17.2 科学探究：怎样产生感应电流

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§17.2 怎样产生感应电流
【教学目标】
1、知识与技能目标
知道导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
知道电磁感应现象的概念
2、过程与方法目标
通过实验，归纳，概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察，猜想，探究，概括分析能力
3、情感、态度和价值观目标
激发学生对科学的好奇心和求知欲，
培养实事求是记录实验现象的态度
感受科学技术对社会发展的作用
【教学重点】
实验探究：怎样产生感应电流的条件；
知道电磁感应现象；
了解电磁感应现象在生活中的应用。
【教学难点】
组织学生完成实验及总结产生感应电流的条件；
感应电流的方向判定；
【教学用具】U形磁铁、电流表、开关、导线、线圈；法拉第的资料
【教学课时】1课时
【教材分析】
本节教与学主要以实验探究：怎样产生感应电流为载体，让学生初步掌握电磁感应现象的知识，并且培养学生逆向思维能力、实践能力、科学探究能力以及交流与合作意识；通过介绍电磁感应现象在生产和生活中的应用，让学生感受到物理知识是有用的，以及减少对物理学的神秘感；另外，法拉第刻苦学习、坚持不懈的精神是对学生进行心理健康教育的良好素材。本节知识起着承上启下的作用，它是上一节知识的延伸，又是下一节——《电从发电厂输送到家里》的基础。
【学情分析】
学生已经知道发电机能发电，但对于发电机为什么能发电，学生是不了解的，因此，学生很想知道其中道理。这是激发学生进行学习的兴趣所在。通过一年多的学习，学生已具备一定的科学探究能力，但考虑到实验探究：怎样产生感应电流的？从器材到实验方法都对实验者提出较高要求，特别是总结产生感应电流的条件。因此本节采取引导式科学探究的教学方法。
【学法指导】
课堂教学是在教师引导下的双边活动，教师的作用是导和引，适时地加以引导和点拨。使学生进入教师导演的角色中，以期获得最佳的课堂情景和课堂效果，结合我所教班级，对每一个环节预想两种或以上打算，先让学生大胆去思考问题，如果觉得难再作适时点拨。物理实验是人们根据研究和学习的目的，利用物理仪器和设备，人为地模拟物理现象，排除各种偶然次要因素的干扰，突出重要因素，突破重难点，建立和检验物理理论基础的有力武器，所以通过实验形象，生动的特点，激发学生的求知欲望，使学生的兴趣不只是停留在被观察物理现象的表面上，让学生经历科学探究及实验过程是对学生进行创造意识训练和科学方法训练的有效途径。根据本节内容培养学生观察，实验能力和分析推理能力的教学目标，在教学上采用启发诱导，实验观察，发现，分析，比喻，推理等教学方法。
通过本节课的学习，要使学生了解控制变量的研究方法，在教学过程中引导学生如何进行实验设计、实验操作，怎样对实验数据进行分析得出实验结论和总结物理规律，这就要指导学生主动的根据实验逐项观察，逐项分析，再综合考察，综合分析，达到从实践到认识上的飞跃。另外要学生充分利用生活物理帮助理解，拓宽知识。
【教学过程】
引言
通过前面的学习同学们已经知道，人们发现电现象和磁现象已有两千多年了。在这漫长的时间里，人们认为电就是电，磁就是磁，它们之间是没有联系的。直到1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验，发现了通电导体周围的小磁针会发生偏转的现象，才开始揭示了电现象和磁现象的联系，有人把这种现象概括为“电生磁”。既然电流可以产生磁场，那么，能不能反过来利用磁场来获得电流呢
也就是说，能不能实现“磁生电”呢 这在当时确实是一个十分吸引人的问题。然后介绍英国物理学家法拉第在1831年解决了这个问题。法拉第是怎样研究这个问题的呢 最后又得出什么结论 这就是这节课要研究的问题。
说明：采用教师语言引入的方式，介绍物理学家或物理学史引入新课。
