13.3 电磁感应现象及应用 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电磁感应现象及产生感应电流的条件，通过“切割磁感线是否为唯一方法”的认知冲突导入，衔接学生已有切割磁感线知识，引导探究磁生电的本质，梳理从现象到磁通量变化规律的脉络。 以法拉第十年探索历程渗透科学态度，通过实验探究（控制变量分析B变、S变、夹角变）培养科学探究能力，典型题设计强化磁通量变化判断的科学思维，助力学生构建物理观念，提升教师教学效率与学生学习深度。

教学设计 课程名称 电磁感应现象及应用 教师姓名 授课时长 40分钟 知识点来源 学科：物理　　年级：高二　　教材版本：人教版（2019）必修第三册 课题：第十三章　电磁感应与电磁波初步　第3节　电磁感应现象及应用 知识点描述 电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流；它是电与磁内在联系的重要表现。 划时代的发现：奥斯特发现电流的磁效应后，法拉第从“由磁生电”的设想出发，经过长达10年的探索，于1831年用两个线圈绕在铁环上的实验首次观察到“磁生电”现象，并将这类现象定名为电磁感应，产生的电流叫作感应电流。 产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 磁通量变化的三种情形：磁感应强度B发生变化（如电流变化引起的磁场变化）；回路面积S发生变化（如导体棒切割磁感线）；回路相对磁场转动使B与S的夹角发生变化。 电磁感应的应用：发电机、变压器、电磁炉等都根据电磁感应制成；法拉第的圆盘发电机是最早的发电机，标志着人类进入电气化时代。 教学目标（指向核心素养） 一、物理观念 1.知道电磁感应现象和感应电流，理解产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，形成“变化”才能产生感应电流的认识。 2.知道电磁感应现象将机械能等其他形式的能量转化为电能，体会能量转化与守恒的观念。 二、科学思维 1.经历“由电流磁效应到磁生电”的对称性推理，体会对称思维与合理猜想在科学发现中的作用。 2.能从“磁通量变化”的角度分析具体情境（B变、S变、夹角变），对是否产生感应电流作出判断，发展模型建构与推理论证能力。 三、科学探究 1.经历“探究感应电流产生的条件”的实验，学会通过观察电流表指针的偏转判断感应电流的有无，并记录、比较不同情况。 2.会用控制变量的方法分析实验现象，归纳出产生感应电流的条件，体会由实验事实归纳物理规律的方法。 四、科学态度与责任 1.了解法拉第十年探索、反复失败而不懈的历程，体会坚韧不拔的科学精神与执着的科研态度。 2.结合发电机、变压器等应用，体会电磁感应对电气化时代和现代生活的重要价值，增强科技强国的责任意识。 教学重点 产生感应电流的条件：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化；对具体情境中磁通量是否变化的分析与判断。 教学难点 从“磁通量变化”这一本质出发判断是否产生感应电流，尤其是“切割磁感线”与“磁通量变化”之间的关系；对“磁场变化而回路不动”等情形的分析。 适用对象 高二年级学生（人教版2019·必修第三册） 课型 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他 教学用途 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他 设计思路 教材与学情：学生已知道切割磁感线可产生感应电流、已掌握磁通量概念，但对“为什么会产生”“还有哪些方法”缺少系统认识。 设计主线：问题引入→法拉第的发现→实验探究产生条件→归纳“磁通量变化”→应用，全程40分钟。 难点突破：用“电流磁效应的对称思考”引入磁生电；用实验现象表与示意图对照，引导学生发现“磁通量变化”是共同本质。 反馈矫正：围绕“线框上下运动有没有感应电流”“磁场不变而回路面积变化呢”等问题辨析，纠正只记“切割就有、不切割就没有”的片面认识。 教 学 过 程 环节 内 容 设计意图 一、导入新课 （约4分钟） 【情境引入】演示或回忆：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流（如电流表指针偏转）。 【设问】切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗？这些方法有什么内在联系？——引出课题：电磁感应现象及应用。 以“切割磁感线是否为唯一方法”制造认知冲突，激发探究欲，明确本节任务。 二、新课教学（一） （约10分钟） 1.问题缘起：奥斯特发现电流的磁效应，证实了电现象与磁现象有联系；人们从对称性出发提出：能否用磁体使导线中产生电流？ 2.法拉第的探索：1822年写下“由磁产生电”的设想，经过长达10年的探索，终于在1831年获得成功（图13.3-1）。 3.关键实验：把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接电源、另一个接电流表；通电或断电的瞬间，另一个线圈中出现电流。 4.定名：这种现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流；法拉第意识到“磁生电”是一种发生在变化、运动过程中的效应。 图13.3-1 法拉第用过的线圈 以科学史为线索，让学生经历“对称推理—实验探索—发现规律”的过程，体会实验在科学发现中的作用。 三、新课教学（二） （约14分钟） 1.实验一（图13.3-2、3）：金属棒AB静止时无感应电流；AB沿磁感线运动时也无感应电流；只有AB切割磁感线时才产生感应电流。 2.思考与讨论：切割磁感线时磁场没有变化，变化的只有回路ABCD的面积，即穿过回路的磁通量发生了变化。 3.实验二（图13.3-3、4）：线圈A接电源，线圈B接电流表；开关闭合或断开的瞬间、线圈A中电流变化时，穿过线圈B的磁通量变化，线圈B中有感应电流。 4.归纳条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 5.