电生磁-教学设计

《磁生电》教学设计一、《课标》要求2.4.5探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产生活中的应用。4.2探究类学生必做实验4.2.10探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件《课标》解读：课标中对本节课的要求是“了解”层级，“了解”层级对学生的分析能力和推理能力有了一定的要求。即通过学生经历实验探究过程归纳出出产生感应电流的条件。并可以利用电磁感应对生产生活中的应用加以解释。课标中要求学生要通过实验探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。故本节课一定要落实这个探究活动，设定学生分组实验，引导学生通过实验分析归纳得出导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。二、核心素养落地科学探究：通过分组实验导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。领悟科学探究的方法，发展科学探究能力，主要培养进行实验与收集数据以及对实验数据进行分析论证的能力，当然在实验探究的过程中，学生会体会到交流与合作对科学探究的重要意义。科学思维：渗透科学研究方法，培养学生的科学思维能力。通过探究实验培养学生的逆向思维能力，加强学生从物理的视角对相互关系的认识方式；利用建立的磁感线模型，方便表述磁生电的条件，体会物理模型的重要性；应用控制变量法和转换法分析归纳得出影响影响感应电流方向的因素。科学态度与责任：通过科学家法拉第的事迹介绍，培养学生不畏困难、探索科学真理的精神；通过对我国风力历程了解，体会到物理学对社会发展的推动，引导学生增强文化自信，树立科技强国的远大理想。三、教材分析“磁生电”是人教版《物理》重点内容之一，是在“电生磁”和“电动机”后进行的教学，使学生对“电与磁相互作用的内容”有了较完整的认识，具有承前的作用，是知识的自然延续；同时，这一节发电机的内容为以后学习能的转化和守恒提供前置知识，具有启后作用。本节涉及的内容比较多，包括电磁感应的现象与条件，发电机的原理与应用，磁记录等，时间安排上比较紧张。所以把重点放在引导学生探究得出电磁感应的条件上及对发电机的了解方面，对于磁记录将放到下节课了解。四、学情分析学生已有磁场、磁感线的概念，知道电流的磁效应及磁现象的本质对电动机的构造和原理有了认知。但是由于学生接触电磁知识时间不长，奥斯特实验是在老师引导下完成的，所以部分同学由“电生磁”逆向思维“磁生电”能力欠缺。另外，由于学生的逻辑思维能力还不严密，所以设计实验探究“电磁感应”时缺乏全面思考，教师要注重引导学生完善设计方案，培养学生周密思考的能力。五、学习目标1.通过实际操作以及观察演示实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。2.通过教师演示实验，了解发电机的构造和工作过程。3..通过动手制作，进一步了解电磁感应在生产生活中的应用。六、学习重难点重点：探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。难点：产生感应电流的条件。七、学习过程（一）激趣实验，引入新课演示实验:将电动机、开关、电源串联起来，闭合开关，电动机的线圈转动，然后把电池去掉，给电动机装上齿轮，转动齿轮，在没有电池的情况下也能让灯发光，这个没有电池使灯发光的实验让学生觉得神奇，从而引入新课.设计意图：这个对比实验，会引起学生的认知冲突，更能激发他们的探究欲望。同时为磁生电的实验设计做好铺垫，以便于学生在磁能否生电做出有依据的猜想和假设，降低思维梯度。（二）电磁感应1.逆向思维，初步探究提出问题从学生熟悉的奥斯特实验入手，反过来问学生：磁能生电吗？猜想能或不能（并给出猜想依据）设计方案启发学生从两方面思考：如何形成磁场？建议用U型磁体，因为U型磁体磁极间的磁场分布较均匀。如何显示有无电流？介绍灵敏电流表。将用U型磁体、用U型磁体、导体棒贴在黑板上，在此基础上如何让形成电流？通过讨论，连接成图a的装置。分组初步探究，教师巡回并观察学生活动，统计能产生电的小组并让他们展示。有新的发现虽然产生电流，但是电流很小，灵敏电流计指针只有微弱摆动。说明磁能生电2.深入探究，初步归纳再次提出问题，图b图a怎样使实验现象更明显一点，即产生的电流更大一点?给学生准备两个磁性不同的磁铁，通过探究发现磁铁磁性越强产生的电流越大，接着引导学生回顾上节电动机所学知识，通电的单匝线圈在磁场中收到的力是非常小的，我们是怎样增大线圈所受的力的呢？学生很容易回想起来——增加线圈的匝数。由此进行类比，今天这个实验，我们能否也通过增加线圈匝数的方法来增大产生的感应电流呢？进而改进方案如图b。图b图a结合初探，发现线圈在磁场中静止不动时电流计的指针不偏转，是不是导体在磁场中运动闭合电路中就能产生感应电流，各组开始向各个方向移动线圈，是不是闭合电路中都能产生感应电流？