高中物理-2 探究探究感应电流的产生条件教学设计学情分析教材分析课后反思

“探究感应电流的产生条件”教学设计一、教学设计思路感应电流的产生条件是以法拉第为代表的一群科学家通过许多年的探索才发现的，知识和规律的获得不是轻而易举的，教学的关键是如何从探究的有关现象出发推出感应电流产生的一般条件。在教学过程中要充分调动学生的积极性，通过学生自己的探究、总结、归纳得出感应电流的产生条件，让学生感知科学探究的过程和体验。本节教学设计如下：通过引入实验，通过引入实验，电流计指针为什么会偏转、灯泡为什么会亮，导入课题通过讨论确定探究思路通过感应电流的产生条件电路闭合磁通量Φ变化面积S变化磁能量Φ变化闭合电路部分导体切割磁感线磁铁在闭合线圈中插入拔出磁感应强度B变化再现法拉第探究二、教学目标：1．知识与能力①知道闭合电路的部分导体切割磁感线运动，回路中产生感应电流②知道条形磁铁和通电螺线管周围的磁场分布③具有一定的观察、分析、比较和概括能力④能根据电原理图连接实物电路图2．过程与方法①探究闭合电路部分导体切割磁感线运动产生感应电流的规律②探究闭合回路中磁感应强度发生变化时产生感应电流的规律③再现法拉第对电磁感应现象的探究活动3．情感、态度与价值观①科学探究要有合作精神②进行科学探究要有坚韧不拔和持之以恒的精神三、教学方法：①探究式教学：采用课件探究式教学，利用动画模拟实验自主学习合作探究。②启发式教学：步步设疑，环环相扣，启发学生的思维。③交互式教学：积极开展双向交互活动，实现学生之间以及学生和老师之间的交流讨论。四、教学媒体：多媒体设备，长软导线，灵敏电流计，电磁炉，导线环，线圈组，滑动变阻器，电键，学生电源，导线若干五、教学过程：（一）引入新课魔术表演：将磁铁固定在手臂中，将手伸入螺线管，让学生观察灵敏电流计指针是否偏转。“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是当今更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电。饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。（二）进行新课1、实验观察（1）闭合电路的部分导体切割磁感线【教师活动1】演示：如图4.2-1所示，导体左右平动，前后运动、上下运动。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。如图所示。导体相对磁场运动【学生活动1】观察实验，记录现象。导体相对磁场运动表1导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向向右平动向左向后平动不摆动向左平动向右向上平动不摆动向前平动不摆动向下平动不摆动结论：只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。磁体相对导体运动（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出磁体相对导体运动【教师活动2】演示：如图4.2-2所示。把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。【学生活动2】观察实验，记录现象。表2磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向N极插入线圈向右S极插入线圈向左N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动N极从线圈中抽出向左S极从线圈中抽出向右结论：只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。磁体相对导体不发生运动磁体相对导体不发生运动（3）模拟法拉第的实验【教师活动3】演示：如图4.2-3所示。线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。把观察到的现象记录在表3中。【学生活动3】观察实验，记录现象。表3操作现象开关闭合瞬间有电流产生开关断开瞬间有电流产生开关闭合时，滑动变阻器不动无电流产生开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片有电流产生结论：只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。2、分析论证【学生活动4】分组讨论，学生代表发言。演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-4）演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。（如图4.2-5）3、归纳总结【教师活动4】请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；实例2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。