高中物理选修3-2《划时代的发现》公开课教学设计

课题：41 划时代的发现（人教新课标选修 3-2）教材分析划时代的发现是普通高中课程标准实验教科书物理 （选修 32）中的第四章第一节内容，本 节主要介绍了电流磁效应和电磁感应 现象的发现相关的物理学史，提供了丰富、生动的历史资料，目的是要激发学生的兴趣，引起学生的思考，使学生获得更大的拓展空间。本节的重点是电流磁效应和电磁感应现象的发现过程，在教学中要让学生认识到科学家的研究不是凭空产生的，例如奥斯特研究电流磁效应受到康德等哲学家的“各种自然现象之间相互联系和相互转化”这一思想的影响。法拉第研究磁生电是受到了奥斯特和对称性思想的影响。在他们认定目标后都是经历无数次失败之后才取得成功。因此，在本节课的学习过程中应着重让学生体会到奥斯特、法拉第的科学思想、科学信念和科学态度，从而启迪学生形成正确的科学观，培养其勇于探索科学的 精神。学情分析通过对选修 3-1 磁场内容的学习，学生已经熟知电流的磁效应，掌握了通电导体周围磁场分布特点及方向的判断，并能灵活运用相关规律分析通电导体在磁场中的受力及运动，对电与磁之间的联系有了初步的认知，但学生对电流磁效应的发现的历史背景及历程并不熟悉，尤其这其中蕴含的物理文化知之甚少。此外，学生在初中物理部分已经学习过了电磁感应现象，知道导体棒在磁场中做切割磁感线运动闭合回路中会产生感应电流，学生对电磁感应现象发现的历史历程还是比较陌生，对相关的物理学史了解较少，但学生对这些现象发现的历程细节充满着浓厚兴趣，期待着机会去领略感受其中物理文化精髓。本节课正是基于学生的这些学情进行教学设计展开物理教学。三维教学目标知识与技能（1） 知道电流磁效应和电磁感应现象发现的过程，并了解相关的物理学史。（2） 知道电磁感应、感应电流的定义。过程与方法（1） 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。（2） 经历电磁感应现象发现过程中失败实验的探究体验过程，领悟科学探究的方法和艰难历程。（3） 通过对电磁统一历程的学习和感受，体会物理学简单、和谐、对称、统一之美。情感态度与价值观（1） 领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。(1) 通过对法拉第科学探索精神的学习，启迪学生形成正确科学观和世界观。(2) 通过探究活动，使学生逐步养成严谨的科学态度和合作精神教学重点与难点重点电流磁效应和电磁感应现象的发现过程。 2难点领悟科学发现的方法和感受其艰难历程。教学策略启发式教学、引导式教学、情境式教学、探究式教学教学准备演示实验用：直流电源、导线若干、小磁针、开关、灵敏电流计、线圈、铁芯等。教学过程教学环节 教学内容 学生活动 设计意图【创设情境，导入新课】通过和同学们聊梦想的话题，和展示繁华都市的夜景，过渡到影响现代文化的曾经科学家们的电磁梦，导入课题。 （板书：4.1 划时代的发现）交流互动，倾听分享，为后面的课堂活动准备好积极的情绪。用“梦想”话题激起大家的兴趣，用寻梦、追梦、圆梦情境营造融洽氛围。【师生互动，体验探究】1、奥斯特梦圆“电生磁”1、寻梦 引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？教师倾听学生回答，及时给出点评。利用课件展示图片说明：蒸汽机的发明实现了热能向机械能的转化，引发了人们对自然界现象间的联系和转化的思考，尤其富兰克林的莱顿瓶放电实验使钢针磁化，给奥斯特寻找电磁之间的联系以很大的启发。2、追梦奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？教师倾听学生回答，及时评价。教师总结：在奥斯特实验之前，人们见到的力都是“纵向力” ，这种思维给实验研究造成很大的误导。在相当长的时间内，人们总是在导线的延长线上去寻找电流对磁体的作用。3、圆梦奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？利用课件展示奥斯特发现电流磁效应历史过程，演示奥斯特实验。结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。学生自主思考，积极参与学习互动，主动进行交流。学生结合学案预习自主思考回答电流磁效应发现的历史过程，并利用已有知识解释回答生生互动，解决个性问题。培养学习积极思考的意识，体会进行科学研究打破传统思维的桎梏重要性，拥有创新思维能力的必要性。演示实验让学生再次经历这一激动人心的时刻，调5引导学生思考，积极回答。奥斯特的成功是偶然吗？你知道奥斯特之后又做了哪些研究吗？通过教师讲述，介绍奥斯特此后的研究。电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。教师倾听学生回答，及时给出点评。通过课件展示当时著名科学家对奥斯特电流磁效应的发现崇高的评价。2、法拉第心系“磁生电”1、寻梦教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答：奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？通过课件展示电流磁效应引发的哲学上对称性的思考及法拉第所持有“磁能转化成电”的信念。2、追梦法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？通过课件介绍曾经为梦想奋斗拼搏的地方法拉第实验室。演示法拉第曾经失败的几个实验。实验 1. 把一个螺线管与电流计、电池相连接构成回路，把磁极放入螺线管中后，观察电流表示数变化。实验 2. 两根长 4 英寸长的导线平行放置, 用两张厚纸将它们隔开 , 先把其中的一根导线接到电池的两端通电,再把另一根与电流计相连。实验 3. 将空心螺线管接到电池的两极, 把一直导线引进螺线管, 直导线两端与电流计相连 。实验 4. 把两根导线互相缠绕着, 先把其中的一根的两头接到电池上通电, 把另一根的两头接到电流计上。电流磁效应。