设计实验所需表格，继续探索。教师巡回并观察学生活动，寻找实验内容完整的小组，并让他们上台展示设计意图：设计实验是本节课的一个重点，采用层层递进问题引导学生突破重点，学生的思维在思考问题和小组讨论的过程中得以提高，进而制定出科学的实验方案。充分发挥了学生的能动性，根据实验结果改进实验方案，最终归纳、分析得出结论。有利于培养学生科学探究的能力。3.教师演示，突破思维磁场看不见、摸不着，学生难以归纳出导体是在切割磁感线的情况下产生了感应电流。因此在实验器材上的创新，制作如下图U型磁体模型，利用内置的激光笔和水雾，可以观察磁极间有用激光模拟的磁感线，学生实验用到的铜导线，连接微电流传感器组成闭合电路。传感器把接受到的信号传送给电脑，软件以图像的形式更加直观的显示电流随时间变化的规律。图像横轴表示时间，纵轴表示感应电流的大小和方向，横轴以上和横轴以下电流方向不同。（做演示实验）。学生从图像上可以清楚的看出：当导体在磁场中静止不动时，没有电流产生，当导体运动方向和磁感线平行时，也没有电流产生，当导体做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，设计意图：利用激光磁感线，很好的突破了“感应电流产生的条件”这一教学难点。利用微电流传感器，让学生比较直观便捷的观察，更好的发挥物理实验的育人功能，感受到科学技术力量，崇尚科学。4.分析交流，思维进阶引导学生分析实验图像，注意感应电流的方向，有什么新发现？思考更深层次问题，猜想感应电流的方向改变的原因?通过小组讨论自主设计实验，进行实验，展示并分析。设计意图：培养学生初步对科学探究过程和结果做出解释的能力，能口头表述自己的观点，具有与他人交流的能力。5.合作交流，学以致用思考讨论课前演示实验，在没有电池的情况下也能让灯发光原因?电动机的线圈想转动起来切割磁感线，产生了感应电流。这时让学生根据所学的知识制作自制手摇手电筒。学生已经有了思路，跃跃欲试，阅读说明书，并按照说明书自制手摇手电筒，然后完成自评得分表。完成手电筒的基本结构灯是否发光工作原理分析结构完整4分不完整2分无0分灯发光2分灯不发光0分无法说明原理0分基本说明原理2分完整说明原理4分我的自评得分是：分（共10分）设计意图：学生的自我评价，让学生了解自己取得的进步、已有的优势和潜能，以及存在的问题和不足，促进反思和改进。6.回顾历史，激起共情课件展示英国物理学家法拉第发现磁生电进而发明发电机的历程，体验科学家的探索精神，为人类做出的贡献。结合学生的探究，鼓励学生敢于动手，敢于面对困难。设计意图：介绍科学家的事迹与品格，对学生起到潜移默化、优化心理的作用。（三）发电机出示手摇发电机，介绍其构造。将发电机与小灯泡连接起来，用不同的转速摇动转轮进行实验；把两个二极管并联反接连入电路，进行实验。让学生根据上面的实验分析可能出现的现象。实验现象，发电机的线圈转得越快，灯泡越亮，说明感应电流越大。说明手摇发电机发出的电流大小是发生变化的；二极管交替发光说明手摇发电机发出的电流方向在不断变化。顺势提出疑问:什么手摇发电机发出的是交流电呢?用模型发电机说明，在发电机中用连续运动的线圈来代替往复的导线，为了把线圈中产生的感应电流输送给用电器，还要用铜环和电刷把线圈和用电器连接起来。将模型发电机与电流传感器连接，摇动摇把，蓝色边向上切割磁感线，电流图像分布在横轴的上方，转过半周，蓝色边向下切割磁感线，电流图像分布在横轴的下方。从图像上可以看到，当转动线框时，确实产生了较大较稳定且持续的感应电流。并且电流的方向随时间作周期性变化，我们把这样的电流叫做交变电流。交变电流的频率在数值上等于每秒内电流周期性变化的次数，单位是Hz。我国电网以交流供电，频率为50Hz,也就是说，电流在每秒内周期性变化的次数为50次。这样，就把学生不好理解的“交流电”、“频率”概念给轻松突破了。在此基础上，作进一步讲解，生活中的发电机，都是利用这个原理来工作的。转动摇把，是把老师的化学能转化为电能，如果大轮改成汽轮、水轮、风叶等，就可以将其他形式的能转化为电能了。这样就把发电机能量转化的问题也给解决了。设计意图：利用模型发电机和电流传感器，将交变电流这一抽象的概念可视化，解决学生思维障碍。八、课堂小结本节课你的收获是什么？可以从知识层面、能力层面、方法层面、动手操作方面等来分享。九、板书设计磁生电闭合电路一部分导体闭合电路一部分导体在磁场中做切割磁感线运动二、发电机十.课后实践作业1、观看电影《驭风少年》，并写300字观后感；2、查阅资料，了解我国风力发电的发展历程。设计意图：通过观影这种学生喜爱的作业方式，让学生再次经历磁生电及发明发电机的过程，完成了知识目标；了解主人翁热爱生活、永不放弃的精神。通过多我国风力发电发展历程的了解，体会到物理学对社会发展的推动，引导学生增强文化自信，树立科技强国的远大理想。十一.反思与总结1.引课实验通过没有点电池，让电动机的线圈转起来也能使灯发光，能够引起学生认知冲突，2.在学生探究什么情况下磁可以生电的实验中，设计学生实验层层递进，学生的思维在思考问题和小组讨论的过程