任务一：设计能够产生感应电流的实验】
【子任务二：通过实验收集不同操作下感应电流的具体方向】
活动3：分析挖掘数据，寻找数据背后的方向规律
问题：（1）若需通过间接的方法发现规律，哪个物理量可以作为“中介”；
（2）尝试简洁表达所发现的规律。
活动目标：通过数据分析，归纳概括出感应电流的方向规律。
【子任务三：归纳概括出感应电流的方向规律】
评价内容 评价指标 评价方法
子任务三：归纳概括出感应电流的方向规律 能发掘“中介 感应电流的磁场”，并准确概括规律，表述严谨； 能够发掘“中介 感应电流的磁场”，但规律概括表述不简练； 没发掘出“中介 感应电流的磁场”，规律概括出现错误； 没意识到需发掘“中介 感应电流的磁场”，概括不出规律。 课堂提问
教师观察
小组自评互评
【赋值0—4分】
任务3： 探究并尝试书写磁生电产生感应电动势的大小表达式。
任务3： 探究并尝试书写磁生电产生感应电动势的大小表达式。
任务4：从功能关系的角度分析磁生电过程如何实现了能量转化。
任务4：从功能关系的角度分析磁生电过程如何实现了能量转化。
任务5：从能量角度分析解释生活生产中常见的电磁感应现象。
任务5：从能量角度分析解释生活生产中常见的电磁感应现象。
任务6：查阅资料交流法拉第与法拉第电磁感应定律对社会的贡献。
任务一，通过实验探究总结磁生电产生感应电流方向的规律。 评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
子任务一，涉及组装能够产生感应电流的实验装置 子任务二，通过实验收集不同操作下感应电流的具体方向 能够设计出便于继续开展本节探究的实验装置，并选取合适的器材； 能够设计出便于继续开展本节探究的实验装置，但器材选取不全，不全合适； 能够设计出实验装置，但不利适用于本节实验探究的开展； 不能设计出实验装置，实验操作完整。
教师观察
小组自评
【赋值0—4分】
实验数据记录准确全面，感应电流方向判断准确； 实验操作完整，但数据记录不准确或不全面； 实验操作不完整或数据记录不全面； 不会实验操作或不会记录数据。
教师观察
小组自评
【赋值0—4分】
评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
子任务三，归纳概括出感应电流的方向规律。 能发掘中介感应电流的磁场，并准确概括，表述严谨， 能够发觉中介感应电流的磁场，但规律概括表述不简练， 没发挥出中介感应电流的磁场规律，概括出现错误 没意识到，需发觉中介感应电流的磁场概括不出规律，
课堂提问
教师观察
小组自评
【赋值0—4分】
子任务四，从能量视角阐述阻碍的含义。 能够准确表述阻碍的实质就是能量转化与守恒的体现， 能够意识到阻碍在体现能量的转化，但没表述明确， 不会阐述阻碍的含义，
课堂提问
小组自评互评
【赋值0—3分】
子任务五，分析总结导体棒切割磁感线，产生感应电流的方向规律。 能够经历严谨的演绎推理，发现右手定则规律， 推理过程不严谨， 不会分析推理 课堂提问
小组自评互评
【赋值0—3分】
任务二：探究并尝试书写磁生电产生感应电动势的大小表达式。 评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
子任务一，实验定性探究感应电流大小的影响因素，找出电路中的电源 能够进行规范的实验探究，归纳得出感应电流大小的影响因素， 能够进行定性实验探究，发现感应电流大小的影响因素，但结果表述不准确或者不完善。 能够进行定性实验探究，但没总结得出实验结果。 不能进行实验探究。 教师观察提问
小组自评互评
【赋值0—4分】
能够画出标准的等效电路图，并找出电源与电动势， 能够基本画出等效电路图，不太准确，不太确定电源与电动势， 不能画出等效电路图，不能找到电源与电动势。 教师观察提问
小组自评互评
【赋值0—3分】
任务三，从功能关系的角度分析磁生电过程如何实现了能量的转化。 评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
子任务一，阐述动生电动势的非静电力来源与能量转化 能够准确交流解释非静电力的来源，以及从功能关系角度阐述做功与能量转化， 能够说出能量的来源与转化，但不能从功能关系角度阐释， 能说出有电流产生，但解释不了能量来源， 没有思路不能交流解释。
课堂提问
教师观察
小组自评
【赋值0—4分】
子任务二，剖析感生电动势的非静电力来源与能量转化 能够通过对感生电场的分析阐释非静电力来源，并能够从功能关系角度阐释做功与能量转化。 能查阅资料认识到感生电场，但不能从功能关系角度解释能量的转化， 能说出与电能产生，但没认识到感生电场，解释不了能量来源， 没有思路不能交流解释。
课堂提问
小组自评互评
【赋值0—4分】
