高中物理-3楞次定律教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE6PAGE《楞次定律—感应电流的方向》教学设计一、教学设计思路新课程标准指出：“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，促其逐步形成科学态度与科学精神。”因此，物理教学应着力于学生学习方式的改善，让学生体验科学探究过程，了解科学研究方法，增强创新精神和实践能力。“楞次定律”是高中物理电磁学部分的重要内容，结合新课程改革的要求，为营造一个让学生自主学习的良好环境，我把本节设计为“科学探究式”教学，即：“创设情景→提出问题→猜想假设→设计实验→探索研究→分析论证→得出结论→扩展提高”。这种通过让学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考，引导他们自己主动获取知识、体验探究过程与方法，培养学生的科学探究能力、科学态度和科学精神，达到对学生情感、态度、价值观的培养。二、教学目标1．知识与技能①理解楞次定律的内容，能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向；②通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。2．过程与方法①通过自主探究实践活动，体会科学探究的过程和方法；②培养自主探究能力以及对实验收集、分析、归纳、总结的能力。3．情感、态度和价值观①在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受；②在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。三、教学重点１．楞次定律的探究过程和理解；２．应用楞次定律判断感应电流的方向。四、教学难点楞次定律结论表述的理解。五、学法指导细心观察、专心思考、敢于提问、多做比较、同学讨论；

学会同学间交流与合作、学会参与小组活动；六、教学资源干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、滑动变阻器、开关、导线；多媒体幻灯片等。七、教学流程图创设问题情景创设问题情景提出问题合理猜想设计实验进行实验收集证据分析论证评估结论拓展提高八、教学过程1．展示情景，提出问题这一环节，教师要选用最简单的实验装置，最明显的实验现象，先让学生用已学过的知识解释实验现象，然后很自然地将学生带入另一个问题情景，去激发学生思考。教师演示：按图1将磁铁从线圈中插入和拔出，引导学生观察现象，讨论：①为什么在线圈内有电流？（穿过线圈的磁通量变化）图1图1③怎样判断感应电流的方向呢？——这就是今天我们要学习的楞次定律。学生可能得到的猜想：与磁场的方向有关；与磁铁的运动的方向有关；与磁通量的变化有关教师指出：插入时穿过线圈的磁通量在增加，而拔出时磁通量在减少，这说明感应电流的方向有可能与穿过线圈的磁通量如何变化有关。2．设计实验这一环节，让学生根据给定器材结合猜想设计实验电路和记录数据的表格，利用电路（图１）来探究感应电流的方向应该如何判定。实验仪器：一个螺线圈、一个条形磁铁、一个灵敏电流计、电源、滑动变阻器、若干导线（也可根据需要向实验老师借其它器材）。实验前我们应该知道:①本实验的研究对象是线圈所对应的闭合回路。图2②还要查明电流表指针偏转方向与电流方向的关系。（通过如图2实验）图2③要知道线圈的绕向怎样，以便确定感应电流的磁场方向。④实验中要记录线圈中磁铁磁场的方向、穿过螺线管的磁通量的变化情况、感应电流的方向及其产生的磁场的方向等。教师再进一步引导学生明确实验步骤、观察实验现象、做好实验记录(如下表)等，确保实验的实效性。(老师提供一个参考表格，同学们也可自己设计)①磁铁运动情况N极下插N极上拔S极下插S极上拔②磁铁产生磁场B方向③线圈磁通量变化④感应电流的方向(俯视)⑤感应电流磁场B′方向⑥B与B′方向上的关系3．探究的深入——实验探索这一环节让学生进行实验，注意共同基础，体现自主性、选择性。选好仪器、接好电路之后，学生分成四组分别做：①磁铁N极下插、②S极下插、③N极上拔、④S极上拔实验。在实验过程中要求学生注意合作观察灵敏电流计指针偏转方向和线圈的绕向，并推断出感应电流的方向。把相应的实验数据填在自己设计的表格中。4.探究的交流——小组汇报与研讨这一环节主要是小组汇报，结果展示在屏幕上，交流研讨。把各个方案所观察到的实验现象投影在屏幕上，发现实验结论不尽相同：有的得到原磁场B的方向与感应电流的磁场B′方向相同，而有的却得出相反的结论。为什么得出的结论不一样呢？这就激起了学生进一步探究的兴趣和热情。下面，请同学们互换实验方案（①③互换、②④互换），看一看还会出现什么现象。实验方案互换以后得出的结论与第一次实验的结论相反。学生实验后，教师通过电脑演示分析，有利于将抽象的电流方向、磁场方向及电磁之间的关系形象化、直观化，同时采用列表对比方式，可使学生直观，快捷的对实验结果进行分析，得出结论。特别指出当我们很难概括感应电流的方向跟磁通量变化有什么关系时，是不是可以通过“中介”――“感应电流的磁场”来描述？学生实验获得数据汇总:磁铁运动情况N极下插S极下插N极上拔S极上拔磁铁产生磁场B方向向下向上向下向上线圈磁通量变化增大增大减小减小感应电流方向（俯视）逆时针顺时针顺时针逆时针感应电流磁场B′方向向上向下向下向上B与B′方向上的关系相反相反相同相同教师适时提问：①为什么会出现这样的结论呢？