【教学设计】感应电动势

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