思维提升：磁通量变化的常见情形有三种——B变、S变、B与S的夹角变。 图13.3-2 装置示意图 图13.3-3 实验装置 图13.3-4 线圈A中电流产生的磁场 先从切割磁感线入手提出问题，再用两个实验扩展到更一般的情形，在实验事实上归纳出本质条件，突破难点。 四、新课教学（三） （约8分钟） 1.法拉第的圆盘发电机（图13.3-5）：铜盘在磁极间旋转，电流表指针摆动，这是最早的发电机。 2.从“新生的婴儿”到“巨人”：如今电厂里巨大的发电机（图13.3-6）开辟了人类社会的电气化时代。 3.应用举例：生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的。 4.思考：电磁感应把什么形式的能量转化为电能？为什么说它推动了电气化时代？ 图13.3-5 法拉第的圆盘发电机 图13.3-6 三峡电站一台发电机的转子 用实物或图片展示从圆盘发电机到现代发电机的历史跨越，体会物理学发现对技术发展的推动作用。 五、课堂小结与作业 （约4分钟） 1.知识主线：电磁感应现象→感应电流→产生条件（磁通量变化）→应用。 2.方法提炼：判断能否产生感应电流，关键看穿过闭合回路的磁通量是否变化；“B变、S变、夹角变”是磁通量变化的常见情形。 3.作业布置：完成教材“练习与应用”1～6题。 回顾“什么情况下会产生感应电流”，把实验结论升华为判断方法，形成结构化认知。 课堂作业（举一反三·典型题5道） 题1．(多选)用如图所示装置探究感应电流产生的条件，线圈A通过滑动变阻器和开关S1连接到电源上，线圈B通过开关S2连接到电流计上，将线圈A套在线圈B的里面。下列说法中正确的是(　 ) A．该装置可用于探究线圈B中感应电流产生的条件 B．S2处于闭合状态，在S1闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 C．S1处于闭合状态，在S2闭合瞬间，电流表的指针会发生偏转 D．两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针会发生偏转 题2．如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ。在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是(　　) A.ab向右运动，同时使θ减小 B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小 C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°＜θ＜90°) 题3．如图所示，导线MON在中点O弯折成一定角度，OO′为其角平分线，在导线MON内通以恒定电流I，由均匀导线制成的正方形小线框L中线与OO′重合，则能在L中产生感应电流的办法是(　 ) A．增大电流I B．将L沿OO′向右匀速移动 C．将L沿OO′向右加速移动 D．将L向上快速移动 题4．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是(　　) 题5．如图所示，一水平放置的N匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成30°角，现若使矩形框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中磁通量的改变量的大小是多少？ 参考答案 题1．选ABD　线圈B没有接电源，与电流表构成回路，可用于探究线圈B中感应电流产生的条件，A正确；S2处于闭合状态，则线圈B与电流表构成回路，在S1闭合瞬间，线圈A中电流增大，线圈A产生的磁场增强，则穿过线圈B的磁通量变大，所以线圈B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，B正确；S1处于闭合状态，线圈A中的电流不变，产生的磁场不变，穿过线圈B的磁通量不变，所以在S2闭合瞬间，线圈B中没有感应电流，电流表指针不偏转，C错误；两开关均处于闭合状态，电路稳定后匀速移动滑动变阻器的滑片，则线圈A中电流变化，线圈A产生的磁场变化，则穿过线圈B的磁通量变化，所以线圈B中会产生感应电流，电流表的指针会发生偏转，故D正确。 题2．A 设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确；B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误；S减小，B增大，Φ可能不变，C错误；S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误。 题3．选D　根据右手螺旋定则可知，穿过正方形线框的磁通量为零，增大电流，磁通量不变，A错误；将线框沿OO′向右运动，穿过正方形线框的磁通量始终为零，无感应电流产生，B、C错误；将L向上快速移动，穿过正方形线框的磁通量发生变化，会有感应电流产生，D正确。 题4．A 感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动；在B图中，只有紫铜薄板向左振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流；在D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故选项A正确，B、C、D错误． 题5．Φ是标量，但有正负之分，在计算ΔΦ＝Φ2－Φ1时必须注意Φ2、Φ1的正负，要注意磁感线从线框的哪一面穿过，此题中在开始位置磁感线从线框的下面穿进，在末位置磁感线从线框的另一面穿进．若取转到末位置时穿过线框方向为正方向，则Φ2＝BS，Φ1＝－BS，因穿过多匝线圈的磁通量的大小与匝数无关，故ΔΦ＝BS. 教学反思 1.学生易把“切割磁感线”与“磁通量变化”对等，需强调磁通量变化是本质，切割只是其中一种表现。 2.实验现象的观察与记录要到位，应引导学生关注“开关闭合、断开的瞬间”与“电流变化时”的共同点。 3.对“线框在磁场中运动”类问题，要强化画图分析穿过回路的磁通量及其变化，避免凭感觉判断。 8 学科网（北京）股份有限公司 $