什么时候感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同？什么时候感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反？②用尽可能简洁的语言概括一下，究竟如何确定感应电流的方向？5.探究的结论——综合探究结果学生四人一组相互交流、分析、讨论，用最简洁的语言概括出本组的结论。教师巡视各组的情况，然后指定某些组公布本组的成果在全班进行交流，师生共同讨论，形成结论。学生回答预测：学生甲：当磁铁移近或插入线圈时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁铁离开线圈或从线圈中拔出时，线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。学生乙：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。学生丙：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场阻碍磁通量增加；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场阻碍磁通量减少。学生丁：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化学生戊：感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗（或阻碍）原磁通量的变化教师应充分肯定他们的结论，并对出现的问题进行讨论、纠正，投影展示：感应电流的方向──楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（教师指出上述结论是物理学家楞次概括了各种实验结果提出的。）6．对楞次定律的理解：（1）正确区分“原来磁场方向”、“原来磁场的磁通量变化”、“感应电流的磁场方向”。（2）正确理解“阻碍”的含义，应有“反抗”和“补偿”两层意思，不能和“阻止”、“相反”等同。7.探究的思考——扩展提高你能从导体和磁体相对运动的角度来确定感应电流的方向吗？如果能，请用简洁的语言进行概括，并试着从能量的转化与守恒角度去解释你的结论？学生回答预测:学生甲：当磁铁插入时，磁铁与线圈的磁极是同名磁极相对；当磁铁拔出时：磁铁与线圈的磁极是异名磁极相对。即：两者靠近时，相互排斥；两者远离时，相互吸引。学生乙：感应电流总要阻碍原磁场的相对运动。学生丙：在磁体靠近（或远离）线圈过程中，都要克服电磁力做功，克服电磁力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程。教师应充分肯定他们的结论，投影展示：2.对楞次定律的理解：①从磁通量变化来看：感应电流总要阻碍磁通量的变化；（增“反”减“同”）②从导体和磁体相对运动角度看：感应电流总要阻碍磁体和导体间的相对运动。（来“拒”去“留”）③从能量角度看：楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现。8.探究的应用——理论联系实际例题（见多媒体屏幕）1：用细线悬挂于铁架台上的闭合金属环，右侧放置一水平条形磁铁，N极为近端。当条形磁铁向左靠近正对的金属环，试判断闭合金属环中感应电流的方向及运动方向。NNS我们能不能从解答上例的实践中，总结出用楞次定律判定感应电流方向的具体方法、步骤？学生讨论：首先要确定穿过闭合电路的磁场方向和磁通量变化；然后根据楞次定律可确定感应电流的磁场方向；最后根据右手螺旋定则来判定感应电流的方向。9.课后探究题（见多媒体屏幕）:本节课的楞次定律在知识结构上“承上启下”，学生已经知道了产生感应电流的条件和安培定则等，初步掌握了研究电磁感应现象实验中的有关技能。高二学生已经具备了一定的从现象中观察分析能力，实验能力以及探究能力，但是学生的抽象思维和空间想象方面还处于形成阶段，仍有一定困难。学生精力充沛，思维活跃，接受新知识的能力强，充满了强烈的好奇心和求知欲。“楞次定律”是高中物理电磁学部分的重要内容，结合新课程改革的要求，为营造一个让学生自主学习的良好环境，我把本节设计为“科学探究式”教学，即：“创设情景→提出问题→猜想假设→设计实验→探索研究→分析论证→得出结论→扩展提高”。这种通过让学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考，引导他们自己主动获取知识、体验探究过程与方法，培养学生的科学探究能力、科学态度和科学精神，达到对学生情感、态度、价值观的培养。1．知识与技能①理解楞次定律的内容，能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向；②通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。2．过程与方法①通过自主探究实践活动，体会科学探究的过程和方法；②培养自主探究能力以及对实验收集、分析、归纳、总结的能力。3．情感、态度和价值观①在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受；②在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。