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选修2-1:“感应电动势”教学设计【教学目标】知识达标1.知道什么是动生电动势和感生电动势。2.理解动生电动势和感生电动势的产生机理,体会科学研究的重要方法。3.了解两种电动势的应用,会正确解释有关现象。核心素养:1.以问题为线索,培养学生大胆质疑的创新精神。2.经历科学研究过程,领会研究方法,培养学生的逻辑推理能力。3.引导学生主动的探索、发现和体验,培养学生对大量信息的处理能力,从而增进思考力和创造力。4.探究动生电动势和感生电动势的产生原因。5.领会科学研究的重要方法。【教学重点、难点】感生电动势的产生原因。【教学方法】以类似科学研究的方式,通过理论探究、实验研究方式引领学生解决问题。【教学器材】交变磁场演示仪,双通电螺线管、通草球、导线、实物投影仪。【教学媒体】多媒体计算机辅助教学系统。【教学过程】一、复习回顾图片引入:1.凭“空”发电;2.磁场变化引起闭合回路产生感应电流。开门见山给出概念:导体运动产生的感应电动势称为动生电动势。磁场变化在导体中产生的感应电动势是感生电动势。友情提示:产生感应电动势的那一部分导体相当于电源。从能量转化角度看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能量转化为电能的装置。简要回忆电荷在外电路(电场力)和内电路(非静电力)中的运动原因。二、提出问题:根据这些知识和信息,对于动生电动势和感生电动势,你能提出什么有关问题呢?三、学生分组(组织、记录、中心发言人)、填写问题卡、发布问题四、科学研究过程(一)理论探究动生电动势的产生(1)提出问题:动生电动势是怎样产生的?什么力充当非静电力?能量是怎样转化的呢?(2)讨论与分析:提示:①导体棒中的自由电荷受到什么力的作用呢?②导体棒的哪端电势比较高呢?③非静电力与洛仑兹力有关吗?学生分析,课件动画配合:当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时,导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用,在洛仑兹力作用下电子沿导线向D端定向运动,使D端和C端出现了等量异种电荷,D为负极(低电势),C为正极(高电势)则导体CD相当一个电源。(3)归纳总结:动生电动势的非静电力与洛仑兹力有关。备用问题(最好由学生探讨):①洛仑兹力做功吗?不做功。②动生电动势的产生表明能量是怎样转化的呢?其他形式的能转化为电能。导体棒中的电流受到安培力作用,安培力的方向与运动方向相反,阻碍导体棒的运动,导体棒要克服安培力做功,将其他形式的能转化为电能。(二)研究感生电动势的产生引导:感生电动势是怎样产生的呢?(1)提出问题:磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流,那么,使导体中自由电荷做定向移动的作用力是什么力呢?(2)小组猜想:请同学们猜一猜。学生猜想可能是洛仑兹力,或是静电力,或是其他力。让学生讨论排除洛仑兹力(不是,磁场对静止电荷不会有洛仑兹力)排除静电力(不是,静电力是电荷间相互作用力,与磁场无关)进一步问题:难道是变化的磁场对电荷产生作用力?研究课题:变化的磁场是怎样对电荷产生作用力的?(3)设计实验:怎样得到变化的磁场?怎样得到电荷?请分组讨论设计:研究变化的磁场对电荷产生作用力的方案。(学生讨论,教师指导)(4)学生汇报方案:学生交流与论证方案的可行性,教师适时点评闪光点与改进。变化的磁场的获得:方式很多,如通电直导线,通电螺线管等。电荷的获得:静止电荷和运动电荷。学生思路1:静止电荷(通草球)教师及时鼓励,静止电荷不受洛仑兹力,如果磁场变化,静止电荷运动状态改变,说明变化的磁场确实对电荷有作用力。教师演示,介绍仪器,实验研究,学生认识:简单,但干扰因素多。对学生进行科学观和思想教育:法拉第对电磁感应现象研究了10年,遭遇了多次失败都不灰心,他曾说“最有成就的科学家,得以实现的建议、猜想、愿望和初步判断,也不到十分之一”,只要方向正确,信念坚定,及时调整思路,勇于攀登,一定能到达光辉的顶点。学生思路2:运动电荷(阴极射线管)问题:运动电荷在磁场中受到洛仑兹力,不足以说明问题,怎样排除洛仑兹力的影响?(平行磁场射入带电运动电荷)教师演示,实验研究。(5)观察与分析:(6)总结归纳:1.变化的磁场使电荷受到作用力做定向运动。2.变化的磁场在空间产生一个电场──感生电场。3.感生电动势的非静电力就是感生电场对电荷的作用力。(7)实际应用:课件展示电子感应加速器。判定感生电场的方向,分析感应加速器加速原理,进一步巩固感生电场,加深变化的磁场产生感生电场的认识,为电磁场理论铺垫。五、课堂总结1.动生电动势的非静电力与洛仑兹力有关。感生电动势的非静电力就是感生电场对电荷的作用力。变化的磁场在空间产生一个电场──感生电场。2.科学研究有理论探究、实验探究两种方式。其基本过程是:提出问题──猜想与假设──逻辑推理、实验研究──分析与论证──归纳总结──再实践──修正完善──科学理论。拓展问题(最好由学生探讨):动生电动势
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