6.3 电磁感应现象 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高一 学期 秋季 课题 《电磁感应现象》 教科书 书 名：普通高中教科书物理（必修第三册） 出版社：广东省教育出版社 教学目标 物理观念：知道电磁感应现象和感应电流的定义，形成物理观念。 科学思维：通过奥斯特的“电生磁”的实验到法拉第“磁生电”猜想的验证过程，使学生的形成物理对称性思想。 科学探究：通过产生感应电流条件的实验，体会完整探究的过程及思想方法，培养学生的观察、操作、探究和概括的能力。 科学态度与责任：通过介绍法拉第发现电磁感应现象的艰苦历程，培养学生严谨认真的学习态度和不拍艰苦的探究精神。 教学内容 教学重点：产生电磁感应现象的条件。 教学难点：通过实验探究磁生电的过程。 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 《电磁感应现象》是粤教版高中物理必修三2020年8月第1版教材中第六章第三节的内容。电磁感应现象的发现深刻地揭示了电现象和磁现象的密切联系,为即将在选择性必修二学习的《感应电流的方向》奠定了基础。学生通过学习可以了解和认识在电磁感应研究过程中做出重要贡献的科学家，培养学生永不放弃的科学探索精神。接着追寻科学家的足迹，学生通过分组实验去探究发现产生感应电流的条件，锻炼自己的实际操作能力和团队合作精神。除此，在我们今天的生产、生活中也离不开对电磁感应的应用，比如发电机、变压器等电气设备,就是在这一理论的指导下发明的。通过学习学生也会感受到电磁感应和物理知识对人类发展和进步的重要性，激发学生的学习兴趣和动力。 2、问题分析 《电磁感应现象》在课文开始部分首先介绍了奥斯特发现电生磁的现象，法拉第受到启发后经过近十年的艰苦探索证实了磁生电的猜想。在“电磁感应现象的发现”这一部分，教材详细描述了法拉第探求磁生电的实验过程，然后给出了电磁感应和感应电流的概念。我认为教材在介绍法拉第之前可以先介绍另一位科学家克拉顿，尽管克拉顿错失了发现电磁感应现象的良机，但是也是研究电磁感应现象的一位重要的人物，也让学生知道并不是只有一位科学家为电磁感应的发现作出贡献，在科研的道路上，成功的人是英雄，失败的人也是英雄。 在“产生感应电流的条件”这一部分，“实验与探究”栏目中给了三组实验器材（1）直导线、蹄形磁铁、灵敏电流计、导线；（2）条形磁铁、大螺线管、灵敏电流计、导线；（3）学生电源、滑动变阻器、开关、大小螺线管、灵敏电流计、导线。在每一个实验后面都附有实验步骤指引，然后只需要学生观察电流计是否偏转。而在栏目之后还具体给出了每个实验的实验现象以及观察结果。最后设置了一个“讨论与交流”栏目，让学生思考这些实验的共同点，并且随后也进行了总结给出产生感应电流的条件，一是电路闭合，二是磁通量变化。教材最后介绍了电磁感应的应用一个是汽车防抱死制动系统，另一个是无线充电。可能是出于要和科学技术前沿接轨，教材并没有介绍交流发电机和变压器。而交流发电机和变压器的认识对交流电部分内容的学习有重要的作用，课本的每一节内容除了承上如果还有启下的作用就更好了。 3、问题设计 本次《电场感应现象》的教学设计总共涉及情景引入性问题2个、教学过程中的系列性问题14个，反思性问题4个，问题共计20个。本节主要的知识性内容就是“产生感应电流的条件”。得出这个条件，需要层层递进的设计问题。比如学生探究实验中的第一组实验＂利用直导线、蹄形磁铁、灵敏电流计＂探究产生感应电流的条件，这里会设置两个问题，让学生观察直导线在切割磁感线和与磁感线平行运动时电流表有无变化。学生会误认为是导线切割磁感线产生电流。而当学生做了第二组实验＂在闭合回路中的螺线管中插拔条形磁铁＂的实验，这里会设置三个问题，让学生观察磁铁在插入、静止和拔出螺线管时电流表的变化，学生又觉得是“相对运动”产生的感应电流。这时教师需要将课本“实验与探究”栏目中的第三个实验作为演示实验进行展示，发现就算两个线圈不发生相对运动，通过打开闭合开关或者滑动变阻器滑片，只要改变小线圈中的电流，也可以产生感应电流。到此学生就明白了磁场强弱B发生变化可以产生电流。那反问学生导体棒切割磁感线的实验又是怎么产生电流的呢？这时，又需要教师引入一个课本正文上没有的实验，即＂在磁场中移动一只与灵敏电流计相连的方形线圈＂，这里又设置三个问题，请学生注意观察线圈“进入、完全进入、离开”的过程中，电流表的变化，最终发现这三种情况是磁感线穿过闭合回路的有效面积发生了变化才引起电流的产生。