教材分析:【选用教材】人教版普通高中物理选修3-2，第四章第三节（9—15页）电磁感应一章的现象展示了不同运动形式之间的联系，以之前的电场和磁场的知识为基础，以奥斯特的“电生磁”与法拉第的“磁生电”展开介绍“电”与“磁”的关系。楞次定律是电磁感应这一章的重要内容，通过探究正确理解楞次定律，既可以加强对“电”与“磁”关系的理解，又是分析和解决电磁学综合问题的基础，同时，它对以后电磁波和电磁场的学习有重要作用，因此，楞次定律在本章乃至整个高中物理知识体系中占有重要作用。楞次定律练习题一、选择题1．位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B，与长直导线平行且在同一水平面上，在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF，如图1所示，若用力使导体EF向右运动，则导体CD将[]A．保持不动B．向右运动C．向左运动D．先向右运动，后向左运动2．M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈，绕法和线路如图2，现将开关S从a处断开，然后合向b处，在此过程中，通过电阻R2的电流方向是[]A．先由c流向d，后又由c流向dB．先由c流向d，后由d流向cC．先由d流向c，后又由d流向cD．先由d流向c，后由c流向d3．如图3所示，闭合矩形线圈abcd从静止开始竖直下落，穿过一个匀强磁场区域，此磁场区域竖直方向的长度远大于矩形线圈bc边的长度，不计空气阻力，则[]A．从线圈dc边进入磁场到ab边穿过出磁场的整个过程，线圈中始终有感应电流B．从线圈dc边进入磁场到ab边穿出磁场的整个过程中，有一个阶段线圈的加速度等于重力加速度C．dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的方向，与dc边刚穿出磁场时感应电流的方向相反D．dc边刚进入磁场时线圈内感应电流的大小，与dc边刚穿出磁场时感应电流的大小一定相等4．在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图4所示．导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面．欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动可能是[]A．匀速向右运动B．加速向右运动C．匀速向左运动D．加速向左运动5．如图5所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是[]A．先abcd，后dcba，再abcdB．先abcd，后dcbaC．始终dcbaD．先dcba，后abcd，再dcbaE．先dcba，后abcd6．如图6所示，光滑导轨MN水平放置，两根导体棒平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面)的过程中，导体P、Q的运动情况是：[]A．P、Q互相靠扰B．P、Q互相远离C．P、Q均静止D．因磁铁下落的极性未知，无法判断7如图7所示，一个水平放置的矩形线圈abcd，在细长水平磁铁的S极附近竖直下落，由位置Ⅰ经位置Ⅱ到位置Ⅲ。位置Ⅱ与磁铁同一平面，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ，则在下落过程中，线圈中的感应电流的方向为[]A．abcdaB．adcbaC．从abcda到adcbaD．从adcba到abcda8．如图8所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有[]A．闭合电键KB．闭合电键K后，把R的滑动方向右移C．闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出D．闭合电键K后，把Q靠近P9．如图9所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环，环中有一个通电螺线管。现让滑动变阻器的滑片P迅速滑动，则[]A．当P向左滑时，环会向左运动，且有扩张的趋势B．当P向右滑时，环会向右运动，且有扩张的趋势C．当P向左滑时，环会向左运动，且有收缩的趋势D．当P向右滑时，环会向右运动，且有收缩的趋势10．如图10所示,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框的情况将是[]A．静止B．随磁铁同方向转动C．沿与磁铁相反方向转动D．要由磁铁具体转动方向来决定11．如图11所示，在光滑水平桌面上有两个金属圆环，在它们圆心连线中点正上方有一个条形磁铁，当条形磁铁自由下落时，将会出现的情况是[]A．两金属环将相互靠拢B．两金属环将相互排斥C．磁铁的加速度会大于gD．磁铁的加速度会小于g12．纸面内有U形金属导轨，AB部分是直导线(图12)。虚线范围内有向纸里的均匀磁场。AB右侧有圆线圈C。为了使C中产生顺时针方向的感应电流，贴着导轨的金属棒MN在磁场里的运动情况是[]A．向右匀速运动B．向左匀速运动C．向右加速运动D．向右减速运动13．图13中小圆圈表示处于匀强磁场中闭合电路一部分导线的截面，速度v在纸面内关于感应电流有无及方向的判断正确的是[]A．甲图中有感应电流，方向向里B．乙图中有感应电流，方向向外C．丙图中无感应电流D．丁图中a、b、c、d四位置上均无感应电流14．