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

年级

高二年级

学科

物理

教师

课题

3. 电磁感应现象及应用

教学

目标目标

物理观念

通过“磁生电”的探究与物理学史的学习，建立“电与磁相互联系”的相互作用观念，理解电磁感应现象与感应电流的概念。

科学思维

经历对导体切割磁感线、磁体插入抽出、改变电流强弱等多组实验现象的对比分析，学会通过现象归纳事物本质特征的科学思维方法。

科学探究

模仿法拉第的实验进行探究，经历“提出问题—设计方案—收集证据—分析论证—得出结论”的完整过程，提高分析论证能力。

科学态度与责任

了解电磁感应现象曲折的发现历程，感悟法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇于探索的科学精神，体会科学技术对人类文明进步的推动作用。

教学

重难点重难点

1.归纳总结产生感应电流的条件，学习法拉第等科学家坚持理想信念、勇于探索和创新的科学精神（重点）。

2.理解“切割磁感线”只是产生感应电流的一种方式，将浅显的必要条件提升为充要条件——穿过闭合导体回路的磁通量发生变化（难点）。

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

教师：2026年，我国第三代核电“国和一号”示范工程全面投运，单台机组发电可供百万人口城市使用一年。无论是核电站里轰鸣的发电机，还是同学们手中的无线充电器，它们的“心脏”都离不开同一个物理发现——“磁生电”。

教师：在初中我们学过：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。那么，切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有没有其他方法？这些方法背后有没有共同的规律？

教师：播放视频：奥斯特实验——通电导线使下方的小磁针发生偏转。

【设计意图】以我国最新能源工程创设情境，复习初中知识，由“电生磁”引出“磁能否生电”的问题，激发探究欲望。

观看视频，回忆初中知识，思考“切割磁感线是不是唯一方法”，产生认知冲突，带着问题进入新课。

新课讲授　一、电磁感应现象

教师：1820年奥斯特发现电流的磁效应后，人们自然地想到它的“逆问题”：既然电流能引起磁针的运动，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？

观察奥斯特实验图与法拉第双线圈装置图，分析“静置失败”的原因（磁场未变化），感悟十

教师：安培将磁铁放在闭合回路旁边静置，法拉第将通电导线放在另一段导线旁边静置——都失败了。请思考：他们的“静置”方案失败的原因可能是什么？

教师：讲述物理学史：法拉第在日记中写下“必须转磁为电”，此后十年间每篇日记都记录着“NO”，直到1831年才迎来“Yes”。1831年，法拉第把两个线圈A、B绕在一起，当给线圈A通电或断电的瞬间，与线圈B相连的电流表指针摆动了！

教师：法拉第由此领悟到：“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。他把这类现象定名为电磁感应，产生的电流叫作感应电流。电磁感应的发现宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。

师生归纳：①由磁得到电的现象叫电磁感应现象；②电磁感应现象中产生的电流叫感应电流；③“磁生电”是动态效应，不是稳态效应。

【设计意图】借助物理学史与失败案例，让学生理解“变化、运动”是磁生电的关键，培养坚持不懈的科学精神。

年探索的科学精神。

新课讲授　二、产生感应电流的条件

思考与讨论1：如图甲，金属棒AB静止或沿磁感线上下运动时，电流表指针偏转吗？AB怎样运动才有感应电流？

教师：AB切割磁感线时，磁场强弱并没有变化，变化的只是闭合电路的面积。也就是说，穿过电路的磁通量发生了变化。感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢？我们用实验来研究。

实验：探究感应电流产生的条件

1.实验器材：线圈A、线圈B、学生电源、滑动变阻器、开关、电流表。

2.实验装置：如图，把线圈A装在线圈B里面，线圈A通过变阻器和开关接到电源上，线圈B的两端接到电流表上。

观察甲、乙两图的差异，回答思考与讨论1；分组完成双线圈实验，记录四种操作下电流表指针的行为，参与归纳“切割类”与“变化类”的共同点。

观察法拉第圆盘示意图，思考铜盘转动时哪部分相当于“切割”的导体，联系三峡电站转子图理解大规模发电的原理。

3.实验步骤与现象记录：

（1）开关闭合瞬间，电流表指针摆动——线圈B中有感应电流；

（2）开关断开瞬间，电流表指针反向摆动——有感应电流；

（3）开关闭合、变阻器滑片不动时，指针不摆动——无感应电流；

（4）开关闭合、迅速移动滑片时，指针摆动——有感应电流。

思考：上述产生感应电流的时刻，穿过线圈B的磁通量变化了吗？

解析：线圈A中的电流迅速变化，它产生的磁场强弱随之迅速变化；两线圈套在一起，穿过线圈B的磁通量也随之变化，故线圈B中产生感应电流。

思考与讨论2：再看磁体与线圈相对运动的情形，如图甲、乙。

解析：磁铁插入或抽出时，线圈所在处的磁场强弱发生变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流；磁铁静止在线圈中时磁通量不变，无感应电流。

教师：以上情形可归纳为两类：切割类（磁场不变、面积变）与变化类（面积不变、磁场变）。它们的共同点是——穿过闭合回路的磁通量发生了变化。

磁通量的定义式为Φ＝BS（B与S垂直时）。引起磁通量变化的因素：①磁场强弱变化；②回路正对面积变化；③磁场与回路夹角变化。

结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。这就是产生感应电流的条件。

【设计意图】通过三组递进实验（切割类、插入磁体类、改变电流类），引导学生自主归纳出充要条件，突破“切割”表象、直指“磁通量变化”本质。

新课讲授　三、电磁感应现象的应用

教师：1831年圣诞节前夕，法拉第当众表演：铜盘的轴和边缘分别接电流表两端，摇动手柄使铜盘在磁极间旋转，指针随之摆动——这就是人类第一台发电机（法拉第圆盘）。