一、实验：科学探究怎样产生感应电流
师：1820奥斯特发现了通电导体的周围存在磁场，首先揭示了电和磁之间存在着内在联系。法拉第运用逆向思维突发奇想：反过来利用磁场是否也能产生电呢？怎样才能做到“磁生电”？于是，他进行了无数次的实验，经过10年的不懈努力，终于发现了磁场可以产生电的现象。今天让我们一起来经历伟大科学家法拉第曾经走过的路。
演示实验：手摇发电机发电，然后介绍发电机的构造：可以产生磁场的磁铁、可以在磁场中旋转的线圈。
[设计意图：利用学生的好奇心让学生通过观察发电机发电，以激发学生进一步学习的愿望，同时使学生对发电机发电有了感性认识；介绍发电机的构造目的是暗示学生要发电，要有磁场、导体，从而为实验探究：怎样产生电流做好知识准备]
师引导学生猜想：发电机的线圈只有在转动时才能发出电来。由此可以猜想：发电机发电，可能与线圈导体在磁场中的运动有关。
探究：怎样运动才能产生感应电流：
介绍实验器材，并让学生在纸上画出U形磁体的磁感应线。
[设计意图：为总结产生感应电流的条件做准备 ]
实验1：闭合开关，让导体在磁场中运动，观察电流表的指针是否发生偏转。
[设计意图：让学生感悟电磁感应现象，激发学生学习兴趣 ]
实验2：闭合开关，让导体在磁场中以各个方向运动，观察电流表的指针偏转情况，并记录能产生电流的方向。（教师先在黑板上标出磁铁的磁极，画出磁感线，用箭头标出导体的运动方向，然后结合板画进行探究）
[设计意图：为总结产生感应电流的条件做准备 ]
引导学生初步得到产生感应电流的条件：导体在磁场中运动
提出问题：导体在磁场中运动都能产生感应电流吗？
[学情预设：大多数学生都认为，只要导体在磁场中运动，就能够发电，这种认识其实是非常片面的，教师在这个时候适时的提出：导体在磁场中运动都能产生感应电流吗？这样的问题有利于引发学生更深入地思考，激发他们进一步探究的愿望；同时也为总结突出导体必须做“切割” 磁感线做铺垫。]
实验3：闭合开关，让导体在磁场中沿磁感线方向运动，观察电流表的指针偏转情况。
[设计意图：怎样产生感应电流的实验，对学生要求较高，特别是总结产生磁感电流的条件。因此，教学中采用逐步引导式探究的教学方法，即以问题的形式把探究任务进行分解，从而让学生明确探究方向，提高教学有效性]
交流讨论：比一比看一看哪位同学能把产生感应电流的条件形象生动准确地总结出来？
学生自由发表见解，教师适时暗示，“注意导体的运动方向与磁感线方向的关系”、“用刀子怎样才能切东西”。
引导学生总结得出产生感应电流的条件。
教师板书：导体是闭合电路的一部分；导体做切割磁感线运动。
[设计意图：用科学准确的语言总结产生电磁感应的条件，对学生的要求是比较高的，光靠一位同学是很难做到的。因此教师要充分发挥民主、平等的原则，让每位学生都有发言的机会。此环节一方面有利于培养学生整合信息和语言表达的能力，另一方面也有利于培养学生之间的合作与交流意识，让学生学会倾听学会表达，领悟团队合作的力量。]
二、电磁感应现象，感应电流
我们刚才所发现的磁生电现象，是英国科学家法拉第经过十年坚持不懈的努力，终于在1831年发现的，称为电磁感应现象。电磁感应现象是人类科学史上的伟大发现之一，它为人类发明发电机，大规模的使用电能开辟了道路。假如没有法拉第，我们也许还生活在一片黑暗之中。
板书：
电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。
感应电流：电磁感应中产生的电流称为感应电流。
师生共同讨论交流以下几个问题：
师：法拉第用了十年时间才发现了电磁感应现象，我们今天提起这件事来觉得很轻松，事实上法拉第当时发现电磁感应现象的过程是一帆风顺的吗，还是要经过很多挫折？
生：我认为做任何事情都不是一蹴而就，一帆风顺的，做任何事情多多少少会遇到一些挫折，更何况是搞科学研究呢。
师：生活中或是学习过程中我们难免也会遇到各种各样的困难甚至挫折，你是退缩、放弃还是选择勇敢面对，努力解决，哪位同学要把你的经历拿出来和大家分享。
生：略
