第二节东芝杯教案-北京师范大学物理学系-韩黎.doc

楞次定律教学设计 北京师范大学 韩黎北京师范大学物理学系本科2006级 韩黎【教材分析】1、本节课的教学内容 选自人教版高中物理新课标教材选修3-2第四章第3节楞次定律。2本节内容在教材中的地位和作用 高中物理电磁学是由电场、电路、磁场、电磁感应和交流电五部分组成。其中电场、电路、磁场等相关知识是进一步学习电磁感应的基础，同时，电磁感应知识又是学习交变电流的起点，因此，电磁感应是电磁学中承上启下的一章，是电磁学中的重点。本章教材从感应电动势产生的条件到进一步认识感应电动势大小、方向，最后是感应电动势在实际中的应用，全章以“磁通量的变化及变化率”为核心线索贯穿始终，结构非常严谨有序。另外，本章教材有一个特点，就是以多个实验事实为基础，让学生首先有感性认识，再通过理论分析总结出规律，从而形成理性认识。这恰好为达到 “新课标”要求的，学生要通过实验来探究电磁感应产生的条件及感应电动势大小、方向所遵守的规律的目的。楞次定律就是俄国物理学家楞次通过大量的实验研究后总结出来的，它是判断感应电流方向普遍适用的法则，因此，楞次定律是电磁感应一章中的重点和难点。本教材指明了教学的方向，让学生经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。但在探究的细节和过程上，留给了教师和学生广阔的思考设计空间，有助与激发新思维，发现新方法，提出新问题，得出新结论，体现新课程。【学情分析】高中生智力已有很好的发展，初步完成从具体思维为主到抽象思维为主的过渡，开始理智地思考问题，但还需要直观的、感性经验的支持，且他们思维活跃。学习本节课的学生已经能够应用感应电流产生的条件判定感应电流的有无，但不会判定感应电流的方向；学生已掌握了安培力的计算，也能够熟悉地应用左手定则判定安培力的方向。面对新现象，新问题，且没有唯一固定的答案，学生有浓厚的探究欲望，为其思维的发散提供了较大的空间。从另外一个角度讲，本节内容，数学运算，物理理论要求不高，适当地又降低了学习难度，选择探究式教学是最佳的途径。因此，本节课教学的目标锁定为“如何判定感应电流的方向”，通过观察、激疑、尝试、验证、归纳、否定、再探究等一系列教学互动促进学生主动表达、敢于交流、不断提升探究能力。【课标分析】现代教育目标对中学物理教学提出了明确要求：中学物理教学必须以学生发展为本，以物理学知识体系为载体，以学生创新精神和实践能力的培养为重点，以提高学生的科学素养为目标，逐步培养学生的学习能力和研究能力，最终达到全面提高素质，发展个性，形成特长的目的。 在明确了教学重点之后，该采取何种学习形式来提高学生的学习能力呢？新课标指出，既要“养成独立思考、质疑探究的习惯，增强思维的严密性、深刻性和批判性”，又要使学生“乐于进行交流和思想碰撞，在相互切磋中，加深领悟，共同提高”，最终使学生“在探究活动中，勇于提出自己的见解，尊重他人的成果，不断提高探究能力，逐步养成严谨求实的学风”。可见自主探究和讨论交流是培养学生提高学习能力的两个有效方式。【教学目标】1、 知识与技能a）通过实验探究得出感应电流与磁通量变化的关系，并会叙述楞次定律的内容。b）通过实验过程的回放分析，体会楞次定律内容中“阻碍”二字的含义，感受“磁通量变化”的方式和途径。c）通过实验现象的直观比较，进一步明确感应电流产生的过程仍能遵循能量转化和守恒定律2、 过程与方法a）观察实验，体验电磁感应现象中感应电流存在方向问题。b）尝试用所学的知识，设计感应电流方向的指示方案，并动手实验操作。c）关注实验现象的个性，找出实验现象的共性，并总结出规律，培养学生抽象思维能力和创新思维能力。d）通过楞次发现愣次定律的过程，让学生体验科学家的发现之间路的曲折，了解科学发展的过程。3、 情感态度价值观 热情：在实验设计，操作过程中逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神； 参与：养成主动参与科学研究的良好学习习惯； 交流：在自由开放平等的探究交流空间，能互相配合，互相鼓励，友好评价，和谐相处。