探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件---課例展示

1、探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件 江西省臨川十中 陳景旺【教材分析】 “探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理（選修3-2）（人民教育出版社，2010年版）第四章第2節(jié)內(nèi)容。在上1節(jié)中，學(xué)生已經(jīng)了解了既然電能生磁，那么磁也能生電，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流，為本章的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。作為學(xué)生第一次接觸探究感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，掌握其科學(xué)探究的方法，為學(xué)生進(jìn)一步探究感應(yīng)電流的方向、感應(yīng)電流的大小，包括第五章的交變電流和變壓器作鋪墊。因此，這節(jié)課在教材中起到了承上啟下的重要作用。本節(jié)課的教學(xué)要求是“探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”，這是課程目標(biāo)中嘗試用科學(xué)探究的

2、方法研究物理問(wèn)題的一個(gè)具體實(shí)施過(guò)程。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)探究式教學(xué)已有一定的基礎(chǔ)，并了解科學(xué)探究的一般方法與探究程序。因此，在本節(jié)內(nèi)容實(shí)施教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行自主探究，鼓勵(lì)學(xué)生自己完成探究的每一個(gè)過(guò)程，如提出疑問(wèn)、猜想與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)論的分析與評(píng)估。從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神。【學(xué)情分析】在學(xué)習(xí)這節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了幾種常見(jiàn)的磁場(chǎng)以及磁通量的概念，并且對(duì)電磁感應(yīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，知道閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線能產(chǎn)生感應(yīng)電流，積累了一定的理論基礎(chǔ)。但是磁場(chǎng)過(guò)于抽象，學(xué)生通過(guò)對(duì)力學(xué)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)習(xí)慣對(duì)看的見(jiàn)摸的著的宏觀物體進(jìn)行狀態(tài)和過(guò)程

3、的分析，對(duì)于看不見(jiàn)摸不著的磁場(chǎng)，以及所引起的磁通量的變化，學(xué)生感性上可能認(rèn)識(shí)不到位。【教學(xué)目標(biāo)】n 知識(shí)與技能1、 理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件；2、 進(jìn)一步認(rèn)識(shí)磁通量的概念，能結(jié)合實(shí)例對(duì)磁通量的變化進(jìn)行定量的判斷。n 過(guò)程與方法1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)探究過(guò)程；2、通過(guò)舉例說(shuō)明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受到所學(xué)知識(shí)有用，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的欲望。n 情感態(tài)度與價(jià)值觀1、讓學(xué)生獲得對(duì)科學(xué)的親近感和熱愛(ài) ； 2、培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與實(shí)事求是的科學(xué)精神?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】 在實(shí)驗(yàn)觀察、操作的基礎(chǔ)上，如何理出頭緒，啟發(fā)學(xué)生分析論證和歸納總結(jié)，最后得出

4、閉合導(dǎo)體回路中磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的結(jié)論。【教學(xué)過(guò)程】一、導(dǎo)入新課教師活動(dòng)（展示磁光管）師：上課之前，思考一個(gè)問(wèn)題。一個(gè)紙管，纏繞了三個(gè)線圈，每個(gè)線圈接2個(gè)發(fā)光二極管，假如沒(méi)有電源，能否讓二極管發(fā)光？ 給你一個(gè)（磁鐵吸一下鐵夾），誰(shuí)愿意上來(lái)嘗試？學(xué)生活動(dòng)學(xué)生上前嘗試，將磁鐵放入圓管中，二極管發(fā)光。設(shè)計(jì)意圖引起學(xué)生注意，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生探究欲望。教師活動(dòng)(將現(xiàn)象再次展示給所有學(xué)生。)師：我想大家一定很想知道其中的奧秘。二極管發(fā)光了，說(shuō)明線圈中產(chǎn)生了（電流）；由磁生電，通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流稱為（感應(yīng)電流）；怎么才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？我們這節(jié)課就來(lái)一起探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

