探究电磁感应的产生条件
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文档简介
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探究电磁感应的产生条件教案
一．教材分析
1.内容分析：
电磁感应问题，在初中物理的教学中，只进行了初步的介绍，但仅限于现象的认知和描述。而高中物理对电磁感应的教学要求非常高，因为，《电磁感应》的内容整合了电场、恒定电流和磁场的相关知识，并且与力学的力和运动、冲量动量关系、功能关系等都发生密切的联系，因而具有很强的综合性，对培养学生的创新精神和实践能力有着十分重要的作用。本节教学内容高中物理（选修3-2）第四章第二节《探究电磁感应的产生条件》，属于电磁感应的基础课，主要是让学生在实验探究的基础上，从理论的高度分析和掌握电磁感应的概念和产生条件，为后继教学中对电磁感应规律的研究打下良好的实验基础和理论基础。
2. 学情分析：
学生在初中虽然对电磁感应有了初步的认识，但还比较肤浅，仅存留在现象上，例如，知道“闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象”；“发电机、话筒等都是利用电磁感应原理工作的”等，但对产生电磁感应的根本原因还缺乏全面的和理性的认识。同样的，绝大多数学生虽然在初中经历了不少“科学探究”，但对科学探究的理论分析能力和拓展性推理能力还较弱。这是本节课教学的主要困难。
二．教学目标
1．知识和技能
（1）知道什么是电磁感应现象。
（2）能根据实验事实归纳产生感应电流的条件。
（3）会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
（4）能说出电磁感应现象中的能量转化特点。
2．过程和方法
（1）体会科学探索的过程特征，领悟科学思维方法。
（2）通过实验探究，归纳概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察、操作、探究、概括能力。
3．情感、态度和价值观
（1）通过本节课的学习，激发学生的求知欲望，培养他们严谨的科学态度。
（2）介绍法拉第不怕困难，顽强奋战十年，终于发现了电磁感应现象，感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神。
（3）通过对物理学中简洁美的介绍赏析，培养学生欣赏物理学中美的情怀。
三．教学重点和难点
1．教学重点
（1）学生实验探究的过程。
（2）对产生感应电流条件的归纳总结。
2．教学难点
（1）教师对学生探究式学习的操控。
（2）学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化
四．教学方法和手段
教学方法：实验探究法、分析法、讨论法、图表法。
教学手段：分组实验、演示实验、计算机多媒体课件
五、教学器材
灵敏电流计，蹄形磁铁，线框，条形磁铁，大小螺线管各一个，电源，滑动变阻器，导线，多媒体课件，学生分组实验器材。
六、教学过程设计
【引入新课】
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。
【新课教学】
（一）.提出问题，导入课题
问题：1．在初中，就已初步学习和认识了电磁感应。请问：什么叫电磁感应现象？
2．你知道电磁感应现象在生产和生活中有哪些应用？
共同复习：
1． 闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。电磁感应中产生的电流称为感应电流。
2． 导体在磁场中产生电流的条件是：闭合电路的部分导体在磁场中做“切割磁感线”运动。
3． 发电机、话筒、电话机等，都是利用电磁感应原理工作的。
演示提出问题：
1。把导线接到磁铁两端，能否产生感应电流？
2．要进行这个探究实验，器材应该如何去选？
引导学生在初中基础上总结：
1.要有产生磁场的物体，如蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺旋管等；
2.要有能够显示电流的器材，如灵敏电流计等；
3.要有产生感应电流的装置，如导体棒、线圈等。
二.分组实验，全面探究
多媒体屏幕显示：教材提供的三套实验方案，请大家仔细体会是不是满足探究需要，然后进行实验
1.探究实验一：导体棒（环）切割磁感线运动，如图4.2-1所示。
①学生探究、操作实验，记录观察结果
导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向
向右平动 向左 向后平动 不摆动