在教师的帮助下总结出产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化。教师再提问，除了磁感应强度B和面积S，改变两者的夹角也可以使磁通量发生变化，最后在匀强磁场中转动线圈即可证明。通过这一系列实验和相关问题的提出，学生在解决问题的过程中，对产生感应电流的条件有自己的思考和理解，同时对磁通量变化的多种可能也有了形象的感受和认识。 【学情分析】 学生在上一节已经学习了磁通量、磁通量的变化量的概念，对奥斯特电流的磁效应实验都有所了解。另外，在教学过程中，课堂上学生进行分组实验，而活泼好动是中学生的天性，对实验兴趣浓厚，实验过程和结果都难以预料，教师一定要设置好实验过程中的引导性问题，让学生高效有序的完成实验。本节课内容较少只有一个产生感应电流的条件，但是难在实验较多，有些学生探究实验，有些教师演示实验，还要投影和课件展示，学生的注意力要不停转换对象，所以对课堂的掌控有一定的困难 【教学资源的组织】 在新课开始部分利用课堂教学之前已经准备好的两个趣味实验，手机发电和摇绳发电来引入新课，让学生带着好奇心和求知欲去探索磁生电的原因和条件。对于产生感应电流的条件的教学主要是采取实验探究和演示的方法，总共涉及到4套：（1）直导线、蹄形磁铁、灵敏电流计、导线；（2）条形磁铁、大螺线管、灵敏电流计、导线；（3）学生电源、滑动变阻器、开关、大小螺线管、灵敏电流计、导线。（4）匀强磁场、软线圈、导线、灵敏电流计；前两个是学生实验后两个是教师演示实验，过程中都设计了引导性的系列问题具体见以下教学过程的设计。 最后还设计一个扩展，利用电脑课件投影出电磁感应现象的发现过程，提问让学生分析克拉顿失败的原因，并想办法产生持续电流。教师再次演示实验“在匀强磁场中移动一只与灵敏电流计相连的软线圈”的实验器材＂并给予提示，这时学生就会猜想可能反复让线圈进出磁场，旋转线圈，旋转磁极等可以连续改变磁通量，从而产生持续电流。教师出示提前准备好的发电机模型，点出学生刚刚实际上设计了一台发电机。成功地将科学成果应用到了人类的实际生活生产中。然后再引出本课的第三部分电磁感应的应用，列举一些电磁感应在现代科技中的应用，让学生了解了物理的实用性和对人类科技进步的重要性。 教学过程 【教学流程图】 【教学过程设计】 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 与效果分析 复习引入 问题1：奥斯特发现通电导线可以产生磁场，使下方小磁针发生偏转，说明电能生磁，那么如果你在那个时代会有什么新的猜想呢？ 引导说出自己的猜想：磁能生电。 为了引入磁生电，简单明了，还可以让学生感受到大自然无处不在的对称美。 一、产生感应电流的条件 利用趣味实验教学 问题2：通过观看两个趣味实验，想想手机为什么会发电，摇绳子又怎么点亮了灯泡？是磁生电了吗？如果是，那么条件又是什么呢？ 观看实验视频，产生好奇心和求知欲。 学生兴趣浓厚，想要马上找到答案。 1.学生探究实验一 闭合回路中的直导线切割蹄形磁铁磁感线。 问题3：请大家用直导线切割磁感线运动，观察与直导线相连的电流表有无变化？ 问题4：请大家用直导线做与磁感线平行的运动，观察与直导线相连的电流表有无变化？ 问题5：请大家通过自己的观察总结出产生感应电流的条件。 学生分8个小组，在教师问题引导下完成第一个探究实验。学生通过观察可能得到结论产生感应电流的条件是“导体切割磁感线”。 引导学生探究产生感应电流的条件。在教师问题的引导下，学生可以快速有序的完成实验，并得出自己的结论。 2、学生探究实验二 在与灵敏电流相连的的螺线管中插拔条形磁铁。 问题6：请大家把条形磁铁插入通电螺线管，观察电流表有无变化； 问题7：请大家把条形磁铁静止在螺线管中，观察电流表有无变化； 问题8请大家把条形磁铁拔出螺线管，观察电流表变化。 问题9：请大家通过自己的观察总结出产生感应电流的条件。 学生继续根据问题引导分组完成第二个实验。学生通过观察可能总结出产生感应电流的条件是“磁铁和螺线管有相对运动”。 引导学生探究产生感应电流的条件。在教师问题的引导下，学生可以快速有序的完成实验，并得出自己的结论。 2. 教师演示实验一 利用套在一起的大小螺线圈，小线圈与电源、滑动变阻器、开关连成回路用来产生磁场，大线圈与灵敏电流计相连用来检验感应电流。 