5、二、探究實(shí)驗(yàn)教師活動(dòng)師：電磁感應(yīng)，并不陌生，初中學(xué)過(guò)。但剛剛的實(shí)驗(yàn)跟我們初中的“切割”實(shí)驗(yàn)好像有所不同，我們有必要進(jìn)一步研究。設(shè)計(jì)意圖為初高中知識(shí)搭建橋梁，建立最鄰近發(fā)展區(qū)域。實(shí)驗(yàn)一 “磁光管”實(shí)驗(yàn)教師活動(dòng)師：通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)磁鐵和線圈兩者會(huì)“來(lái)電”。大家桌上也有磁鐵和線圈(拿學(xué)生桌上的磁鐵和線圈展示)，不妨試一下，怎樣可以使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 實(shí)驗(yàn)之前，思考：（1）要產(chǎn)生感應(yīng)電流有一個(gè)前提，線圈所在的導(dǎo)體回路必須要是怎么樣的回路？（2）你怎么確定回路中存在電流呢？大家桌上一個(gè)儀器，叫做靈敏電流計(jì)。它可以測(cè)出很小的電流。（3）實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流非常小，為了便于觀察示數(shù)，應(yīng)選用大量程

6、還是小量程？我們選Go這個(gè)量程。（4）操作之前電流的方向你能確定嗎？ 所以靈敏電流計(jì)指針在中間，即使電流“負(fù)進(jìn)正出”，也沒(méi)關(guān)系，指針向左偏轉(zhuǎn)。而我們這節(jié)課主要研究怎么產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以，你重點(diǎn)只要觀察指針是否偏轉(zhuǎn)。只要靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，就說(shuō)明有感應(yīng)電流。學(xué)生活動(dòng)思考并回答老師所提問(wèn)題。設(shè)計(jì)意圖在問(wèn)題中知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的前提，了解靈敏電流計(jì)構(gòu)造和實(shí)驗(yàn)所要觀察的現(xiàn)象。教師活動(dòng)師：下面開(kāi)始動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)， 把你的操作，以及觀察到的現(xiàn)象填入空格中。學(xué)生活動(dòng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)述他們的操作步驟及觀察到的現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)只有磁鐵運(yùn)動(dòng)，才能產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)計(jì)意圖給學(xué)生足夠的自主空間，并不拘泥于限定的操作步驟。教師活動(dòng)

7、師：普通的鐵棒在線圈周圍運(yùn)動(dòng)，會(huì)不會(huì)有感應(yīng)電流？磁鐵和鐵棒的區(qū)別在哪？進(jìn)一步思考：（1）條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)有什么特征？（2）你能用磁感線大致畫(huà)出來(lái)嗎？（3）磁感線是均勻分布的嗎？（4）磁鐵插入線圈過(guò)程中，線圈中的磁感線是否發(fā)生變化？（5）你能否畫(huà)出來(lái)？(flash)（6）磁感線疏密程度表示什么？（7）磁體與線圈相對(duì)靜止，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎?為什么？NSNS磁鐵靠近學(xué)生活動(dòng)思考并回答老師所提問(wèn)題,畫(huà)出磁感線分布。設(shè)計(jì)意圖化抽象為形象，逐步引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想到是線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流。過(guò)渡師：那反過(guò)來(lái)，是不是一定要磁體與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？ 實(shí)驗(yàn)二 模仿法拉第的實(shí)驗(yàn) 教師活動(dòng) 師：線

