物理：1.4《楞次定律》教案（教科版选修3-2）

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楞 次 定 律
－感应电流的方向
一．教材分析
1、 法拉第电磁感应定律和楞次定律是电磁学中的重要定律，一个判定感应电动势的大小，一个判定感应电流的方向，二者前后关联，映衬了电磁感应现象规律的多样性和复杂性。
2、 楞次定律是电磁感应这一事物本身属性的一个放映，客观存在且发展变化。既然是放映事物本质的规律，在物理学中称为定律，从新课程标准来看，是体现“过程与方法”这一具体课程目标的最佳切入点。
3、 教材指明了教学的方向，让学生经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。但在探究的细节和过程上，留给了教师和学生广阔的思考设计空间，有助与激发新思维，发现新方法，提出新问题，得出新结论，体现新课程。
4、 从教材内容来看，楞次定律将学生知识范围内有关“场”的概念从“静态场”过渡到“动态场”，而且它涉及的物理量多，关系复杂，为教学带来了很大的难度。
5、 楞次定律是电磁学的一个重要规律，对学生而言是以后分析和解决电磁学问题的理论基础，在高考试题中常以综合题的形式表现出来，要求学生能够灵活的运用。
二．学情分析
1、 学生在初中阶段已经接触过有关电磁感应现象的知识，但还比较粗浅，尤其对感应电流的方向的判断没有进行研究。本节教材力图通过学生自己的探究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的判断所遵守的一般规则
2、 长期以来，教育教学过程中师生地位平等，以人为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。
3、 本节课是规律的探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，而不是结论。受应试教育的影响，在上课前告诉学生上课的内容，学生会将结论记住，在课堂上机械的，剧本式的配合老师，没有深入的思考，达不到教学的目的，因此本节课的教学没有要求学生预习。
4、 面对新现象，新问题，且没有唯一固定的答案，学生有浓厚的探究欲望，为其思维的发散提供了较大的空间。从另外一个角度讲，本节内容，数学运算，物理理论要求不高，适当地又降低了学习难度，选择探究式教学是最佳的途径。
5、 探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望。
三．教学目标
1、 知识与技能
a）通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。
b）通过实验过程的回放分析，体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。
c）通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律
2、 过程与方法
a）观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。
b）尝试用所学的知识，设计感应电流方向的指示方案，并动手实验操作。
c）关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。
3、 情感态度价值观
热情：在实验设计，操作过程中逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神；
参与：养成主动参与科学研究的良好学习习惯；
交流：在自由开放平等的探究交流空间，能互相配合，互相鼓励，友好评价，和谐相处。
哲学思考：能够用因果关系和矛盾论的辨正观点认识楞次定律；
四．教学重点难点
重点：楞次定律探究实验设计和实验结果的总结。
难点：感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。
定律内容表述中“阻碍”二字的理解。
五．设计思想
本节课结合学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。
整节课主要采用“发现法”，结合实验探究总结楞次定律的内容，把规律的得出过程和方法放在首位，把学生的情感价值体验放在重要位置。总体教学布局如下表：
六．教学过程
（一）实验引入，激发探究的欲望
师：在探究电磁感应现象的实验中，也许你已经注意到，在不同的情况下产生的感应电流的方向是不同的。我们再来重复一下上节课的实验。
师（演示）：用方形线圈在磁场中来回切割，导致灵敏电流计的指针左右来回摆动。
师：大家是否注意到，当我把磁铁插进螺线管和从螺线管拔出时，回路中产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定？遵循什么规律？我们需要通过实验来探究这个问题。
（二）学习新知，开始探究过程。
1．学生实验，自制线圈，弄清线圈导线的绕向
使用现成的线圈，由于导线的松动等其它原因，有时导线的绕向不容易弄清。
学生自己动手绕线圈，利于学生弄清线圈导线的绕向。
师：我们要解决的问题是感应电流的方向问题，我们首先要做的什么呢？
生：线圈的绕向和感应电流方向的指示。
师：使用现成的线圈，由于导线的松动等其它原因，有时导线的绕向不容易弄清。
下面我们同学自己动手绕线圈，这样有利于我们弄清线圈导线的绕向，“纸上谈来终觉浅，绝知此事要躬行”嘛！
实验准备：一根长约20厘米的塑料管（两端锯出卡线槽）；一根长约2米的导线
学生活动：教师指导下学生自行绕制线圈
2．教师启发，完成电流方向的指示设计
师：线圈绕制完成了，我们还要弄清什么问题？
生：感应电流方向的指示。
师：如何指示呢？有哪那些实验器材可以被我们所利用？
生：学生的回答可能有以下两种情况：
A：利用电路改装实验中的表头，没有电流时，指针在表盘的中央，当电流从不同的接线柱流入时，指针的偏转方向不一样，我们可以根据指针的偏转方向判定电流的输入方向。
B：利用发光二极管的单向导电性，将二极管串连接入闭合回路，当二极管发光，表明感应电流的方向与二极管的导流方向一致。
（学生的知识得到了应用，能力得到了体现，导致学习热情高涨）