学情分析学生在初中的学习中，已经初步树立了磁能生电的观念，而且知道了闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流。这是认识电磁感应现象的第一阶段。如何让学生通过本节课的学习进一步认识到不切割磁感线也能产生感应电流，上升到更为本质的认知上去，这是急待解决的问题。磁通量的概念在磁场中已经学过，但为什么要引入这个物理量，以及这个物理量与电磁感应的联系学生不清楚。考虑到感应电流产生的条件的普遍表述既是电磁感应规律的一部分，又是高于初中水平的学习内容，它就是本节课的教学重点；由于学生在初中时已经接触过相关的电磁感应现象，高中要从形象的“切割磁感线”到抽象的“闭合回路的磁通量发生变化”对于学生来说有较高的能力要求，所以这部分内容又是本课的难点。针对这部分内容可采用探究式学习，因此在讲解电流的产生时让学生通过实验加深对现象的认识、分组讨论，教师通过问题的设计来引导实验的进行，让学生明白感应电流产生的条件，更深层次上理解感应电流产生的条件。通过本课学生的小组讨论和分组实验，学生不仅学到了规律，也学习了认知策略，真正突出了学生的主体地位。效果分析本节课组织教学的关键是协调好几个探究实验的探究过程，从产生感应电流的实验中概括、归纳出产生感应电流的本质，把面积的变化和磁感应强度的变化统一到磁通量的变化上，最终得出产生感应电流和条件。教学过程中，多媒体代替不了实验探究，这节课防止多媒体的使用分散了学生的注意力，重点放在学生的探究活动，达到了很好的课堂效果。最后要进行与生活情景关联，适时进行情感、态度与价值观教育，教育学生学习物理，要善于观察，勤于思考。学习的最高境界是“学以致用”。教材分析电磁感应现象是电磁感应中的重要一节。这一节教学内容较多，其中磁通量的变化又是后继课程法拉第电磁感应定律，楞次定律等的基础，所以教学内容安排为两块：第一块为通过实验，产生认知冲突，猜想感应电流的条件；第二块为设计实验来探究感应电流的条件和分析归纳实验的结论。在第二块中教材要求运用磁通量的变化的概念来描述电磁感应现象产生的条件，这也是后继学习的基础，同时要求学生做好分组实验，为自己的探究提供丰富的感性材料，帮助学生完善概念，掌握规律。“探究感应电流的产生条件”评测练习1．首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是（）A．安培和法拉第 B．法拉第和楞次C．奥斯特和安培D．奥斯特和法拉第2．下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（）A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，观察电流表的变化B．在一通有恒定电流的电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化3．关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（）A．导体在磁场中运动，导体中就一定有感应电流B．导体做切割磁感线运动，导体中就一定有感应电流C．穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定产生感应电流D．无论什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就一定产生感应电流4．图中能产生感应电流的是()A．B．C． D．5．如图所示，磁铁处于下列哪种情况时，闭合回路中灵敏电流计没有偏转（）A．极向下运动插入线圈B．极向下运动插入线圈C．极向上运动从线圈中拔出D．磁铁静止在线圈中不动6．如图所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。小磁针位于直导线的正下方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列不能使小磁针发生偏转的是（）开关闭合的瞬间B．开关断开的瞬间C．开关闭合时，滑动变阻器不动、D．开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片7．某同学做观察电磁感应现象的实验，将电流计、线圈A和B、蓄电池、开关用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流计的指针都没有偏转，其原因是（）开关位置错误B．电流计的正、负接线柱接反C．线圈B的接头3、4接反D．蓄电池的正、负极接反8．随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电9．如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情况中不能使线圈产生感应电流的是（）A．