【重点难点】 学习“楞次定律”之前所学的“电场”和“磁场”只是局限于“静态场（不随时间变化的场）”考虑，而“楞次定律”所涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的相互关系，是一种“动态场（随时间变化的场）”，对于学生而言，研究对象由“静到动”是一个大的飞跃。此外， “楞次定律”涉及的物理量多，关系复杂。产生感应电流的原磁场与感应电流的磁场两者都处于同一线圈中，它们之间既相互依赖又相互排斥。要能理解“楞次定律”必须具备一定的思维能力，而大多数学生抽象思维和空间想象能力还不是很强，对物理知识的理解、判断、分析、推理常常表现出一定的主观性、片面性和表面性，所以在某些问题的理解上容易出差错。根据高中物理课标对本节内容的要求，确定本节的教学重点、难点如下：教学重点：探究楞次定律的过程和愣次定律。教学难点：感应电流激发的磁场与原来磁场之间的关系。愣次定律内容表述中“阻碍”二字的理解。【教法学法】 对于高二的学生，他们抽象思维能力有待于培养，注意力有时也不集中，因此需要用各种信息直观的表示。如楞次定律的动画演示，实物演示；采取探究式教学，让学生在做实验时能共同动手设计实验的操作过程，让学生在合作团结的探究中获得成功，在探究总结中培养创新能力。多理解，多练习，多总结，联系生活实践，培养学习兴趣，同时在教学过程中提出明确的目标以及具体的学习任务，使学生掌握目标式学习法。 学生各种能力的发展，是和他们在学习中的相关行为联系在一起的。要发展某种能力，就必须经历相应的学习过程。例如，只有在物理实验中经历独立地收集实验数据，分析论证的过程，才能发展学生收集、处理、分析数据，并得出结论的能力。而物理实验功能的体现，不仅仅在于获得所谓的“正确”实验结果、引出概念，也不再是仅仅为了提高学生的动手能力，更重要的是通过实验教学使学生经历和体验获得实验结果的探索过程，只有亲身经历了这样的过程，学生才能对什么是科学、什么是科学实验有较为深刻的理解，才能在这样的过程中受到科学方法的训练、形成科学的态度、情感和价值观。楞次定律是来源于实验中的探究。探究式课堂教学是指在教师指导下学生运用科学探究的方法进行学习，因而知识与能力的获得主要不是依靠教师进行强制性的灌输，而是在教师的指导下由学生主动探索、主动思考、亲身体验出来的。【教具学具】方形线圈、条形磁体、副线圈、电池、开关、滑动变阻器、导线、灵敏电流计、演示课件、计算机、计算机投影仪等等【设计思想】1） 这节课是在学生已经通过前几节的实验探究出电磁感应产生的条件、及感应电动势大小的规律基础上进行的，学生对进一步学习感应电动势的方向应该有一定的兴趣和热情，且有一定的实验基础，因此根据教材的特点和教学目标，将教师演示实验和学生小组的探究实验，同时利用多媒体课件，创设物理情境，启发、引导学生按照新课标中科学探究的七个要素进行实验探究。达到“问题让学生自己提出，方法让学生自主确定，实验由学生自主设计，证据让学生自己收集，规律让学生自主发现，结论让学生自己得出，最后问题由学生自主解决”的目的。 并且本节课结合学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。2）整节课主要采用布鲁纳倡导的“发现法”，结合实验探究总结楞次定律的内容，把规律的得出过程和方法放在首位，把学生的情感价值体验放在重要位置。通过物理发展史中的资料-愣次发现愣次定律过程中研究的具体研究实例，使学生了解科学家探索科学规律之路的坎坷和曲折，学习科学家的科学精神，培养科学严谨的科学作风和勇于探索的科学精神。3）通过从能量角度对愣次定律的分析讨论，使学生对能量守恒定律有更深一步的认识。