2019-2020学年高中物理上学期第16周 电磁感应的发现、感应电流产生的条件教学设计.doc

2019-2020学年高中物理上学期第16周 电磁感应的发现、感应电流产生的条件教学设计课题第1、 二节 电磁感应的发现、感应电流产生的条件 课时1考点、知识点1.知道电生磁、磁生电相关物理学史(级)2掌握感应电流产生的条件(级)学习目标1. 了解电磁感应现象的发现过程，认识电磁感应现象发现的时代背景和思想历程。体会人类探索自热规律的科学态度和科学精神；学习法拉第等科学家的优秀品质，促成学科学、用科学为人类服务的意识。2. 正确认识科学发现不仅需要幸运儿艰辛的劳动，而且需要他们具有敏锐深邃的科学洞察力、丰富的直觉和善于创新的优良品质。3. 通过阅读让学生了解电磁感应定律对科技和人类思想发展的意义。4. 通过电磁感应现象的观察和探究，引导学生描述这些现象的主要特征，知道什么是电磁感应现象和感应电流产生。5. 通过实验探究，引导学生观察、分析、比较、推理，总结感应电流产生的条件。培养学生观察现象、发现和分析问题、总结规律、抽象概念的能力。6. 学习从物理现象和实验中归纳科学规律，认识到归纳法是科学研究的一种重要方法。重、难点1掌握感应电流产生的条件(级)学习环节和内容学生活动建议教师活动建议环节一：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，导入课题交流互动，倾听分享，为后面的课堂活动准备好积极的情绪。环节二：一、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。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。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。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。二、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。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。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。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。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，科学的和谐统一之魅力。环节三：小结第一节学习的知识在第一节内容学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。环节四： 探究实验1：部分导体切割磁感线实验操作表针是否摆动导体棒左移导体棒右移导体棒不动导体棒垂直上移导体棒垂直下移结论一：当闭合导体回路的一部分做切割磁感线的运动时，有感应电流产生。探究实验2：条形磁铁与线圈相对运动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S极插入线圈N极停在线圈中S极停在线圈中N极从线圈中抽出S极从线圈中抽出结论二：只有磁铁相对线圈运动时，闭合导体回路中有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。探究实验3：模仿法拉第的实验操作现象开关闭合瞬间开关断开瞬间开关闭合时，滑动变阻器不动开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片三、分析论证，得出结论1、复习磁通量概念及磁通量变化问题磁通量变化的几种情况：（1）闭合回路所包围的面积S变化，磁感应强度B不变化；（2）闭合回路所包围的面积S不变，磁感应强度B变化；（3）磁感应强度B方向与面积S夹角的变化等。2、产生感应电流的条件：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。四、做一做：摇绳能发电吗？结合前面实验过程与分析让学生思考与讨论摇绳发电的问题。五、应用手摇式发电机延时开关这是一种控制电路用的延时开关，其中F是电磁铁，C是与弹簧连接的衔铁，D是与衔铁相连的接通开关，若开关闭合时电路接通，灯泡正常发光，则当开关断开时,弹簧并不能立即将衔铁拉起，使触头D离开，而是过一小段时间后触头D才能离开，灯泡才熄灭。感应充电认真观察实验现象，完成表格分成小组讨论，发表自己的见解，得出结论学生自主思考，积极参与学习互动，主动进行交流。认真观察实验现象，完成表格交流讨论，得出结论学生自己动手完成实验通过观察实验现象，完成表格交流讨论得出结论学生自主思考，小组交流，总结结论。感受生活中的物理，加深理解环节四：课堂练习【课堂练习1】在匀强磁场中有一个矩形闭合导线框。在下列几种情况下，线框中是否产生感应电流？（1）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动（图甲）（2）保持线框平面始终与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动（图乙）（3）线框绕轴线AB转动（图丙）。【课堂练习2】如图所示，磁场中有一个闭合的弹簧线圈。先把线圈撑开（图甲），然后放手，让线圈收缩（图乙）。线圈收缩时，其中是否有感应电流？为什么？【课堂练习3】如图所示，一有限范围的匀强磁场。宽度为d，将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速通过磁场区域区域，若dL，则在线框中不产生感应电流的时间应为等于：（ ） Ad/v BL/v C（Ld）/v D（L2 d）/v学生作答学生作答课题第三节 法拉第电磁感应定律课时2.5考点、知识点法拉第电磁感应定律的理解及应用。学习目标1知道什么叫感应电动势。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别、。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用和E=BLvsin解决问题。重、难点1 法拉第电磁感应定律。2 平均电动势与瞬时电动势区别。学习环节和内容学生活动建议教师活动建议环节一：复习回顾：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。思考回答问题环节二：1感应电动势CAI课件展示出下面两个电路在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？dsC什么相同和不同?磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为。从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢？从上面的三个实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E。这就是法拉第电磁感应定律。设t1时刻穿过回路的磁通量为1，t2时刻穿过回路的磁通量为2，在时间t=t2t1内磁通量的变化量为=21，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则E=k在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成E=设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为E=n3、导线切割磁感线时的感应电动势教师：导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？解析：设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为S=Lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=BLvt据法拉第电磁感应定律，得E=BLv问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗？教师：让我们进行下面的推导。用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsin观察电路小组交流分析问题发表自己的见解。认真观察实验现象总结规律学生自主思考，积极参与学习互动，主动进行交流。自主推导电磁感应定律的表达式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，解决共性问题在老师的引导下，自主完成例题学生自主探索，大胆尝试学生交流讨论，形成共识，参与互动问答环节三：在本节课学习中，我们学了哪些知识？请同学们归纳总结。总结本节课学习的知识【课堂练习1】关于电磁感应，下述说法中正确的是（ ）A穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大【课堂练习2】如图，一个水