海南省海口市高中物理 第4章 电磁感应 4.2 探究感应电流产生的条件教案 新人教版选修32.doc

探究感应电流产生的条件教学目标（一）知识与技能1知道电磁感应现象。2. 理解产生感应电流的条件。3通过研究电磁感应现象的实验操作，提高实验操作技能。（二）过程与方法1.在探究电磁感应现象过程中，体会科学探索的过程方法。2.学会通过实验观察、记录结果、分析论证，抽象概括出结论的科学探究方法。（三）情感、态度与价值观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.在探究实验过程中，体验合作的快乐，成功的体验，同时培养合作学习的习惯。教学重点与难点重点：通过实验观察和实验探究，总结感应电流的产生条件。难点：1、教师对学生探究式学习的操控。 2、引导学生对实验现象的分析总结磁通量的变化。教学方法：实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法教具：条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，自制多媒体课件教学过程一、新课引入1、表演探宝游戏：将一“宝物”（磁铁）藏在三个外形相同的“臧宝箱”中的一个。提问学生在不打开 “宝箱”的情况下，能否快速准确的将“宝物”找到？接着，给学生表演探宝游戏：将一线圈和电流计构成回路，再把线圈依次套住“臧宝箱”，若电流计指针发生偏转，则“宝物” 就在该“臧宝箱”内。提出问题：我们的探宝游戏是根据什么原理进行的？（磁生电）讲授：电磁感应现象及感应电流的概念这种磁生电的现象称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。2、提出课题：为什么线圈在磁体周围为运动会产生感应电流呢？这节课我们将一起探索电流的产生条件。二、新课教学（一）实验探究实验一、向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出同学们想不想体验一下刚才的探宝游戏？ 其实，桌上提供给大家的实验器材就可以满足大家的要求2、学生实验，合作探究，并完成实验报告，教师巡回检查指导。根据学生完成实验的情况抽查几组，并请学生代表说明实验做法及实验现象。学生演示：如图所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。观察实验，记录现象：表1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极抽出向左s极抽出向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。提问：该实验能观察到产生了电流，实验中导线有没有切割磁感线？请学生观察媒体课件模拟演示，并说明：在实验一中，导体静止而磁体相对导体运动，存在导体切磁割感线的情况，能产生电流。是不是只有切割才产生电流，导体和磁体不发生相互运动，即不切割磁感线就不能产生电流了呢？现在请大家思考，并利用桌面上提供的实验器材进行实验，寻找产生电流的方法。实验二：模拟法拉第的实验1、介绍实验器材，并提出实验要求：实验目的：探究感应电流的产生条件提供的器材：电源、开关、滑动变阻器、小线圈（含铁芯）、大线圈、 灵敏电流计、导线若干 。问题：（1）、哪些器材能产生磁场？（2）、进行实验，填写实验报告单。（3）、你通过怎样的实验操作获得感应电流？（4）、你认为该实验中获得感应电流的条件是什么？2、学生实验，合作探究，并完成实验报告，教师巡回检查指导。根据学生分组实验情况，提问完成模拟法拉第的实验的小组，并请学生代表说明实验做法及实验现象。学生演示：如图4.2-3所示。线圈a通过变阻器和开关连接到电源上，线圈b的两端与电流表连接，把线圈a装在线圈b的里面。观察以下几种操作中线圈b中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表2中。观察实验，记录现象：表2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结论：只有当线圈a中电流变化时，线圈b中才有电流产生。提问：该实验是不是通过“切割”产生感应电流的?如果不是，那是什么原因引起的呢？引导学生：该实验是因为闭合回路的磁场强度发生变化而引起感应电流。分析：实验一中是通过闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电流的，而实验二不切割，而是由闭合回路的磁场强度发生变化的方式而引起感应电流。能够产生感应电流的方式表面上不相同，但必有其深层的相同条件。我们再回顾一下初中的产生感应电流的实验，分析一下这三个实验的共同点。实验三、闭合电路的部分导体切割磁感线介绍实验器材并演示：导体左右平动，上下运动。观察电流表的指针， 把观察到的现象记录在表3中。如图所示。观察实验，记录现象：表3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上平动不摆动向左平动向右向下平动不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。（二）、分析论证，归纳总结在实验二中，导体和磁体相对静止，不存在切割的情况，但也有电流产生，说明电流产生的原因不是导体切割磁感线，那是什么呢？请同学们寻找这三个实验的共同点，并做出回答。1、分组讨论，学生代表发言，师生共同归纳总结：实验1中，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。（如图4.2-4） 实验2中，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。（如图4.2-5）实验3中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，导体没有切割磁感线，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。实验一和实验三的共同点：切割（实验二无）实验一和实验二的共同点：磁场强弱发生变化（实验三无）三个实验的共同点：实验一：磁场b变化，面积s不变实验二：磁场b变化，面积s不变 =bs 变化实验三：磁场b不变，面积s变化可见，引起感应电流的原因既不是“切割”，也不是“磁场强弱发生变化”，而是“磁通量的变化”。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。2、引导学生分析磁通量发生变化的因素：=bscos由 =b s cos可知：当磁感应强度b发生变化；线圈的面积s发生变化；磁感应强度b的垂直平面与面积s之间的夹角发生变化这三种情况都可以引起磁通量发生变化3、利用结论解释实验现象实例1中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈a中电流的变化，最终导致线圈b中磁通量变化，从而产生感应电流。实例3中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流从这三个实例看见，感应电流产生的条件，确实是穿过闭合电路的磁通量变化。4、提问学生，解释探宝活动中电流计偏转的原因线圈相对磁铁运动,线圈面积不变，但穿过线圈的磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流，使电流计偏转。（三）应用知识，巩固所学1、如下图所示的匀强磁场中有一矩形闭合导线框。在下列几种情况中，线圈中是否产生感应电流？（1）保持线框平面与磁感线垂直，线框在磁场中上下运动。（2）保持线框平面与磁感线垂直，线框在磁场中左右运动。2、解释发电机发电原理，演示小风扇发电投影：发动机模型，并要求学生根据所学知识解释发电机原理。（闭合线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴转动能够产生感应电流，这就是发电机的原理。）介绍电动机和发电机构造的共同点：磁极与在磁场中可绕轴转动的线圈，如果用外力带动电动机中的线圈转动，也可以发电。演示：小风扇发电3、在匀强磁场中有两条平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两条可沿导轨自由移动的导电棒ab、cd，这两个导电棒ab、cd的运动速度分别为v1 、v2，如下图所示，ab棒上有电流通过，则一定有(c)av1v2 bv1v2 cv1v2 dv1v2c四、课堂小结产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化这里关键要注意“闭合”与“变化”两词就是说在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流当然电路不闭合，电流也不可能产生。五、作业布置：课本p8