高中物理人教版2第四章电磁感应5电磁感应现象的两类情况 感生电场最终

全国第六届“立思杯”全国第六届“立思杯”大学生与研究生物理教学技能展评参赛教案参赛选手：

参赛单位：陕西师范大学感生电场《感生电场》教学设计人教版普通高中课程标准实验教科书·物理选修3-2·第四章第五节。课标要求课标要求（1）电磁感应现象中的感生电场是人教版普通高中课程标准实验教科书·物理选修3-2第四章第五节的内容；（2）《普通高中物理课程标准（实验）》对这部分内容的要求是：认识到变化的磁场可以产生电场；理解感生电场是变化的磁场产生感应电流的实质。教材分析教材分析（1）选修3-2是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》中选修系列模块之一，本模块知识内容分为电磁感应、交变电流、传感器三部分。学生通过对本模块的学习将了解和掌握其中的基本物理概念和物理规律，并认识到其对社会发展的深远影响；在经历科学探究的过程中，领悟物理学研究的思想与方法。（2）感生电场是继感应电流产生的条件、法拉第电磁感应定律及楞次定律后对电磁感应现象的进一步认识，它的发现揭示了电与磁之间的本质联系。通过实验探究，深刻体会由变化的磁场激发出了感生电场，且是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质，将为学生进一步学习电磁学知识、形成更加清晰的电磁学物理图像和对客观物理世界的认识奠定坚实的知识和认知基础。内容分析内容分析学生已经建立了电场、磁场等基本概念，掌握了电磁感应现象、感应电流产生的条件、法拉第电磁感应定律以及楞次定律。在这节课中将学到感生电场，它也是回路中变化的磁场产生感应电流的实质。变化的磁场可以在空间激发出一种电场，虽与电荷发出的电场有本质上的区别，但它对电荷的作用和电荷发出的电场对电荷的作用是一样的，我们把这种电场叫做感生电场。当闭合导体处在感生电场中时，导体中的电荷由于受到电场力的作用将会发生定向移动，形成电流，这就是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质。所以如何将感生电场展现出来是理解变化的磁场产生电场和回路中变化的磁场产生感应电流的关键，也是这节课的重点和难点。通过感应电流产生条件的学习，学生应该得到以下重要结论：变化的磁场产生电场，这个电场就叫感生电场；（2）感生电场是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的本质。学情分析学情分析本节课授课对象为高二学生。在这之前，学生已经完成了必修模块和选修3-1的学习，基本了解了物理学的特点，并掌握了一些物理学的研究方法。他们基本形成了与他人合作学习的意识和习惯，具备了观察和描述实验现象、进行科学猜想假设、辩证逻辑推理以及基本的实验设计和动手操作能力。学生在此之前已经掌握的相关知识有：电场、磁场等一些基本概念；电磁感应现象、法拉第电磁感应定律和楞次定律；教学目标教学目标（一）知识与技能（1）认识到变化的磁场产生电场，这个电场就是感生电场；（2）理解感生电场是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质。（二）过程与方法（1）经历探究“变化的磁场产生电场”全过程，了解科学探究的一般步骤和方法；（2）通过参与实验探究，认识到人类对物理现象、规律的认识是逐步深入的，经历探究“感生电场是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质”和直观“观察”感生电场对电子束作用的过程，体会将“抽象的物理问题直观化，微观现象宏观化”等物理学思想和方法在物理学研究中的使用。（三）情感、态度、价值观（1）保持对物理世界奇妙现象的好奇心和物理学习的兴趣，体验科学探究的乐趣和了解物理世界奥妙后的快乐；（2）通过合作探究实验，增强参与和团队合作意识，形成合作、交流、相互倾听，共同进步的学习习惯和理念。（3）领略科学、技术与社会的关系密不可分，关注物理学对社会和人们生活的影响。教学重点教学重点本节课的教学重点是：变化的磁场产生电场且这个电场是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质。教学难点教学难点感生电场是由变化的磁场产生的，且是闭合回路中变化的磁场产生感应电流的实质，较为抽象，是学生学习的难点。突破这一难点的基本思路是：将抽象机理直观化、微观过程宏观化，物理机制图像化。教法分析教法分析通过生活情境导入，利用问题驱动法和巧妙的实验设计，将感生电场通过其对电子束的作用展示出来，降低学生理解“变化的磁场产生电场以及合回路中变化的磁场产生感应电流实质”的难度。学法分析学法分析通过教师引导下的学生合作实验探究。提出问题、做出猜想假设、进行实验验证，最后师生一起对实验结果进行分析，经讨论得出一般性的结论。教学准备教学准备教具：线圈、收音机、扩音器、高压电源、阴极射线管、导线、开关创新之处创新之处教法创新通过实验将感生电场由可观测的电子束的偏转直观展现出来，通过这一实验展现变化的磁场产生电场这一抽象的物理规律，体现出了将抽象机理直观化、微观过程宏观化的物理思想。实验创新本节课除去导入新课使用的趣味实验外，设计了两个探究实验。