子任务三，从磁生电方式上论证手摇发电机与手机无线充电获得电能的本质区别。 能够准确、严谨交流与论证， 能够全面分析论证问题，但思路不严谨， 不能全面论证问题， 不能论证问题。 课堂提问
小组自评互评
【赋值0—4分】
任务四，从能量角度分析，解释生产、生活中常见的电磁感应现象。 评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
子任务一，结合实例解释什么是涡流现象 能够准确举例与解释生活中涡流现象的产生、应用与防止， 能够举例说明涡流现象，解释表述不严谨， 不能表述何为涡流现象。 课堂提问
教师观察
小组自评
【赋值0—3分】
子任务二，综合能量与相互作用角度，解释电磁阻尼与电磁驱动现象 能够通过实验操作展示与解释电子阻尼和电子驱动现象， 能够通过实验操作展示电磁阻尼电磁驱动现象，但不能解释 不能通过实验认识到电磁阻尼电磁驱动现象。 课堂提问
小组自评互评
【赋值0—3分】
子任务三，从能量角度分析，解释互感和自感现象。 能够查阅资料，严谨准确，交流解释， 能够查阅资料，交流解释，不严谨， 不能表达自己的观点。 课堂提问
小组自评互评
【赋值0—3分】
任务五，查阅资料交流法拉第与法拉第电磁感应定律对社会的贡献。 评价 内容 评价指标 （结合学习目标） 评价方法
（赋值方法）
查阅资料，交流发展的与法拉第电子感应定律，对社会的贡献。 能够查阅资料，交流表述奥斯特电流磁效应和法拉第电磁感应定律，对第二次工业革命的贡献，以及法拉第本人及法拉第电磁感应定律，对当今人类社会的发展的贡献与价值。 能够查阅资料，交流解释法拉第贡献，但是内容信息较少， 不能表述法拉第的贡献。 课堂提问
教师观察
小组自评
【赋值0—3分】
表1 高中物理单元作业设计模型
SOLO层次 高考评价体系 作业设计要求 考查要求（四翼） 考查内容（四层） 考查载体 作业类型 类型描述
单点结构 基础性 核心价值 必备知识关键能力 基本层面的问题情境 基础类 只涉及某单一知识点，考查对学科基本概念、原理、技能和思想方法的掌握和应用程度，能调动单一的知识或技能解决基本的、通用的、典型的问题情境。
多点结构 综合性 必备知识关键能力学科素养 综合层面的问题情境 综合类 涉及两个及两个以上孤立的知识点，考查对知识、能力和素养之间的整合能力以及综合运用水平，能在正确的思想观念引领下，综合运用多种知识或技能解决复杂的综合层面的问题情境。
关联结构 应用性 生活实践或学习探索问题情境 应用类 涉及多个相关联的知识点，考查学生迁移课堂所学内容，理论联系实际的能力和水平，能在正确的思想观念引领下，综合运用多种知识或技能来解决生活实践中的应用性问题。
抽象拓展结构 创新性 开放性的生活实践或学习探索问题情境 创新类 涉及新情境中多个关联且综合的知识点，考查学生在新颖或陌生的情境中主动思考，完成开放性或探究性任务，发现新问题，找到新规律，得出新结论的能力和水平，能在正确思想观念引领下，在开放性的综合情境中创造性地解决问题，形成创造性的结果或结论。
表2 单元作业属性分析表
作业编码 作业目标 SOLO层级 类型 素养 情境 学业水平
WLG2142（1） 法拉第电磁感应定律的应用 单点结构 基础类 物理观念科学思维 基本层面的问题情境 2
WLG2142（2） 多点结构 综合类 物理观念科学思维 综合层面的问题情境 3
WLG2142（3） 关联结构 应用类 科学思维科学态度与责任 生活实践或学习探索问题情境 4
WLG2142（4） 抽象拓展结构 创新类 物理观念科学思维科学态度与责任 开放性的生活实践或学习探索问题情境 5
WLG2142 某研学小组设计了一个辅助列车进站时快速刹车的方案，如图所示，在站台轨道下方设置一励磁线圈，通电后形成竖直方向的磁场( 可视为匀强磁场) 。 在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车快速刹车。 已知列车的总质量为 m，车身长为 s，线框的短边ab 和 cd 分别安装在车头和车尾，长度均为 L( L 小于匀强磁场的宽度) ，整个线框的电阻为 R。 站台轨道上匀强磁场区域足够长( 大于车长 s) ，车头进入磁场瞬间的速度为 v0，假设列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为 f． 已知磁感应强度的大小为 B，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。
( 1) 简要说明此方案快速刹车的原理；
( 2) 求列车车头刚进入磁场瞬间线框中的电流大小 I 和列车的加速度大小 a;
( 3) 求列车从车头进入磁场到停止所用的时间 t;
( 4) 请评价该设计方案的优点和缺点( 优、缺点至少各写一条) ．
汇报结束，欢迎指正。