8、圈A，與電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器，通過(guò)導(dǎo)線組成閉合回路（臺(tái)上展示給學(xué)生看）。當(dāng)接通開(kāi)關(guān)時(shí)，小線圈A通過(guò)電流，相當(dāng)于是一個(gè)（條形磁鐵），中間的鐵芯是用來(lái)增加電磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的。大線圈B兩端連到靈敏電流計(jì)上（臺(tái)上展示給學(xué)生看，并用動(dòng)畫(huà)讓學(xué)生看得清楚）?，F(xiàn)在把A放在B中，使它們始終保持靜止。你能否使大線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流？怎么操作？（提醒學(xué)生觀察靈敏電流計(jì)，不要錯(cuò)過(guò)每一個(gè)瞬間）學(xué)生活動(dòng)先個(gè)別回答，然后請(qǐng)代表上臺(tái)操作。設(shè)計(jì)意圖讓學(xué)生進(jìn)行操作，增加了實(shí)驗(yàn)的廣度，學(xué)生在操作中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，記錄現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)良好的探究情境。教師活動(dòng) 師：思考這樣幾個(gè)問(wèn)題：（1）產(chǎn)生的電流是否持續(xù)？（2）也就是說(shuō)，產(chǎn)生感應(yīng)電流

9、必須要在合上開(kāi)關(guān)、移動(dòng)滑動(dòng)變阻器、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)這些過(guò)程中，那么這些過(guò)程中A線圈中什么發(fā)生了變化才使B線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流？（3）你能定性畫(huà)出線圈A電流變大過(guò)程中磁感線的變化嗎？（4）磁感線的疏密程度表示什么物理量的大小？AAA線圈電流變大A線圈電流變大BB學(xué)生活動(dòng)思考并回答老師所提問(wèn)題，畫(huà)出磁感線分布。設(shè)計(jì)意圖化抽象為形象，逐步引導(dǎo)學(xué)生思考產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。教師活動(dòng)師：（由兩個(gè)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)）那看來(lái)線圈中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。過(guò)渡師：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，真的一定是磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化嗎？實(shí)驗(yàn)三 “切割”實(shí)驗(yàn)教師活動(dòng)師：回憶初中的“切割”實(shí)驗(yàn)。導(dǎo)體棒和靈敏電流表組成閉合回路，馬蹄形磁鐵，

10、中間空間的磁感線：N極到S極，可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)（將桌上儀器展示給學(xué)生看）。大家先猜想：導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？學(xué)生活動(dòng)回憶切割磁感線的情境，做出猜想。 設(shè)計(jì)意圖讓學(xué)生先做出猜想，再驗(yàn)證，體會(huì)探究過(guò)程。教師活動(dòng)（導(dǎo)體棒左右運(yùn)動(dòng)切割磁感線）師：思考這樣幾個(gè)問(wèn)題：（1）觀察到導(dǎo)體棒位置發(fā)生了變化，產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這個(gè)觀點(diǎn)是否同意？（2）是不是導(dǎo)體棒位置發(fā)生了變化，一定就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？能否舉出反例？（上下運(yùn)動(dòng)、前后運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有切割磁感線，無(wú)感應(yīng)電流。）（3）位置的變化要引起什么變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電流？（4）如果周圍空間不存在磁場(chǎng)，還會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流嗎？這個(gè)面積應(yīng)該具體指什么？學(xué)生活動(dòng)

11、猜想、思考、并回答老師所提問(wèn)題。設(shè)計(jì)意圖不斷產(chǎn)生認(rèn)知沖突，啟發(fā)他們積極思考。加深對(duì)初中“切割”的理解，為總結(jié)感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件做鋪墊。過(guò)渡師：那么在導(dǎo)體棒切割的過(guò)程中磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化了嗎？三、歸納總結(jié)教師活動(dòng)今天我們做了三個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，那就不能解釋初中的“切割”實(shí)驗(yàn)。如果閉合回路在磁場(chǎng)中的面積發(fā)生變化，是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，也不能解釋我們今天做的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。那接下來(lái)大家就考慮，盡管產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式是不同的，但是不是產(chǎn)生感應(yīng)電流應(yīng)該具有相同的條件？在物理學(xué)中，有一種簡(jiǎn)潔、和諧之美，我們?cè)诟咭坏膶W(xué)習(xí)中知道，宏觀、低俗運(yùn)動(dòng)的物體，盡管他們的運(yùn)動(dòng)是紛繁復(fù)雜的

