电磁感应现象 教学设计
一、教学任务分析
本节课是沪科版物理教材高二年级第二学期中第十一章的第一节,本节内容是在学习磁
场后建立对电磁之间存在密不可分的内在联系这一观念的重要内容,在上一单元中,学生了
解了电流的磁效应,知道电能够生磁,而在本单元中,学生将认识到磁也能生电,并学习磁
生电的相关规律,即感应电流方向和大小的判断。本节课作为本单元第一节课,具有揭示现
象,建立研究模型的功能,是为后续的进一步研究建立概念和物理模型的基础。在本节课中,
学生将通过条形磁铁插入或拔出线圈的实验认识感应电流的存在,知道感应电流的概念及产
生感应电流的基本模型。同时,通过一系列的实验探究感应电流产生的条件。在学习本节课
后,学生应能够判断不同情景中能否产生感应电流。
在本节课中,将通过从实验现象中进行分析归纳的方式探究物理规律,培养学生的科学
思维和探究意识。同时,由于电磁感应的相关物理知识在生活中应用广泛,近年刚刚兴起的
无线充电技术也与之有关,因此本节内容具有很好的科学兴趣及能力的培养功能。
由于本节课教学面向重点中学理科班学生,学生知识基础较好,思维能力水平较高,因
此学生在学习本节知识后,可以尝试对电磁感应现象在生活中的应用,如发电机、无线充电
等进行原理的解释,并体会现代科学技术中物理知识的广泛应用。
二、教学目标
1、物理观念
认识电磁感应现象,进一步认识场的物质性。理解感应电流产生的条件,能够用其解释
生活中常见的电磁感应现象。知道发电机的工作原理,培养能量转化与守恒的观念。
2、科学思维
在探究感应电流产生条件的归纳分析过程中培养论证思维。在对不同情形下是否产生感
应电流的思考与分析中培养分析能力。
3、科学探究
通过实验探究了解产生感应电流的条件,经历提出问题、作出假设、搜集证据、归纳分
析的过程,培养实验探究能力,体会科学实验在物理学发展中的重要作用。
4、科学态度与责任
通过了解历史上科学家对电磁感应现象的研究过程,体会科学研究的不易,培养坚持不
懈的科学精神。通过了解电磁感应现象在现代科技中的广泛应用,进一步认识物理学科知识
对科学技术发展所起的重要作用,提升学习动力。
三、教学重难点
教学重点:感应电流产生的条件。
教学难点:通过实验归纳感应电流产生的条件;从磁通量变化的观点解释导体切割磁感线产
生感应电流的原因。
四、教学设计思路
本节课主要分为两环节,即认知环节和应用环节。在认知环节中,首先通过一个电磁感
应现象的小实验,引入回路中没有电源却产生电流的现象,并请学生通过实验自己获得这种
电流,从而亲身体验感应电流的存在,再通过对这一学生实验进行分析,引导学生发现只有
在插入或拔出条形磁铁的过程中才会产生感应电流,从而猜测产生感应电流的条件可能是哪
一个或哪一些物理量发生变化。为进一步探究产生感应电流的条件,设计了一项演示实验,
分别演示面积不变而磁感应强度变化、磁感应强度不变而面积变化、磁感应强度和面积不变
但相互之间的夹角发生变化时是否生成感应电流的现象,并设计表格从而引导学生根据实验
结果归纳出感应电流产生的条件。
为帮助学生加深对磁通量发生变化的理解,设计了两个问题,一是对给定情境中是否产
生感应电流的分析,二是对导体切割磁感线是否产生感应电流问题的分析,通过理论分析和
实验相结合的方式予以解答,并为后续学习相关规律做铺垫。
在应用环节中,通过介绍生活中几种电磁感应现象的应用实例,并请学生尝试解释原理,
从而培养学生分析实际问题的思维,并体会物理知识在生活中的广泛应用。
另外,本节课中也将通过介绍科拉顿、法拉第两位科学家探索电磁关系的过程,让学生
体会科学研究的不易,认识到科学研究必须不断坚持才有可能成功。由于初中课本中提到部
分导体切割磁感线时会产生感应电流,因此请学生在课后也尝试分析这两种条件之间的联系,
进一步理解磁通量变化。
五、教学资源
教师演示实验器材:变压器、LED 小灯、线圈、大型电磁铁、稳压电源、灵敏电流计/微电
流传感器、磁感线模具及弹簧线圈、手摇发电机模型等。
学生实验器材:灵敏电流计、原副线圈、条形磁铁。
教学媒体:课件 PPT,DIS 软件、平板电脑等
六、教学流程及说明
1、教学流程图
2、流程说明
情境:演示实验——无源回路中的发光小灯
将 LED 小灯与线圈连接,并向学生展示其中并无电源。将该装置套在通有 220V 交流电
的变压器铁芯上,可观察到 LED 小灯发光。通过该实验引出这种回路中没有电源却产生电流
的现象,并提出本节课所要研究的问题。
活动 1:学生实验——探究条形磁铁插入或拔出线圈时线圈中的电流情况
请学生将副线圈与灵敏电流计相连,并插入或拔出条形磁铁,观察灵敏电流计的偏转情
况,使学生认识到感应电流的存在,由该实验引出何种条件下能够产生感应电流的问题,并
引导学生进行猜测。
活动 2:演示实验——线框在匀强磁场中运动或变化面积时产生感应电流的情况
使用大型电磁铁产生小空间范围的近匀强磁场,演示线圈进入磁场、在磁场中移动以及
线圈面积变化时产生感应电流的情况,为归纳结论搜集实验证据。
问题 2:分析给定情况中是否会产生感应电流
提出两种情形:1、将线圈固定在匀强磁场中,磁感应强度发生变化时。2、线圈平面垂
直与磁场放置,同时改变线圈的面积和磁场的磁感应强度时。通过这两种较为特殊情形的分
析加深学生对磁通量发生变化的理解。
活动 3:演示实验——线圈面积与磁感应强度均变化而磁通量不变时感应电流情况
使用以磁感线形状所制作的模具,让弹簧线圈沿着该模具变化位置和形状,并观察此时
产生感应电流的情况,从而得到当磁感应强度及面积均变化但磁通量不变的时候,不会产生
感应电流的结论。
问题 3:切割磁感线与磁通量变化之间的关系
回顾初中课本上所提出的观点,提出两个问题:部分导线切割磁感线过程中,有无磁通
量变化?闭合回路中导线切割磁感线一定有感应电流吗?尝试通过建模分析和实验辅助验
证的方式,将回路中部分导线切割磁感线与磁通量发生变化相联系,从而解释该问题。
活动 4:电磁感应现象的应用
介绍部分电磁感应现象在生活实际中的应用:
1、展示压动发电手电筒,以及其中的发电装置;演示手摇发电机发电实验,请学生观
察该装置的结构,并请学生尝试解释发电机发电的原理。
2、通过对课前引入实验的分析,介绍无线充电的原理。
3、请部分学生交流分析课前关于电磁感应实际应用(金属探测门)所收集的资料。