《磁生电的探索》教学设计

<<磁生电的探索>>教学设计教学目标1、知识和技能⑴知道什么是电磁感应现象；⑵能根据实验事实归纳产生感应电流的条件；⑶会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流；2、情感、态度和价值观⑴通过对物理学中对称美、简洁美的介绍赏析，促进学生创造性思维的发展，起到“以美启真”的作用。⑵通过本节课的学习，激发学生的求知欲望，培养他们严谨的科学态度；⑶介绍法拉第不怕困难，顽强奋战十年，终于发现了电磁感应现象，感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神；教学重点：感应电流的产生条件教学难点：正确理解感应电流的产生条件。教学仪器：电池组，电键，导线，大磁针，矩形线圈，碲形磁铁，条形磁铁，原副线圈，演示用电流表等。教学过程：一、教学引入：在磁可否生电这个问题上，英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密切的联系。为此，他做了许多实验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件，他以坚韧不拔的意志历时10年，终于找到了这个条件，从而开辟了物理学又一崭新天地。二、教学内容1、磁通量复习：磁感应强度的概念引入：教师：我们知道，磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为的面垂直一个磁感应强度为的匀强磁场放置，则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把与的乘积叫做穿过这个面的磁通量。（1）定义：面积为，垂直匀强磁场放置，则与乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示。（2）公式：（3）单位：韦伯（Wb）1Wb=1T·m2磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。注意强调：①只要知道匀强磁场的磁感应强度和所讨论面的面积，在面与磁场方向垂直的条件下（不垂直可将面积做垂直磁场方向上的投影。）磁通量是表示穿过讨论面的磁感线条数的多少。在今后的应用中往往根据穿过面的净磁感线条数的多少定性判断穿过该面的磁通量的大小。如果用公式来计算磁通量，但是只适合于匀强磁场。②磁通量是标量，但是有正负之分，磁感线穿过某一个平面，要注意是从哪一面穿入，哪一面穿出。2、内容引入：奥斯特实验架起了一座连通电和磁的桥梁，此后人们对电能生磁已深信不疑，但磁能否生电呢？在磁可否生电这个问题上，英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密切的联系。为此，他做了许多实验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件，他以坚韧不拔的意志历时10年，终于找到了这个条件，从而开辟了物理学又一崭新天地。3、实验演示实验1：学生实验——导体在磁场中切割磁力线的运动观察现象：AB做切割磁感线运动，可见电流表指针偏转。学生得到初步结论：当闭合回路中的部分导体做切割磁感线的运动时，电路中有了电流。现象分析：如图1导体不切割磁力线时，电路中没有电流；而切割磁力线时闭合电路中有电流。回忆磁通量定义（师生讨论）对闭合回路而言，所处磁场未变，仅因为AB的运动使回路在磁场中部分面积变了，使穿过回路的磁通变化，故回路中产生了电流。设问：那么在其它情况下磁通变化是否也会产生感应电流呢？实验2：演示实验——条形磁铁插入线圈观察提问：A、条形磁铁插入或取出时，可见电流表的指针偏转。B、磁铁与线圈相对静止时，可见电流表指针不偏转。现象分析：（师生讨论）对线圈回路，当线圈与磁铁有沿轴线的相对运动时，所处磁场因磁铁的远离和靠近而变化，而未变，故穿过线圈的磁通变化，产生感应电流，而当磁铁不动时，线圈处，不变，故无感应电流。实验3：演示实验——关于原副线圈的实验演示实验观察：移动变阻器滑片（或通断开关），电流表指针偏转。当A中电流稳定时，电流表指针不偏转。现象分析：对线圈，滑片移动或开关通断，引起A中电流变，则磁场变，穿过B的磁通变，故B中产生感应电流。当A中电流稳定时，磁场不变，磁通不变，则B中无感应电流。教师总结：不同的实验，其共同处在于：只要穿过闭合回路的磁通量的变化，不管引起磁通量变化的原因是什么，闭合电路中都有感应电流产生。结论：无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。4总结：⑴磁生电的条件：穿过闭合回路中的磁通量发生变化时，该回路中就有电流产生⑵电磁感应现象：因磁通量变化而产生电流的现象叫做电磁感应现象。⑶感应电流：电磁感应现象中所产生的电流叫感应电流。5课堂练习⑴矩形线圈ABCD位于通电长直导线附近如图，线圈与导线在同一个平面，且线圈的两条边与导线平行。在这个平面内，线圈远离导线移动时，线圈中有没有感应电流？线圈和导线都不动，当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈中有没有感应电流？为什么？⑵如图所示，一闭合线圈上接着一理想电压表，在一区域较大匀强磁场中运动，问回路中是否有电流？电压表是否会有读数（）Ａ．无，有Ｂ．有，无Ｃ．无，无Ｄ．有，有7、回顾历史，感受勇于探索科学真理的科学精神[历史的回顾]⑴奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了关于电和磁之间联系的研究序幕，普遍引起了这种对称的思考：能不能用磁体使导线中产生出电流？⑵菲涅耳（A.J.Fresnel，1788—1827，法国物理学家）的贡献：在奥斯特公布他的发现不久，菲涅耳就宣称他把磁铁放在螺旋线圈里，能够成功地由磁产生出电。但是当其他科学家按照这样做时，却没能产生出电，但是菲涅耳的这一发现却启发了安培于1821年着手于这一方面的探索。⑶安培（A.M.Ampere,1775—1836），法国学家安培设计了这样一个实验：他将一个多匝线圈固定在竖直平面上，在这个线圈的内部的同一竖直平面悬挂一个可以转动的闭合线圈。他设想，当固定线圈中通以强电流时，悬挂的闭合线圈中也会产生某种电流而出现磁性；这时如果用一个强磁铁接近它，就会使中间的可动线圈转动起来。由于他只是在稳态情况下进行实验，所以未能探测到这种现象。⑷科拉顿（D.Colladen，1802—1892）：瑞士物理学家科拉顿将一块磁铁在线圈中移动，试图在螺线管中产生出电流。为避免磁铁对电流计的指针产生影响，他用一根很长的导线把螺线管和电流计连接起来，并把电流计放在隔壁的房间里。实验时，他将磁铁分别插入和拔出螺线管，然后再跑到隔壁房间观察电流计的摆动情况。但不管他跑的多快，始终没有看到电流计的偏转。⑸亨利（J.Henri,1797—1878):美国物理学家亨利在研究绕有不同长度导线的电磁铁所产生的磁力大小时，把一个线圈和电流计相连，将线圈放在蹄形磁铁的两极间，当他给电磁铁通电时，电流计指针开始摆动；断开电源时，电流计指针又向相反方向摆动。由于新学期的开始，他不得不中止进一步的研究，因而错过了发表这一成果的时机。⑹法拉第（M.Farad1791—1867）英国物理学家法拉第自1821年就开始