【教学过程】通过以上分析，教学中以现代教学理论为指导，以了解、学习研究物理问题的方法为基础，掌握知识为中心，培养能力为方向，紧抓重点，突破难点，设计如下教学程序：教学过程教师活动学生活动方法手段设置目的一、引入新课先让学生重温感应电流产生的条件及右手定则（ 提问：产生感应电流的条件是什么 ? ） 然后出示二个问题，让学生分析有无感应电流，确定感应电流的方向。 问题 1：金属棒ab在裸露的金属框架上作切割磁感线的运动。 问题 2：闭合圆形线圈静止，当条形磁铁插入时。 如何探究电流方向与磁场变化的关系？能否寻找出一个更普遍的规律来判断感应电流的方向呢？ 提示：通过实验并记录下磁场变化的情况以及线圈中电流方向情况，再进行规律探究。（学生回忆所学内容，回答问题，教师及时纠正补充）积极思考复习回顾主动思考激发学生求知欲望和解决问题的积极性，并留下悬念。二、新课教学（一）问题探究1如何明确线圈中电流方向？2如何知道电流表指针偏转方向表示的电流方向？提示 通过实验探究实验2：探究线圈中感应电流的方向（仔细观察，详实记录）1、 实验演示：辨明电流表G指针偏转方向与通入电流方向间的关系。电流进入的方向电流由“+”接线柱流入电流由“-”接线柱流入电流表G指针偏转方向 实验3：实验记录磁场变化与感应电流方向的情况规律寻找:猜想：电流方向可能跟什么有关？1、磁场的变化情况？ 2、磁通量的变化情况？学生活动：分组探究第一大组：从磁场的变化情况来寻找有无规律。第二大组：从磁通量的变化情况来寻找有无规律。（分别用磁铁的 N 极和 S 极移近或插入线圈、离开线圈或从线圈中拔出，观察指针的偏转情况。在此环节中，学生以两个人为一个小组，像科学家那样兴趣盎然地开始按拟定的方案实验，边做边想边记。教师巡视，注意他们设计是否合理，仪器使用是否得当，数据记录是否正确，做个别辅导。）综合分析，得出结论 让学生汇报探究结果，教师引导学生总结：根据实验结果，填表：现象实验原磁场方向磁通量变化电流表偏转感应电流方向感应电流磁场方向B感与B原方向关系N极朝下插入S极朝下插入结论当原磁通量 时，感应电流磁场与原磁场 。N极朝下抽出S极朝下抽出结论当原磁通量 时，感应电流磁场与原磁场 。实验结论：当引起感应电流的磁感强度 B 原 增强时，感应电流的磁感强度 B 感 与之反向，起阻碍它增强的作用，当原磁场 B 原 减弱时，感应电流的磁场 B 感 与之同向，起阻碍减弱的作用，最终得出楞次定律内容。 B 感 与 B 原 的关系可形象地表示为来者 拒 ，去者 留 楞次定律：感应电流具有这样的方向：即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。验证 完成特殊到一般的过程教师显示出相关的电路，要求学生按屏幕上的图连接实验器材。实验时注意观察闭合电键、移动滑动变阻器触头及断开电键时，大口径线圈中产生的感应电流的方向与用愣次定律判断的结果是否相符合。引导学生自己归纳应用楞次定律确定感应电流方向的一般步骤：（ 1 ）判定原磁场的方向；（ 2 ）判定原磁场穿过所研究平面磁通量变化情况；（ 3 ）判定感应电流磁场方向；（ 4 ）判定感应电流的方向。1、由电流表指针的偏转方向判别。仔细观察教师的演示实验，并积极思考积极思考提出猜想，设计实验方案并进行分组实验学生根据自己的实验结果，列表比较分析、归纳结论，以组为单位，推举代表发言。分析实验结果，得出结论按要求连接实验电路，验证楞次定律 学习判断感应电流方向的一般步骤积极思考实验演示猜想假设合作探究分析比较归纳总结学生在教师的指导下，自觉、主动地和教师、教材、同学、教具相互作用，进行信息交流，自我调节，形成了一种和谐亲密、积极参与的教学气氛，一个思维活跃、鼓励创新的环境。学生的思维在开放、发散中涨落，在求异、探索中又趋于有序；这培养了学生独立操作能力，发展了学生的思维能力、创造能力。学生在实验中获得感知，再对这些数据进行比较、概括，进行思维加工，总结出结论，与传统教学中的总结不同的是，教师不是对自己做的演示实验进行自我总结，而是在学生自我发展的基础上，通过疏理学生认知结果来归纳结论，使学生感到成功的喜悦。