导线中电流强度变大 B．线框向右平动C．线框向下平动 D．线框以ab边为轴转动10．（多选）某一实验装置如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈A和B，如果线圈A中电流I和时间t的关系如图所示的A、B、C、D四种情况．在t1～t2这段时间内，能在线圈B中观察到感应电流的是（）A．B．C． D．11．（多选）如图，水平导轨左端接有定值电阻R，导体棒ab与导轨接触而构成闭合回路，均匀磁场B垂直于导轨平面，则下列情况下，回路中可能没有感应电流是（）A．B保持恒定，ab向右滑动B．B逐渐增强，ab向右滑动C．B逐渐增强，ab向左滑动D．B逐渐减弱，ab向右滑动答案1．D【解析】首先发现电流磁效应的科学家是奥斯特；发现电磁感应现象的科学家是法拉第。2．D【解析】感应电流产生的条件使是通过闭合线圈的磁通量发生变化。选项AB中，绕在磁铁上面的线圈和放置在通电线圈旁边的闭合线圈，线圈面积都没有发生变化，磁铁和通有恒定电流的电线圈产生的磁场都是恒定的，所以磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、B错；选项C中往线圈中插入条形磁铁导致磁通量发生变化，在这一瞬间会产生感应电流，但是过程短暂，等插入后再跑到相邻房间去，电磁感应现象已经结束，观察不到电流表的变化．选项C错；选项D中，线圈通电或断电瞬间，导致线圈产生的磁场变化，从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流，可以观察到电流表指针偏转，选项D对．3．D【解析】导体在磁场中运动时，不一定有闭合回路，即使有回路，回路中磁通量不一定发生变化，故导体中不一定有感应电流，故A错误；闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，磁通量不一定发生变化，不一定产生感应电流，故B错误；根据感应电流产生的条件，不管用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流，闭合回路放在磁场中，或在磁场中运动，磁通量不一定发生变化，不一定会产生感应电流，故C错误，D正确。4．B【解析】根据产生感应电流的条件判断，A中，电路没有闭合，无感应电流；B中，磁感应强度不变，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；D中，磁通量不发生变化，无感应电流．故选B．5．D【解析】A、向下运动插入线圈，穿过线圈的磁通量增大，会产生感应电流，故A错误；B、极向下运动插入线圈，穿过线圈的磁通量增大，会产生感应电流，故B错误；C、极向上从线圈中拨出，穿过线圈的磁通量减小，会产生感应电流，故C错误；D、静止在线圈中不动，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，符合题意，故D正确；故选D。6．C【解析】A．开关闭合的瞬间，线圈A中电流增大，穿过B线圈的磁通量增大，连接B线圈的回路中产生感应电流，小磁针偏转，故A偏转；B．开关断开的瞬间，线圈A中电流减小，穿过B线圈的磁通量减小，连接B线圈的回路中产生感应电流，小磁针偏转，故B偏转；C．保持开关闭合时，滑动变阻器不动，线圈A中电流恒定，穿过B线圈的磁通量不变，连接B线圈的回路中不产生感应电流，小磁针不偏转，故C不偏转；D．开关闭合时，迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A中电流发生变化，穿过B线圈的磁通量发生变化，连接B线圈的回路中产生感应电流，小磁针偏转，故D偏转。故选C。7．A【解析】图中所示开关的连接不能控制含有电源的电路中电流的通断，而本实验应该是研究通过开关通断导致磁场变化，从而产生感应电流的情况，但图中开关的接法达不到目的，A正确。8．C【解析】AC．无线充电的原理，其实就是电磁感应现象，而不是电流的磁效应，故A错误，C正确；B．发生电磁感应的条件是磁通量要发生变化，直流电无法产生变化的磁场，故不能接到直流电源上，故B错误；D．只有无线充电底座，手机内部没有能实现无线充电的接收线圈等装置，也不能进行无线充电，D错误。故选C。9．C【解析】判断电路中能否产生感应电流，应把握两点：一是要有闭合回路；二是回路中的磁通量要发生变化．A.导线中电流强度变大，磁场增大，线框中的磁感应强度增大，故磁通量增大，可以产生感应电流，故A错误；B.线框向右平动，线框中的磁感应强度减小，故磁通量减小，可以产生感应电流，故B错误；C.线框向下运动时，线框中的磁感应强度不变，磁通量不变，故不会产生感应电流，故C正确；D.线框以ab直导线为轴转动，穿过线框的磁通量变化，则有产生感应电流，故D错误；故选C。10．ACD【解析】由图示可知，通过P的电流发生变化，电流产生的磁感应强度发生变化，穿过Q的磁通