师：如果法拉第遇到困难就灰心丧气、半途而废，那么电磁感应定律会被他发现吗？
生：不会。
师：因此我们要学习法拉第敢于面对困难、敢于面对失败，相信自己，对目标保持执着地追求，相信失败只是暂时还没有成功而已。
师：法拉第在实验时无意中发现了电磁感应现象，造就了他的伟大事业，成就了他一世的英名。有人认为这是偶然的，你同意这个说法吗？
生：我不同意这个说法。我认为这并非偶然。假如不是法拉第日复一日、年复一年地进行科学研究，会出现这次“意外”的发现吗？假如他半途而废、打退堂鼓，幸运之神会降临到他的身上吗？所以看似偶然，其实是一种必然的结果。
师：同学们说得很好。法拉第当时发现电磁感应现象的过程表面上看是偶然的，其实正是法拉第十年如一日的，持之以恒、坚持不懈地进行科学研究的必然结果。这不正印证了“有志者事竟成”、“功夫不负有心人”这几句老话吗？要不然发现电磁感应现象的为何是法拉第而不是别人。
师：我们常说，科学家们不仅仅给人类留下了宝贵的科学规律、科学定律、科学结论等知识财富，更是留下了宝贵的精神财富，激励着一代又一代有志青年在科学的道路上前仆后继。长江后浪推前浪。假如没有我国科学家们克服各种困难、攻克各种技术难关，夜以继日地坚守在自己的岗位上，我国怎么能够成为世界上第三个独立自主掌握载人航天技术的国家、又怎么会有嫦娥奔月计划的实施。
师：同学们，通过刚才的交流你认为我们可以从法拉第的身上学到哪些精神。
生1：不怕困难、勇于探索的精神。
生2：面对困难不气馁、勇往直前的精神。
生3：坚持不懈、持之以恒的精神
生4：做事有始有终、有头有尾
生5：专心致志、认真观察、实事求是的科学态度
师：大家都说得很好。法拉第一丝不苟、刻苦努力、坚韧不拔、追求真理的科学精神永远值得我们敬仰与学习。一个人的成功，起决定作用的往往不是他的智力，而主要是他的能力。
[设计意图：课前先安排学生找有关法拉第的资料并且张贴在班级墙上。一方面培养学生通过各种途径收集信息的能力；另一方面为课堂上的讨论做好准备。通过这种讨论让学生与科学家近距离产生心灵的对话，使学生认识到科学家不仅给我们留下了宝贵的知识财富，而且也留下了科学研究方法、科学精神，从而培养学生健康的心理和品德]
三、感应电流的方向
问：电流是有方向的，你能改变电路中产生的电流的方向吗，把你所使用的方法记录下来。
实验4：改变导体运动的方向，注意观察电流表指针的偏转方向。
实验5：保持导体的运动方向不变 ，改变磁场的方向（把磁极对调）注意观察电流表指针的偏转方向。
引导学生分析实验得到：电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关。
板书：电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关。
4、交流讨论：
如果导体不动，移动磁铁，导体也能产生电流吗？
导体在磁场中产生的电流大小与哪些因素有关？
电磁感应现象过程中能量是如何转化的？
5、电磁感应现象的应用
多媒体图片展示
[设计意图：体现从物理走向生活的课程理念，同时让学生感觉到学习物理是有用的。]
【板书设计】
17.2 科学探究：怎样产生感应电流
一、导体在磁场中产生电流条件
导体是闭合电路的一部分；导体做切割磁感线运动。电流的方向与磁场的方向和导体运动的方向有关
二、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。
感应电流：电磁感应中产生的电流称为感应电流
感应电流：
三、电磁感应现象中机械能转化为电能。
【教学反思】
本节课的主要特点是改变以往重结论轻过程，重理论轻实践的教学观念。课堂上教师创造条件让学生自己动手获得了知识与技能的双丰收，体验探究的乐趣、学习的乐趣；同时也培养了学生的交流与合作意识、实践能力和科学探究能力。结合教材渗透心理健康教育是本教学设计的一大亮点，顺应了现代教育的潮流。
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