【教案】电磁感应现象及应用（教学设计）（人教版2019必修第三册）

第3节电磁感应现象及应用教学设计备课人学科物理课题电磁感应现象及应用教学内容分析本节内容包括电磁感应现象发现的历史概述、探究产生感应电流的条件和电磁感应的应用三部分。教科书以电磁感应现象发现的历史线索的分析为切入点，以面向学生的实验探究和电磁感应规律的广泛应用现实为基础展开讨论。目的是先让学生有丰富的感性认识，再通过分析整合，从而形成理性的定性认识。这三部分内容是前后相互联系而且是协调一致的。在教学过程中，教师应引导学生通过活动和思考来主动地获得知识。教科书所呈现的实验既为本节研究感应电流的产生条件提供了实验情景，又成为后续楞次定律教学的基础。学情分析学生在初中阶段的物理课学习中，已经学习过关于电磁感应的初步知识，了解了通过切割磁感线产生感应电流的方式，但只限于定性的分析。在现阶段，电磁感应的主体部分在高中物理选修部分，而本节课为电磁感应现象的基础知识，需要学生对电磁感应现象产生原因的本质进行分析，且尚不要求定量计算。因此，本节课对学生设计、进行探究实验，和一句实验现象归纳结论的能力有一定的要求，也对学生对比不同现象，运用以往所学知识进行类比、归纳的能力有一定要求。教学目标1、了解电磁感应现象曲折的发现过程，学习法拉第坚持理想信念、不畏艰辛、勇于探索的科学精神。2、经历感应电流产生条件的探究活动，提高分析论证能力。3、通过模仿法拉第的实验，归纳得出产生感应电流的条件。学会通过现象分析归纳事物本质特征的科学思维方法，认识实验观察能力与逻辑思维能力在科学探究过程中的重要作用。4、了解电磁感应现象发现的重大历史意义和电磁感应现象的广泛应用，体会科学、技术对人类文明的推动作用。教学重难点教学重点：归纳总结产生感应电流的条件，学习法拉第等科学家坚持理想信念、勇于探索和创新的科学精神。教学难点：通过设计、模仿法拉第的实验，通过观察和分析，将原来浅显已知的产生感应电流的非充要条件（闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动），提升为产生感应电流的充要条件——穿过闭合导体回路的磁通量发生变化。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图新课导入【提问】在初中物理中，大家学习过的，导体在什么情况下产生感应电流？【提问】切割磁感线是产生感应电流的唯一方法吗？还有其他方法吗?这些方法有什么内在联系？【播放视频】奥斯特实验。回忆并作答：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流。思考。观看视频。复习初中知识，引出新的问题。环节一划时代的发现【讲述】奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，人们从电流磁效应的对称性角度，开始思考如下的问题：既然电流能够引起磁针的运动，那么，为什么不能用磁体使导线中产生电流呢？【讲述】安培的尝试失败：将磁铁放在闭合回路旁边、将通电直导线放在闭合回路旁边。法拉第的尝试失败：一段通电直导线放在另一段直导线旁边，未通电直导线放在另一段通电线圈内部【讲述】在伦敦的一家科学档案馆里，陈列着英国物理学家法拉第写了十年的一本日记。这本日记非常奇特：第一页上写着：“对!必须转磁为电。”以后，每一天的日记除了写上日期之外，都是写着同样一个词“NO。”从1822年直到1831年，整整十年，每篇日记都是如此。只是在这本日记的最后一页，才改写上了一个新词：“Yes。”→法拉第第一个成功实验：法拉第线圈→将条形磁铁插入空心线圈→电磁感应不是稳态效应，而是动态效应。→动态过程：变化的电流、变化的磁场、运动的磁铁、在磁铁中运动的导体。→由磁得到电的现象叫电磁感应。→电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。→“磁生电”现象的本质特征是：变化、运动【提问】哪些情况可以产生电磁感应现象？