师：该设计怎样的电路来查明电流方向与电表接线柱，或者是电流方向与二极管发光的关系？
学生活动：（同学之间交流，共同完成设计，对不同的结果给予适当的可行性评价）
师：（从同学的设计中，找到最佳合理设计）如图所示：
师：按照设计的方案，连接电路，辩明指示的方向并做简要的交代。
师：通过发光二极管也可以判断电流的方向，正向导电发光，反向不通电，不发光。
3、教师主导，完成实验方案设计和数据收集
师：假如让你来研究被污染河水的治理方案，那你第一步要做什么？
生：取来样品分析
师：我们要研究感应电流的方向，接下来该干什么呢？
生：连接闭合回路，让磁通量发生变化，产生感应电流，并用相应的仪器来指示
师：可以设计那些方案来实现呢？
生：（交流互动，依据电磁感应现象，可能性最大的两种设计如下图所示）
师：请大家利用小组内的器材，选择一种电路，连接器材并完成实验结果记录
（两种方案，设计两种学案）
（在这一环节，需要学生注意磁极的方向和自制线圈的环绕方向）
方案 甲 乙
相对运动
Φ的变化情况
感应电流方向
感应磁场对原磁场的作用
结论
师：（多媒体结果显示）
教师启发：根据实验结果，你能直接说出感应电流的方向由那些因素决定吗？我们知道，穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路种形成感应电流，而感应电流本身也能产生磁场，我们能否通过一个“中介”——感应电流的磁场，把引起磁通量变化的磁场和感应电流的方向联系起来？
生：（对不同的实验方案，续填实验记录）
4、师生共同分析，从个性中找出共性，总结规律
（先由小组汇报的结果，并给予积极的评价）
教师引导：产生感应电流的条件是什么：
生：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化。
师：请大家总结一下，磁通量的变化存在几种情况？
生：两种，增加和减少
师：我们来看，当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，“削弱”磁通量的增加；
当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向，“弥补”磁通量的减少；通俗的讲，磁通量增加不行，磁通量减少也不行，用一句话可以怎样来描述呢？
生：“感应电流产生的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化”。
多媒体显示：
“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，这就是楞次定律”
思考： 1、谁起阻碍作用 ？阻碍什么 ？怎么阻碍？
2、“阻碍”的含义
1 磁通量变化的角度看，感应电流总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化 （增反减同）
（1）“阻碍”表述了能量的转化关系，正因为存在阻碍作用，才能将其他形式能量转化为电能.
（2）“阻碍”不仅可以描述施感磁场和感应磁场的方向关系，还可以描述产生施感磁场的磁体和产生感应现象的闭合导体内的物理量的变化关系.
当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加．
1 当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通的减少．
产生
回路磁通量的变化 感应电流（磁场）
阻碍
（2）观察感应电流的磁场和原磁场的方向关系如下图：
从相对运动看，感应电流的磁场总是阻碍相对运动。 （来拒去留）
（1）“阻碍”表述了能量的转化关系，正因为存在阻碍作用，才能将其他形式能量转化为电能.
（2）“阻碍”不仅可以描述施感磁场和感应磁场的方向关系，还可以描述产生施感磁场的磁体和产生感应现象的闭合导体内的物理量的变化关系.
楞次定律可以看成是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。
师：在方案甲中，我们是否可以用另外更简洁的方法来判断由于部分导体切割磁感线产生感应电流的方向？
学生活动汇报：可以直接用右手判断：
如果磁通量的变化是由导体切割磁感线引起的，感应电流的方向可以由右手定则来判断。
右手定则的内容：
伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。
5、楞次定律标准表述应用步骤 （一原二感三螺旋）
（1）确定所研究的闭合电路中施感磁场方向. 并确定闭合电路中的磁场是如何变化的.
（2）根据阻碍关系，确定闭合电路中的感应磁场方向
（3）根据右手螺旋定则，确定闭合电路中的电流方向
6、扩展了的楞次定律表述应用要点：
另一种表述：感应电流的效果，总要阻碍引起感应电流的原因.
（1）正确地选择能表述题意问题的物理量.
（2）确定的物理量在题意中如何变化.
（3）利用施感与感应间的阻碍关系，确定感应导体如何作才能实现这种阻碍，从而得出结论.
（三）课堂小结，楞次定律的思考
师：在人为外界的影响下，导致了穿过闭合回路的磁通量发生了变化，而感应电流的效果是阻止这种变化的产生，一个求变，一个追求不变，所以他们之见是有矛盾的，也从一个角度验证了“矛盾是普遍存在的”这一唯物主义的观点。
师：这对矛盾具体体现在哪里呢？
生：当穿过闭合回路的磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场相反；当穿过闭合回路的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场同向。即“增反减同”。
师：请学生读楞次定律的内容。
然后完成因果链，强调“阻碍”二字的含义。 I感
ΔΦ B感
感应电流方向
指示实验设计
呈现实验
感应电流的方向如何确定
电流计偏转指示
发光二极管指示
方案设计
数据采集
条形磁体插入
拔出闭合线圈
方形线圈单边切割磁感线
个性分析，共性归纳
楞次定律的哲学思考
局部并行处理
局部并行处理
整体串行处理
N
S
N
S
N
S
S
N
N
S
S
N
N
S
N
S
激发
产生
阻碍
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