向左平动 向右 向上平动 不摆动
向前平动 不摆动 向下平动 不摆动
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
问题：除此之外，还有那些情况可以产生感应电流呢？下面让我们看探究实验二。
2.探究实验二：向线圈中插拔磁铁，如图4.2-2所示
①学生操作探究、实验，记录观察结果
磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向
N极插入线圈 向右 S极插入线圈 向左
N极停在线圈中 不摆动 S极停在线圈中 不摆动
N极从线圈中抽出 向左 S极从线圈中抽出 向右
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当向线圈中插、拔磁铁时线圈中会有感应电流产生。
3.探究实验三：模仿法拉第的实验，如图4.2-3所示。
①学生探究、操作实验，记录观察结果
操作 现象
开关闭合瞬间 有电流产生
开关断开瞬间 有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动 无电流产生
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当螺线管A中的电流发生变化时，线圈B中会有感应电流产生。
三．理论探讨，分析论证
1.分析论证
学生分析、探讨、交流（实验二）：如图4.2-4所示，磁铁插入线圈时磁场由弱变强，磁铁由线圈抽出时，磁场由强变弱，即通过线圈B的磁场强弱变化时，可以产生感应电流。
归纳总结：磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
学生分析、探讨、交流（实验三）：如图4.2-5所示，由于开关闭合、断开及迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中的电流迅速变化，产生的磁场也在迅速变化，又由于两个线圈套在一起，所以通过线圈B的磁场强弱也在迅速变化，从而产生感应电流。
归纳总结：通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
引导学生由实验二、三可以得出结论一：当通过闭合电路的磁场强弱变化时，闭合电路中可以产生感应电流。
引导学生分析实验一：总结出来的结论一是否适用？
学生：不适用，因为闭合电路所在处的磁场强弱并未发生变化。
探讨：既然磁场没有发生变化，那是由于那个量发生变化而产生的感应电流呢？
画出实验一的俯视图进行分析，如图4.2-6所示。
问题：当当导体棒AB向左、右运动时，回路的那个量在变化？
分析：当导体棒AB向左、右运动时，虽然磁场的强弱没有变化，但是导体棒切割磁感线的运动使得闭合回路包围的面积在变化。
总结二：当磁场强弱不变但闭合回路面积发生变化时，同样可以产生感应电流。
综合：以上我们得出的是两个结论，大家知道，我们物理有一种简单朴实之美，我们最好能把刚才得到的两个结论总结起来。下面需要引入一个新的物理量──磁通量。
2．概念引入：磁通量
学生自主学习，教师总结
定义：穿过某一闭合回路的磁感线的条数。
我们有以上结论可以看出，不论是通过闭合回路的磁场强弱发生变化，还是面积发生变化，穿过闭合回路的磁通量都会发生变化。
由以上总结我们可以得到结论：不论什么原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生。
四.科学探究成果
1．电磁感应的概念：不论使用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。这种现象称做电磁感应。
2．电磁感应的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
3．本节三个实验的逻辑关系：
【课堂小结与设疑】
以上我们通过实验探究了电磁感应产生的条件，本节课我们除了要掌握产生感应电流的条件外，更重要的是要掌握物理探究实验的探究方法，体验探究过程。
问题：闭合电路中有电源就有电流；闭合电路中发生磁通量变化就有电流。从这两句话中，我们得到什么启示？
【作业设计】
（1）完成课后练习。
（2）课后探究实践：摇“绳”能发电吗？（教师略作指导）
【拓展】电流是有能量的，摇绳若能发电，请问“摇绳”中的电能从哪来？
【教学反思】
1、由于课前准备比较充分，不同的学生都能从不同的层面来说明问题，充分调动了学生的兴趣，本节课课堂非常活跃，课堂效率高。
2、本堂课是在实验室上的，每个学生都能动手，对本节课的所授知识的认识、理解、掌握，整体达到了一定的高度。