【讲述】法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来。从此，人类的夜晚有了更多光明。【讲述】与电磁感应擦肩而过的几位科学家：安培、科拉顿、亨利。【播放视频】科拉顿实验。→机遇垂青于有准备头脑的人。→科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过“可笑”的疏忽与失误。他们是伟大的，但也是可以学习的真实的人。思考。思考安培、法拉第失败的原因。了解相关物理学史。了解法拉第成功实验的实验装置，思考其原理。思考电磁感应的出现条件。根据以上分析，思考并作答：变化的电流变化的磁场运动的恒定电流运动的磁铁在磁场中运动的导体了解法拉第的发现的意义。了解相关物理学史，思考几位科学家成功或失败的原因。从电生磁的物理史入手，引出能否由磁生电的思考，并介绍人类在探索过程中的历程。举探索过程中的失败案例，一方面让学生了解相关物理学史，另一方面也能与后续的成果做法形成对比，有利于学生更好地理解发生电磁感应现象的条件。介绍法拉第发现电磁感应现象的简略过程，激发学生探索科学知识的积极性。引导学生观察实验装置，思考为何此装置进行的实验能够实验由磁生电，进而提出产生电磁感应的条件的问题。归纳各种产生感应电流的情况，为归纳产生电磁感应的条件做准备。引导学生从历代科学家探索过程中的得失中获取感悟。环节二产生感应电流的条件【提问】你知道产生感应电流需要什么条件吗？【提问】下列实验中，哪一个会产生感应电流？AB静止AB沿磁感线运动AB切割磁感线【提问】当产生感应电流时与磁场相关的哪个物理量发生了变化呢？【提问】AB切割磁感线时，磁场没有变化，变化的只有电路ABCD的面积。也就是说，穿过电路ABCD的磁通量发生了变化。感应电流的产生是否与磁通量的变化有关呢？【实验】探究导体棒在磁场中运动时产生感应电流的情况。【实验】探究条形磁体插入螺线管时产生感应电流的情况。【提问】如果将条形磁体替换为小通电螺线管，还能有上述实验现象吗？【实验】探究改变小通电螺线管中的电流时产生感应电流的情况。【提问】产生感应电流的情形可以归纳为哪些种类？【提问】这两种方式有哪些共同点？结论：只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。【提问】产生感应电流的条件是什么？思考。观察、思考并作答：无电流。无电流。有电流。思考。思考、猜测。观察实验，记录实验现象，并分析。观察实验，记录实验现象，并分析。思考并回答：会有相似的现象。因通电螺线管的磁场分布与条形磁体相似。观察实验，记录实验现象，并分析。思考实验现象并归纳：切割类、变化类结合上述分析思考并回答：切割类：B不变，S变变化类：S不变，B变→Φ＝BS变思考并回答：①闭合回路②磁通量变化：正对面积改变磁场的大小改变磁场的方向改变在前面分析的基础上提出问题，从对实验现象的归纳总结提升到对现象本质的分析。承接上一节学习过的磁通量概念，对现在的现象进行分析，得出结论。对导体与磁体发生相对运动的情况进行探究分析。对磁场的强弱发生变化的情况进行探究分析。归纳以上现象，总结产生电磁感应现象的条件。环节三电磁感应现象的应用【提问】你能举一些电磁感应在生活中应用的实例吗？【讲述】电磁感应的应用实例：发电机人类第一台发电机【播放视频】世界第一台发电机：法拉第盘→三峡电站的一台发电机转子：【播放视频】手摇发电机发电。【播放视频】甩动铜线给小灯泡供电。【讲述】电磁感应的应用实例：电磁炉、变压器、无线充电。【随堂练习】思考。观看视频，了解发电机的工作过程。观看视频，进一步了解电动机的工作过程。了解电磁感应的其他应用。练习巩固本节知识点。列举电磁感应在生产生活中的重要应用，带领学生共同感受这一规律对人类文明发展进步的巨大作用。课堂总结一、法拉第的发现二、产生感应电流的条件：①闭合回路，②磁通量变化：正对面积改变磁场的大小改变磁场的方向改变三、电磁感应现象的应用：发电机、电磁炉、变压器、无线充电板书设计§13