实验1是电子束在瞬间通电线圈的作用下发生偏转，说明通电线圈周围有场产生，但这个实验还不能证明这个场就是电场，因为这时还有磁场产生，磁场也能使电子束发生偏转。实验2是电子束在平行于它的瞬间通电线圈的作用下发生偏转，这时已排除了磁场对电子束的作用，所以电子束的偏转就是由于电场的作用，也就证明了变化的磁场可以产生电场。教学流程图教学流程图猜想假设猜想假设观察思考；提出问题PPT“会放音的线圈”小实验结束演示实验感生电场的产生及作用课堂小结作业开始教学过程教学过程 趣味实验引入新课教师活动创设情境，引入新课：同学们，通过前边几节课的学习，我们对电磁感应现象已经有了较深刻的认识，这节课我们进一步来研究电磁感应现象，来一起学习电磁感应现象中的感生电场。首先请大家来观察一个有趣的实验现象。实验观察教师活动会放音的线圈引导学生观察：当把连接在收音机上的线圈插入到连接在扩音器上的线圈中时，在扩音器中听到清晰的音乐，这是为什么呢？学完本节课的内容后，我们就知道原因了。设计意图用新奇的实验激发学生学习兴趣，培养学生观察能力，由此提出问题，引入新课。分析引入实验提出问题教师活动提问：能在扩音器中听到声音，说明了什么？学生活动教师活动学生活动教师活动学生活动说明连接在扩音器上的线圈中有电流产生提问：这个电流是如何产生的？运用已经学过的知识，引导学生共同分析：收音机正在播放音乐，则连接在其耳机孔的线圈中必有变化的电流通过，则一定产生变化的磁场，所以当把连接在收音机上的线圈插入到与扩音器相连的线圈中时，在与扩音器相连的线圈中有电流产生，也就在扩音器中听到清晰地音乐。引导学生思考：仔细想一想：既然在变化的磁场的作用下与扩音器相连的线圈中产生了电流，那线圈中的自由电荷就必然发生了定向移动；在什么情况下自由电荷会发生定向移动呢？受到力的作用教师活动是变化的的磁场提供了这个力吗？引导学生共同思考：磁场对电荷的作用是使电荷受到洛伦兹力，而电荷要受洛伦兹力必须是运动的，但在刚才的实验中，这个线圈中的电荷是静止的，所以电荷不可能受到洛伦兹力，也就是磁场不能提供这个使自由电荷发生定向移动的力。提问：闭合回路中确实有电流产生了，那变化的磁场到底是如何使线圈中产生电流的？设计意图通过分析引入实验现象，引导学生认真观察，在已有知识的基础上认真思考，提出问题，培养学生观察、思考、提出问题的能力。深入分析提出猜想教师活动学生活动教师活动同学们仔细观察这两个线圈，看有没有新的发现？我们知道还有一种力可以使自由电荷发生定向移动；提问：是什么力？电场力那是不是说变化的磁场产生了电场，自由电荷在这个电场的作用下发生了定向移动，产生了感应电流。教师活动提问：那我们这个猜想是不是正确呢？若变化的磁场能产生电场，那我们是否可以检测这个电场呢？设计意图鼓励学生积极观察和描述实验现象，提高其逻辑思维能力。并能从实验中发现问题，提出猜想，培养学生通过合作、交流进行学习的意识和能力。实验探究验证猜想实验新探提出猜想教师活动学生活动教师活动提问：能不能将电场展现出来？如何展现出来？各种猜想---电场可以使一个一个的电荷受到电场力，而发生定向移动，形成电流，但这还不够直观。电场还可以对一束电荷产生作用，它会使这束电荷发生偏转。教师活动学生活动教师活动学生活动教师活动学生活动教师活动进行演示实验介绍实验仪器阴极射线管可以产生一束电荷。将线圈连接成一个闭合回路，接通阴极射线管，产生电子束；将线圈靠近阴极射线管，在闭合或断开开关的瞬间，引导学生观察现象。电子束发生明显偏转。再演示一遍引导学生思考：电子束发生明显偏转；但这就能说明变化的磁场产生了电场吗？不能虽然偏转很明显，但这时还有磁场产生，有可能是磁场的作用使电子束发生了偏转，那如何展现出电场？引导学生思考：既然有磁场的作用，我们能不能排除磁场的作用呢？我们知道如果电荷受到洛伦兹力作用，那磁场的方向一定与电荷的运动方向有一定夹角，那如果使磁场的方向与电荷的运动方向平行，电荷就不会受到洛伦兹力的作用，这样就排除了电荷受洛伦兹力的作用，也就排出了磁场对电荷的作用。根据右手螺旋定则，通电线圈的磁场从线圈的一端穿出，从另一端进入，将线圈与阴极射线管平行放置，也就是磁场与电子束平行。再次进行演示实验。引导学生观察现象当磁场方向与电子束平行时，电子束发生偏转。这就完全说明，电子束的偏转确实是由于电场力的作用，这也就验证了我们刚才的猜想是正确的。设计意图鼓励学生积极观察和描述实验现象，提高其逻辑思维能力，培养学生合作学习的意识和能力。得出结论教师活动通过以上的实验，我们可以得出这样一个结论：变化的磁场在空间激发出一种电场，这个电场就叫做感生电场。这种电场与电荷产生的电场有着本质上的区别，但它和静电场一样都可以使自由电荷受电场力而发生定向移动，所以它是变化的磁场产生感应电流的实质。解释引入实验。教师活动与学生分享本节课的收获：知道了变化的磁场产生电场，这就是感生电场；理解了感生电场是变化的磁场产生感应电流的实质；学会了如何分析抽象现象—抽象机理，直观展示；教师活动布置课后作业：查阅资料，写一篇关于感生电场在现代科学研究中应用的小论文。设计意图与新课导入首尾呼应，学以致用，巩固新知。从生活走向物理，从物理走向社会。拓展课外第二课堂，培养学生自主学习能力。板书设计板书设计第四章第五节感生电场一、实验探究实验：现象结论1电荷移动力的作用2电子束偏转电场二、感生电场变化的磁场感生电场感应电流教学反思教学反思