4.2探究电磁感应的产生条件.doc

探究电磁感应的产生条件尊敬的各位老师：大家好！我是X号考生XXX，我的说课题目是探究电磁感应的产生条件，我将从教材分析、教学方法、教学器材、教学程序设计四个方面进行说课。首先我们来进行教材分析。一、教材分析1.1地位和作用探究电磁感应的产生条件是人教版高中物理选修3-2第四章第二节的内容，是电磁学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位。本节内容揭示了磁和电的内在联系，通过探究实验的方法归纳出了“磁生电”的规律，在教材中起到了承前启后的作用，是学生今后学习法拉第电磁感应定律、楞次定律和交变电流产生的基础。在教材的编排上本节从初中知识点闭合电路的部分导线切割磁感线产生电流入手，再设计学生探究实验，对现象进行分析归纳，最后总结出产生感应电流的条件，这样的编排符合学生的认知规律。1.2学情分析学生对闭合电路的部分导线切割磁感线能产生电流，在初中已有一定的认识，但在空间想象、问题本质的分析等方面还较为薄弱。因此，在教学中从学生的已有知识出发，通过学生自主学习、探究实验、产生问题、协作交流等学习方法，从而解决问题得出产生感应电流的条件的结论。1.3教学目标根据新课程标准的要求，注重提高全体学生的科学素养，结合教材，本着面向全体学生的原则，我从知识与技能目标、过程与方法目标和情感与态度目标三个方面培养学生，为学生终身发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。1）我确定的知识与技能目标是：（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）我确定的过程与方法目标是：（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)我确定的情感、态度与价值观目标是：（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。1.4教学重点、难点1）我确定的教学重点是：学生实验探究的过程。对产生感应电流条件的归纳总结。2）我确定的教学难点是：感应电流产生的条件。那么，究竟应该怎样来完成本节课的任务呢？下面说一下本节课的教法和学法。二、教学方法:在课堂中通过一个演示实验和两个学生探究实验，创设物理情景。教师引导学生认真观察、积极思维，然后进行分析论证，归纳总结出产生感应电流的条件；同时通过同学间的分组实验和讨论，调动学生学习的积极性，提高学生课堂学习的效率，培养学生的协作精神。三教学器材自制铝管“电磁隧道”，小铁球，磁性小球，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。四教学过程设计（一）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。（2） 新课讲解提问：请大家思考一下，要进行这个探究实验，器材应该如何去选。引导学生总结：要有产生磁场的物体：如蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺旋管等；要有能够显示电流的器材，如灵敏电流计等；要有产生感应电流的装置，如导体棒、线圈等。向学生展示幻灯片，显示的是教材为大家提供的三套实验方案，请同学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2所示。（1）学生操作实验，使导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。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。（2） 小组讨论，归纳实验结论（3） 教师总结：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。 师：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3所示学生操作实验，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2中。观察实验，记录现象。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。小组讨论，归纳教师总结：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所示。学生操作实验，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3中。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。小组讨论，归纳结论教师总结：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。实验二：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。实验三：如图6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。总结一：由实验二、三可以得出结论：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。师：大家再看一下实验一，刚才我们总结出来的结论适用么？生：不适用，因为闭合电路所在处的磁场强弱并未发生变化。师：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？为了更好的说明问题，我们画出实验一的俯视图，如图7所示。师：当当导体棒AB向左、右运动时，回路的那个量在变化？生：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。师：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。4磁通量定义：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。【课堂小结】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。【作业设计】（1） 完成学案和课后练习。（2） 课后探究实践：摇“绳”能发电吗？（教师略作指导）我的说课到此结束，谢谢！（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出演示：如图4.2-2所示。表2 （3）模拟法拉第的实验演示：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3中。 观察实验，记录现象。表32、分析论证分组讨论，学生代表发言。演示实验1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，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。演示实验2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） 演示实验3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）3、归纳总结请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？实例1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；实例2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3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。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。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。（四）实例探究关于磁通量的计算【例1】如图所示，在磁感应强度为 B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180，求此过程磁通量的变化？错解：初态 ，末态 ，故 。错解分析：错解中忽略了磁通量的正、负。正确解法：初态中 ，末态 ，故关于电磁感应现象产生的条件【例2】在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（ ） 答案：EF【例3】（综合性思维点拨）如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？在何位置时P中会产生感应电流？解：根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知磁通量增加，磁通量减小，磁通量增加，磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加减小增加减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。关于电磁感应现象的实际应用【例4】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。铁芯上有两个线圈A和B。线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。试说明这种继电器的原理。解析：线圈A与电源连接，线圈A中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈 B中无感应电流。断开开关S时，线圈A中电流迅速减减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，当弹簧E的作用力比磁场力大时，才将衔铁D拉起，触头C离开巩固练习1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（ ）A磁感应强度越大的地方，磁通量越大B穿过某线圈的磁通量为零时，由B= 可知磁通密度为零C磁通密度越大，磁感应强度越大D磁感应强度在数值上等于1 m2的面积上穿过的最大磁通量 答案：CD2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（ ）AWb/m2 BN/AmCkg/As2 Dkg/Cm 答案：ABC3.关于感应电流，下列说法中正确的是（ ）A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流B只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流C若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流D当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应 电流答案：D4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定能产生感应电流的是（ ）A保持电流不变，使导线环上下移动B保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小C保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动D保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动解析：画出电流周围的磁感线分布情况。答案：C5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（ ）A增大 B减小C不变 D无法确定如何变化 答案：B6.行驶中的汽车制动后滑行一段