学生体会科学工作者对待科学问题严肃认真的态度，严谨缜密的思维习惯。师生互动，解决共性问题学生结合学案自主学习预习内容，积极总结回答。学生通过思考结合自己的失败经历体验法拉第追梦的艰辛和曲折，领会面对失败只有不抛弃不放弃，百折不挠、愈挫愈勇才能走向成功。动学生参与课堂的热情。渗透物理文化，融入科学精神、科学态度教学元素。渗透科学价值观、科学与社会、科学与历史等人文教育理念。通过自主阅读思考，培养学生独立分析问题和解决问题的意识和习惯。通过经历科学家们追梦的历程丰富学生的情感体验，培养一种坚毅执着的人文情怀。6展示法拉第日记记录的实验结果，激起学生的情感体验和心灵共鸣。法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？结合学生回答总结归纳：感应电流不是存在于稳态，而是存在于暂态或变化的过程，静磁和恒定电流是感应不出电的。根据法拉第实验失败的启示，利用以下器材设计一个能产生感应电流的方案，画出实验方案图。实验器材：两个线圈、一个环形铁心、一个电源、一个开关。3、圆梦通过课件展示法拉第产生感应电流的装置图。演示：法拉第电磁感应现象直到 1831 年 8 月 29 日,法拉第寻找10 年之久的“磁生电”的效应终于发现了。通过课件介绍法拉第关于电磁感应现象的进一步研究：法拉第从此茅塞顿开，立刻领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程才能出现的效应。法拉第总结了五种类型可以引起感应电流:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。法拉第把这些现象定名为电磁感应，产生的电流叫做感应电流。从法拉第的成功你获得怎样的启示？教师倾听学生回答，及时给出点评。从奥斯特、法拉第这些科学家探索电磁现象的历程中，你学到了什么？教师引导学生思考回答，及时点评。学生结合老师的点拨分析思考，总结概括。学生自主探索，大胆尝试，展示设计方案图。学生观察实验现象，进一步理解，通过演示增加感性认识。学生交流讨论，形成共识，参与互动问答。学生带有感情的朗读，感受科学家的鲜为人知的一面。学生品味、感受物理学的简洁、对称之美，科学的培养学生总结概括、分析归纳的能力。充分发挥学生的自主能动性，调动学生参与的积极性。通过创设情境，积极感受这一划时代的发现。启发学生要善于打破传统的思维定势，不断培养创新思维。让学生感受人文熏陶，经历物理文化的洗礼。激发学生对科学的想往，对物理的热爱。7【自主练习 达标检测】【总结归纳 深化认知】【作业设计】用诗词概括总结法拉第的贡献，并结合学生学习实际介绍法拉第的生平事迹。后继的寻梦、追梦、圆梦人：麦克斯韦在前人研究的基础上进一步发展了电磁场理论，建立了电磁场完美数学形式的麦克斯韦方程组，实现了电和光的统一。【例 1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦【例 2】发现电流磁效应现象的科学家是_ _ _，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_ _，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。【例 3】下列现象中属于电磁感应现象的是（ ）A磁场对电流产生力的作用 B变化的磁场使闭合电路中产生电流C插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D电流周围产生磁场引导学生概括总结与本节的内容相关的科学精神、物理文化等关键词。法国物理学家安培、瑞士科学家科拉顿都为探究“磁生电”做过大量的研究。特别是科拉顿的实验研究遗憾地与成功擦肩而过。有人说科拉顿的失败是一次“成功的失败” ，因为实验装置完全正确，有人说科拉顿的失败是一次“遗憾的失败” ，原因是他没能请个助手，还有人说科拉顿的失败是一次“真正的失败” ，请你查阅相关文献，收集资料，写篇小论文论科拉顿的失败 。和谐统一之魅力。学生课后思考作答。学生结合自己体会和认识，认真总结概括，整理交流分享。学生课后查阅文献，收集资料知识的巩固、反馈。培养学生归纳、概括、提炼总结的能力。突出人文色彩，倡导自主提升。【板书设计】4.1 划时代的发现5【教后记】4.1划时代的发现学案 【学习目标】1、知 道奥斯特实验、电磁感应现象，了解电生磁和磁生电的发现过程。2、知道电磁感应和感应电流的定义。3、通过阅读使学生掌握自然现象之间是相互联系和相互转化的；4、通过学习了解科学家们在探究过程中 的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想。5、领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。【学习重点】探索电磁感应现象的历史背景及历程。【学习难点】体会人类探究自然规律的科学态度、科学思想和科学精神。【课前预习】 自主学习-奥斯特梦圆“电生磁”（1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？（2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？（4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。 自主学习-法拉第心系“磁生电”（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？【课堂探究】实验方案的设计5实验器材 实验方案两个线圈、一个环形铁心、一个电源、一个开关、电流计、导线若干。【课后延伸】1、自主练习、达标检测（1）发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（ ）A安培 B赫兹 C法拉第 D麦克斯韦（2）发现电流磁效应现象的科学家是_ _ _，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_ _，发