3、本堂课学生动手试验、思考的问题较多，由于时间问题，有些讨论的地方并没有预设的深入。其中需要完善的地方还有很多。
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探究电磁感应的产生条件教案
一．教材分析
1.内容分析：
电磁感应问题，在初中物理的教学中，只进行了初步的介绍，但仅限于现象的认知和描述。而高中物理对电磁感应的教学要求非常高，因为，《电磁感应》的内容整合了电场、恒定电流和磁场的相关知识，并且与力学的力和运动、冲量动量关系、功能关系等都发生密切的联系，因而具有很强的综合性，对培养学生的创新精神和实践能力有着十分重要的作用。本节教学内容高中物理（选修3-2）第四章第二节《探究电磁感应的产生条件》，属于电磁感应的基础课，主要是让学生在实验探究的基础上，从理论的高度分析和掌握电磁感应的概念和产生条件，为后继教学中对电磁感应规律的研究打下良好的实验基础和理论基础。
2. 学情分析：
学生在初中虽然对电磁感应有了初步的认识，但还比较肤浅，仅存留在现象上，例如，知道“闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象”；“发电机、话筒等都是利用电磁感应原理工作的”等，但对产生电磁感应的根本原因还缺乏全面的和理性的认识。同样的，绝大多数学生虽然在初中经历了不少“科学探究”，但对科学探究的理论分析能力和拓展性推理能力还较弱。这是本节课教学的主要困难。
二．教学目标
1．知识和技能
（1）知道什么是电磁感应现象。
（2）能根据实验事实归纳产生感应电流的条件。
（3）会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
（4）能说出电磁感应现象中的能量转化特点。
2．过程和方法
（1）体会科学探索的过程特征，领悟科学思维方法。
（2）通过实验探究，归纳概括出利用磁场产生电流的条件，培养学生的观察、操作、探究、概括能力。
3．情感、态度和价值观
（1）通过本节课的学习，激发学生的求知欲望，培养他们严谨的科学态度。
（2）介绍法拉第不怕困难，顽强奋战十年，终于发现了电磁感应现象，感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神。
（3）通过对物理学中简洁美的介绍赏析，培养学生欣赏物理学中美的情怀。
三．教学重点和难点
1．教学重点
（1）学生实验探究的过程。
（2）对产生感应电流条件的归纳总结。
2．教学难点
（1）教师对学生探究式学习的操控。
（2）学生对实验现象的分析总结──磁通量的变化
四．教学方法和手段
教学方法：实验探究法、分析法、讨论法、图表法。
教学手段：分组实验、演示实验、计算机多媒体课件
五、教学器材
灵敏电流计，蹄形磁铁，线框，条形磁铁，大小螺线管各一个，电源，滑动变阻器，导线，多媒体课件，学生分组实验器材。
六、教学过程设计
【引入新课】
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。
【新课教学】
（一）.提出问题，导入课题
问题：1．在初中，就已初步学习和认识了电磁感应。请问：什么叫电磁感应现象？
2．你知道电磁感应现象在生产和生活中有哪些应用？
共同复习：
1． 闭合电路中的一部分导体在磁场中运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。电磁感应中产生的电流称为感应电流。
2． 导体在磁场中产生电流的条件是：闭合电路的部分导体在磁场中做“切割磁感线”运动。
3． 发电机、话筒、电话机等，都是利用电磁感应原理工作的。
演示提出问题：
1。把导线接到磁铁两端，能否产生感应电流？
2．要进行这个探究实验，器材应该如何去选？
引导学生在初中基础上总结：
1.要有产生磁场的物体，如蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺旋管等；
2.要有能够显示电流的器材，如灵敏电流计等；
3.要有产生感应电流的装置，如导体棒、线圈等。
二.分组实验，全面探究
多媒体屏幕显示：教材提供的三套实验方案，请大家仔细体会是不是满足探究需要，然后进行实验
1.探究实验一：导体棒（环）切割磁感线运动，如图4.2-1所示。
①学生探究、操作实验，记录观察结果
导体棒的运动 表针的摆动方向 导体棒的运动 表针的摆动方向
向右平动 向左 向后平动 不摆动
向左平动 向右 向上平动 不摆动
向前平动 不摆动 向下平动 不摆动
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