由实验建立物理规律，再进一步把规律应用到新的物理情景中，激发学生的求知动机，使学生的思维处于兴奋状态。 三、深入探究物理学史的研究发现，愣次是在综合法拉第电磁感应原理和安培电动力学的基础上，解决感应电流问题的。其方法是：用电动机的原理来代替发电机的原理，从而确定感应电流的方向，下面是引入愣次发现楞次定律过程中的一个研究实例：学生已经知道，两个平行放置的导线，如同有相同的方向的电流，这两个导线就会吸引。如果固定其中的一个，且使其通有电流，另一个可以运动，如果移动该导线，则其会产生感应电流，这个现象当时已经被法拉第用实验证实。这个实例说明了楞次定律发现的曲折性。科学发现的过程通常是复杂的、曲折的，而后人学习科学知识的过程通常走的是捷径，是建立在前人研究的基础上的。深化:从导体和磁体的相对运动的角度上看:电磁感应的效果是阻碍它们的相对运动；楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。从能量转换的角度来分析：螺线管中用楞次定理得出的感应电流所形成的磁场，在螺线管上端为N极，这个N极将排斥外来的条形磁铁的运动，条形磁铁受此排斥力的作用而运动速度逐渐减小，即动能要减少；要维持其运动速度则需要有外力对磁铁做功。可见，电磁感应现象中线圈的电能是外部的机械能通过做功转化而来的。因此，楞次定理与能量转换与守恒规律是相符合的。 反之，我们可以设想一下，若感应电流方向与用楞次定理判断得出的方向相反，则螺线管的磁场将与条形磁铁相互吸引，这样条形磁铁的速度会愈来愈大。也就是说在电路获得电能的同时，磁铁的动能也增加了。这时，对于电路和磁铁组成的系统来说，它将找不到是由什么能量转化而来的，电能和动能是凭空产生了，这显然与自然界最基本的规律之一能量守恒定律相违背。总结楞次定律的三种表述方式： 表述一：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化； 表述二：导体和磁体发生相对运动时，感应电流的磁场总是阻碍相对运动； 表述三：感应电流的方向，总是阻碍引起它的原电流的变化。跟随教师的思路加深对楞次定律的理解，主动的去思考。学习楞次定律的三种表述方式分析比较自主思考使学生了解物理学发展的过程，体验科学研究道路的复杂、曲折，培养科学探索精神教师组织学生运用结论解决一些实际问题，这是检查学生对知识的理解和巩固的一种手段，也是迁移知识，深化知识的重要环节。通过运用和深化，使学生的知识、技能逐渐转化为能力和素质，这是学生完成自身发展的延续。四、小结与反馈课堂小结：教师总结：让学生回顾本课的探究过程：发现问题 进行猜想 探索研究 得出结论 指导实践。指明这是研究物理的基本思路。 反馈评价：教师发一张反馈表给学生，让学生根据自己的学习情况自我评价，最后提交给教师在教师的引导下回顾本课探究过程以及所学到的知识点在总结过程中检验自己的知识点有无遗漏或掌握不好的根据自己的学习情况填写反馈表小结归纳帮助学生构建自己的知识框架，培养学生概括总结能力。 有助于教师了解学生学习情况，以便下查漏补缺五、课堂延伸课外小任务:将楞次定律与化学中关于反应平衡的勒夏特列原理进行对比分析，并根据自己的理解撰写一篇小论文。在课下完成交待的任务类比迁移把对知识的学习还应该延伸到课外，培养学生的知识迁移与类比能力。 【板书设计】3 楞次定律一、楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。二、对“阻碍”二字的正确理解1阻碍不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化2阻碍不一定是“反向”三、“阻碍”的具体表现1方向关系：增反减同2运动关系：近斥远3磁极关系：同极迎、异极送四、应用楞次定律判断感应电流方向的步骤1明确原磁通的方向2明确原磁通的增减3根据楞次定律，判