问题10：保持两个线圈静止，观察在闭合和断开开关瞬间是否有电流产生？ 问题11：如果闭合开关后，滑动变阻器滑片是否有电流产生？ 问题12：如果使用学生电源，能否通过改变电源的输出电压产生感应电流等？ 学生观察演示实验过程，会发现“切割磁感应”和“相对运动”并不是产生感应电流的条件，小线圈的电流产生的磁场强弱B变化才是在大线圈中产生电流的根本原因。 引导学生发现产生电流的一个条件是线圈中的磁场强弱即磁感应强度B发生变化。 3. 教师演示实验二 在匀强磁场中移动一只与灵敏电流计相连的软线圈。 问题13：如果磁感应强度B的变化是产生电流的条件，那么导体棒切割磁感线，U形磁铁中间部分的磁场几乎不变，为什么回路中也有电流呢？ 问题14：请大家注意观察线圈“进入、完全进入、离开”的过程中电流表的变化。 问题15：是磁场穿过线圈的有效面积S发生变化才产生了电流吗？ 这时将软线圈捏扁，发现指针动了。验证学生的猜想。 投影分析导体棒切割磁感线实验是闭合回路面积发生变化。 学生观察演示实验，发现线圈进入和离开磁场是有电流产生，在磁场中运动时没有电流产生。 进行对比猜想，磁场穿过线圈的有效面积不同，进和出的时候有效面积S有变化，线圈在磁场中运动时，S没有变化，得出结论产生电流的条件是线圈穿过磁场的有效面积S发生了变化。 引导学生发现产生电流的另一个条件是磁场穿过线圈的有效面积S发生了变化。 5.课件重新演示前三个实验 教师用电脑课件投影三组实验，引导学生总结产生感应电流的条件。 问题16：请同学们观察三个实验总结出产生感应电流的条件。 问题17：根据磁通量的公式φ= B S cos θ，除了B，S发生变化，如果B和S的夹角θ发生变化也可以引起磁通量变化，那么是否也可以产生电流呢？ 教师在匀强磁场中翻转线圈，让学生观察是否有电流产生。 问题18：请分析趣味实验中产生电流的原因？ 学生观察课件中以上三组实验，得出结论：产生感应电流的条件——闭合回路中的磁通量发生变化。 再次验证了产生感应电流的条件。 手机发电是磁感应强度B发生变化，摇绳发电是回路面积S发生变化。 学生从多组实验中总结归纳得出正确结论，充满科学探究的成就感和喜悦感。 2、 电磁感应现象的发现 课件展示克拉顿、安培、法拉第发现电磁感应现象的历程 问题19：总结科学家们失败的原因，提出如何产生持续电流的方法? 引出电磁感应的应用：展示手摇发电机。 学生提出自己的猜想，反复插拔条形磁体，反复切割磁感线，在匀强磁场连续翻转线圈等等。 让学生知道在科研的道路上，成功的人是英雄，失败的人也是英雄，要有持之以恒的精神和品质。 三、电磁感应的应用 课件展示法拉第发电机、变压器、无线充电等应用。 总结：想要弄清楚这些电磁感应用的例子需要更多的电磁感应的规律和知识，那就留到下一节物理课，继续完成我们的探索之旅。 再次激发了学生预习新课的欲望。 最后引入发电机等电磁感应与社会生活的联系，让学生体会到学有所用。 四、小结 采取学生总结 问题20：请大家总结本节的主要内容。 学生总结： 一、产生感应电流的条件。 二、电磁感应现象的发现。 三、电磁感应的应用。 内容较简单，学生积极性也高，可以将课堂从始至终还给学生。培养学生的总结归纳能力。 板书提纲 1、 产生感应电流的条件 1、闭合回路 2、磁通量发生变化 二、电磁感应现象的发现法拉第 三、电磁感应的应用 发电机、变压器、无线充电 教学反思 亮点与创新：问题的设计目的性很重要，但是提问的时机和顺序也很重要，本次教学设计的一个亮点就在于几个探究实验和演示性实验以及相关问题出现的顺序，符合学生的思维过程也达到了想要的教学目的。另外一个创新点在最后扩展部分，为了引入发电机让学生感到学有所用，提出了让学生帮助克拉顿完成梦想的问题，学生解决问题后会感到完成了科学家不曾做到的事情，学习物理的信心大增，同时也了解了发电机的原理。该问题设计巧妙，思路新颖，最后的结果也令人惊喜。 不足与改进：本次教学设计最大的不足在于没有考虑到很多课堂的生成性问题，对于临时出现的问题没有做出充分的准备。还有一点需要改进的就是要在学生回答问题之后给予积极的评价和激励，除了口头鼓励和表扬学生个人外，应该采取小组计分制，评比出本节课回答问题最多最好的一组，给以加分鼓励。好的课堂应该匹配公平详细的评价机制，这样才可以鼓励和刺激学生解决和回答问题，达到更好的教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$