问题：除此之外，还有那些情况可以产生感应电流呢？下面让我们看探究实验二。
2.探究实验二：向线圈中插拔磁铁，如图4.2-2所示
①学生操作探究、实验，记录观察结果
磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向
N极插入线圈 向右 S极插入线圈 向左
N极停在线圈中 不摆动 S极停在线圈中 不摆动
N极从线圈中抽出 向左 S极从线圈中抽出 向右
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当向线圈中插、拔磁铁时线圈中会有感应电流产生。
3.探究实验三：模仿法拉第的实验，如图4.2-3所示。
①学生探究、操作实验，记录观察结果
操作 现象
开关闭合瞬间 有电流产生
开关断开瞬间 有电流产生
开关闭合时，滑动变阻器不动 无电流产生
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片 有电流产生
②小组讨论论、展示、交流
归纳总结：当螺线管A中的电流发生变化时，线圈B中会有感应电流产生。
三．理论探讨，分析论证
1.分析论证
学生分析、探讨、交流（实验二）：如图4.2-4所示，磁铁插入线圈时磁场由弱变强，磁铁由线圈抽出时，磁场由强变弱，即通过线圈B的磁场强弱变化时，可以产生感应电流。
归纳总结：磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
学生分析、探讨、交流（实验三）：如图4.2-5所示，由于开关闭合、断开及迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中的电流迅速变化，产生的磁场也在迅速变化，又由于两个线圈套在一起，所以通过线圈B的磁场强弱也在迅速变化，从而产生感应电流。
归纳总结：通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
引导学生由实验二、三可以得出结论一：当通过闭合电路的磁场强弱变化时，闭合电路中可以产生感应电流。
引导学生分析实验一：总结出来的结论一是否适用？
学生：不适用，因为闭合电路所在处的磁场强弱并未发生变化。
探讨：既然磁场没有发生变化，那是由于那个量发生变化而产生的感应电流呢？
画出实验一的俯视图进行分析，如图4.2-6所示。
问题：当当导体棒AB向左、右运动时，回路的那个量在变化？
分析：当导体棒AB向左、右运动时，虽然磁场的强弱没有变化，但是导体棒切割磁感线的运动使得闭合回路包围的面积在变化。
总结二：当磁场强弱不变但闭合回路面积发生变化时，同样可以产生感应电流。
综合：以上我们得出的是两个结论，大家知道，我们物理有一种简单朴实之美，我们最好能把刚才得到的两个结论总结起来。下面需要引入一个新的物理量──磁通量。
2．概念引入：磁通量
学生自主学习，教师总结
定义：穿过某一闭合回路的磁感线的条数。
我们有以上结论可以看出，不论是通过闭合回路的磁场强弱发生变化，还是面积发生变化，穿过闭合回路的磁通量都会发生变化。
由以上总结我们可以得到结论：不论什么原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生。
四.科学探究成果
1．电磁感应的概念：不论使用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。这种现象称做电磁感应。
2．电磁感应的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
3．本节三个实验的逻辑关系：
【课堂小结与设疑】
以上我们通过实验探究了电磁感应产生的条件，本节课我们除了要掌握产生感应电流的条件外，更重要的是要掌握物理探究实验的探究方法，体验探究过程。
问题：闭合电路中有电源就有电流；闭合电路中发生磁通量变化就有电流。从这两句话中，我们得到什么启示？
【作业设计】
（1）完成课后练习。
（2）课后探究实践：摇“绳”能发电吗？（教师略作指导）
【拓展】电流是有能量的，摇绳若能发电，请问“摇绳”中的电能从哪来？
【教学反思】
1、由于课前准备比较充分，不同的学生都能从不同的层面来说明问题，充分调动了学生的兴趣，本节课课堂非常活跃，课堂效率高。
2、本堂课是在实验室上的，每个学生都能动手，对本节课的所授知识的认识、理解、掌握，整体达到了一定的高度。
3、本堂课学生动手试验、思考的问题较多，由于时间问题，有些讨论的地方并没有预设的深入。其中需要完善的地方还有很多。
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