如图14所示，均匀金属棒ab位于桌面上方的正交电磁场中，且距桌面的高度小于ab棒长。当棒从水平状态由静止开始下落时，棒两端落到桌面的时间先后是[]A．a先于bB．b先于aC．a、b同时D．无法确定15．甲、乙两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内，甲环中通以顺时针方向电流I，如图15所示，当甲环中电流逐渐增大时，乙环中每段导线所受磁场力的方向是[]A．指向圆心B．背离圆心C．垂直纸面向内D．垂直纸面向外16．如图16所示，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过表的感应电流方向是[]A．始终由a流向bB．始终由b流向aC．先由a流向b，再由b流向aD．先由b流向a，再由a流向b17．如图17所示为一个圆环形导体，有一个带负电的粒子沿直径方向在圆环表面匀速掠过的过程，环中感应电流的情况是[]A．无感应电流B．有逆时针方向的感应电流C．有顺时针方向的感应电流D．先逆时针方向后顺时针方向的感应电流18．如图18所示，两个线圈A、B上下平行放置，分别通以图示电流I1、I2，为使线圈B中的电流瞬时有所增大，可采用的办法是[]A．线圈位置不变，增大线圈A中的电流B．线圈位置不变，减小线圈A中的电流C．线圈A中电流不变，线圈A向下平移D．线圈A中电流不变，线圈A向上平移19．如图19所示，两个闭合铝环A、B与一个螺线管套在同一铁芯上，A、B可以左右摆动，则[]A．在S闭合的瞬间，A、B必相吸B．在S闭合的瞬间，A、B必相斥C．在S断开的瞬间，A、B必相吸D．在S断开的瞬间，A、B必相斥二、填空题20．如图20所示，(a)图中当电键S闭合瞬间，流过表的感应电流方向是____；(b)图中当S闭合瞬间，流过表的感应电流方向是____。21．将矩形线圈垂直于磁场方向放在匀强磁场中，如图21所示。将线圈在磁场中上下平移时，其感应电流为____；将线圈前后平移时，其感应电流为____；以AF为轴转动时，其感应电流方向为____；以AC为轴转动时，其感应电流方向为____；沿任意方向移出磁场时，其感应电流方向为____。22．如图22，两个圆形闭合线圈，当内线圈中电流强度I迅速减弱时线圈的感应电流方向为____。23．如图23，互相平行的两条金属轨道固定在同一水平面上，上面架着两根互相平行的铜棒ab和cd，磁场方向竖直向上。如不改变磁感强度方向而仅改变其大小，使ab和cd相向运动，则B应____。24．如图24所示，导线圈A水平放置，条形磁铁在其正上方，N极向下且向下移近导线圈的过程中，导线圈A中的感应电流方向是____，导线圈A所受磁场力的方向是____。若将条形磁铁S极向下，且向上远离导线框移动时，导线框内感应电流方向是____，导线框所受磁场力的方向是____。25．如图25所示，闭合导线框abcd与长直通电导线共面放置，长导线中电流方向如图，且略偏左放置，当长导线中的电流逐渐增大时，导线框中的感应电流方向是____，导线框所受磁场力的方向是____。26．如图26所示，闭合导线框abcd与闭合电路共面放置，且恰好一半面积在闭合电路内部。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，导线框abcd中的感应电流方向是____，导线框abcd所受磁场力方向是____。27．如图27,当把滑动变阻器的滑片P从右向左滑动时，在线圈A中感应电流的方向是从____端流进电流表，从____端流出；在线圈B中感应电流的方向是从____端流进电流表，从____端流出。28．在图28所示装置中，电流表中无电流时指针在中间，电流从哪端流入，指针则向哪端偏转，则当磁铁从A→B运动时，电流表的指针偏向____端。29．如图29所示，金属框架与水平面成30°角，匀强磁场的磁感强度B=0.4T，方向垂直框架平面向上，金属棒长l＝0.5m，重量为0.1N，可以在框架上无摩擦地滑动，棒与框架的总电阻为2Ω，运动时可认为不变，问：(1)要棒以2m／s的速度沿斜面向上滑行，应在棒上加多大沿框架平面方向的外力？(2)当棒运动到某位置时，外力突然消失，棒将如何运动？(3)棒匀速运动时的速度多大？(4)达最大速度时，电路的电功率多大？重力的功率多大？30．如图30所示，导轨是水平的，其间距l1=0.5m，ab杆与导轨左端的距离l2=0.8m，由导轨与ab杆所构成的回路电阻为0.2Ω，方向垂直导轨平面向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T，滑轮下挂一重物质量0.04kg，ah杆与导轨间的摩擦不计，现使磁场以=0.2T／s的变化率均匀地增大，问：当t为多少时，M刚离开地面？31．如图31所示，平行金属导轨的电阻不计，ab、cd的电阻均为R，长为l，另外的电阻阻值为R，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当ab、cd以速率v向右运动时，通过R的电流强度为多少？32．固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd各边长为l，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段与ab完全相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图32所示，以恒定的速