12、，但是都可以用一種形式上非常簡(jiǎn)單的牛頓第二定律來(lái)解釋物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。所以是不是你們也應(yīng)該堅(jiān)信，各種產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式不同，但條件是一樣的！那么接下來(lái)的時(shí)間里，你們小組就開(kāi)始討論，看一看是不是不同方式下產(chǎn)生的感應(yīng)電流的條件是相同的。我們的探究就局限于這三個(gè)實(shí)驗(yàn)。好，現(xiàn)在就開(kāi)始交流，過(guò)會(huì)我們班上集體交流。同學(xué)們現(xiàn)在要做的工作就是從不同里面找相同，從無(wú)序當(dāng)中找有序。大家就圍繞這個(gè)思路，看看這三個(gè)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流有沒(méi)有一個(gè)共同的地方？學(xué)生活動(dòng)小組討論，尋找三個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)，并發(fā)表觀點(diǎn)。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)小組討論的方式，找出三個(gè)實(shí)驗(yàn)的共同特征。教師活動(dòng)師：同學(xué)們談到了一個(gè)共同點(diǎn)，這個(gè)共同點(diǎn)就是磁感線條數(shù)。

13、那么大家在前面的學(xué)習(xí)當(dāng)中，有沒(méi)有學(xué)過(guò)這樣一個(gè)物理量，如果磁感線的條數(shù)發(fā)生變化，這個(gè)物理量的大小就會(huì)發(fā)生變化！學(xué)生活動(dòng)回憶磁通量的概念。教師活動(dòng)師：那么也就是磁通量的變化產(chǎn)生感應(yīng)電流？你們的觀點(diǎn)一定正確嗎？那還需要驗(yàn)證。其實(shí)今天這個(gè)結(jié)論，其實(shí)是在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)之后通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)得到的。所以我們說(shuō)，閉合回路中磁通量發(fā)生變化，這就是我們今天要探究的條件。設(shè)計(jì)意圖完成課標(biāo)中“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件”要求，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，自己歸納，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)理解。三、練習(xí)鞏固設(shè)計(jì)意圖：加深對(duì)所學(xué)知識(shí)理解。例1、如圖，在磁場(chǎng)中有一個(gè)閉合彈簧線圈，先用手把線圈撐開(kāi)，然后放手讓線圈收縮，線圈收縮時(shí)，其中是否產(chǎn)

14、生感應(yīng)電流？為什么？例2、如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)閉合線圈垂直于磁感線，當(dāng)線圈上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否會(huì)在線圈中引起感應(yīng)電流？當(dāng)線圈左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，是否會(huì)在線圈中引起感應(yīng)電流？為什么？例3、電磁感應(yīng)說(shuō)法中正確的是（ ）A、只要導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.B、只要閉合金屬線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.C、閉合金屬線圈放在磁場(chǎng)中，只要磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.D、閉合導(dǎo)體線圈放在磁場(chǎng)中，只要磁通量發(fā)生變化，線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電流.四、聯(lián)系生活教師活動(dòng)師：法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)之后，極大地推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展，今天，我們正在享受法拉第給我們帶來(lái)的恩惠。演示手搖式發(fā)電機(jī)和簡(jiǎn)單變壓器（兩捆導(dǎo)線，一捆接交流電，另一捆接導(dǎo)線，兩者靠近，小燈泡發(fā)光）。如果沒(méi)有發(fā)電機(jī)，沒(méi)有交流電，也沒(méi)有變壓器，大家可以想象一下，今天我們的生活會(huì)是什么樣？我想，可能會(huì)回到法拉第年輕的時(shí)代。所以法拉第很了不起。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：法拉第是最偉大的物理學(xué)家之一