福建省泉州市2010年青年教師說課比賽系列—高中物理：《磁生電的探索》教學設計

1、§1.1 磁生電的探索教學設計三維目標一、知識與技能了解電磁感應現(xiàn)象發(fā)展的曲折歷程知道什么是電磁感應現(xiàn)象，理解感應電流產(chǎn)生的條件二、過程與方法學會通過實驗觀察、記錄實驗結果、分析論證得出結論的科學探究方法三、情感態(tài)度與價值觀通過對電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)歷程的學習，體會人類探索自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神通過學習產(chǎn)生磁生電的條件，養(yǎng)成探究物理規(guī)律的良好習慣，提高自身的素養(yǎng)重點難點重點：通過實驗探究感應電流的產(chǎn)生條件難點：組織學生完成電磁感應現(xiàn)象的實驗，歸納總結出產(chǎn)生感應電流的條件。教材分析作為選修3-2第一章第一節(jié)，本節(jié)內容是電磁學的核心內容之一，在整個高中物理中占有相當重要的地位。本節(jié)內

2、容揭示了磁和電的內在聯(lián)系，通過探究實驗的方法歸納出了“磁生電”的規(guī)律，在教材中起到了承前啟后的作用，是學生今后學習法拉第電磁感應定律、楞次定律和交變電流產(chǎn)生的基礎。教學過程導入新課利用我們生活中的一種手壓式手電筒來引入課題，吸引學生的興趣提出問題：這種手電筒不需要電池，那么它的電從哪里來的？思考并帶著這個問題來學習本節(jié)新課。新課教學一、電磁感應的探究歷程（1）菲涅耳（A.J.Fresnel，17881827，法國物理學家）的貢獻：在奧斯特公布他的發(fā)現(xiàn)不久，菲涅耳就宣稱他把磁鐵放在螺旋線圈里，能夠成功地由磁產(chǎn)生出電。但是當其他科學家按照這樣做時，卻沒能產(chǎn)生出電，但是菲涅耳的這一發(fā)現(xiàn)卻啟發(fā)了安培于

3、1821年著手于這一方面的探索。（2）安培（A.M.Ampere,17751836），法國物理學家安培設計了這樣一個實驗：他將一個多匝線圈固定在豎直平面上，在這個線圈的內部的同一豎直平面懸掛一個可以轉動的閉合線圈。他設想，當固定線圈中通以強電流時，懸掛的閉合線圈中也會產(chǎn)生某種電流而出現(xiàn)磁性；這時如果用一個強磁鐵接近它，就會使中間的可動線圈轉動起來。由于他只是在穩(wěn)態(tài)情況下進行實驗，所以未能探測到這種現(xiàn)象。（3）科拉頓（D.Colladen，18021892）：瑞士物理學家科拉頓將一塊磁鐵在線圈中移動，試圖在螺線管中產(chǎn)生出電流。為避免磁鐵對電流計的指針產(chǎn)生影響，他用一根很長的導線把螺線管和電流計連

4、接起來，并把電流計放在隔壁的房間里。實驗時，他將磁鐵分別插入和拔出螺線管，然后再跑到隔壁房間觀察電流計的擺動情況。但不管他跑的多快，始終沒有看到電流計的偏轉。（4）亨利（J.Henry , 17971878）美國科學家亨利于1830年暑期，在研究繞有不同長度導線的電磁鐵所產(chǎn)生的磁力大小時，把一個線圈與電流計相連，當線圈放在蹄形電磁鐵的兩極之間，當他給電磁鐵通電時，電流計指針出現(xiàn)了擺動，斷開電源時，電流計指針向相反方向擺動。由于新學期開學，他不得不停止了這一研究，因而錯過了發(fā)表這一成果的時機，被譽為離發(fā)現(xiàn)“磁生電”現(xiàn)象只有一步之遙的人。（5）戴維在法拉第之前已經(jīng)在實驗中探究出了電磁感應現(xiàn)象，但是

5、由于戴維沒有及時總結，從而使這一成果與他失之交臂。（6）法拉第（M.Farad 17911867）英國物理學家法拉第自1821年就開始了磁生電的研究，他用強磁鐵靠近閉合線圈，想在閉合線圈中產(chǎn)生出電流，均遭到失敗，但他毫不氣餒，仍然堅定地進行各種實驗，經(jīng)過無數(shù)次的試驗，終于于1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。二、科學探究感應電流產(chǎn)生的條件過渡：現(xiàn)在讓我們沿著先人們走過的路，來探究在什么樣的條件下磁才能生電。提供器材：靈敏電流計、螺線管（粗細各一個）、條形磁鐵、蹄形磁鐵、電源、開關、滑動變阻器、導體、鐵架臺、導線若干。思考：如何利用這些器材讓磁產(chǎn)生電？學生思考討論，設計實驗方案。學生的設想可能有：（一

6、）如圖（1），導體在磁場中運動，將導體放在磁場中運動，觀察是否有電流產(chǎn)生。注意引導學生導體在磁場中的運動是多樣性的，例如左右、上下、前后等?，F(xiàn)象：導體在磁場中前后或斜方向運動會有電流產(chǎn)生圖（1）（二）：如圖（2），將螺線管與電流計組成閉合的回路，把條形圖（2）磁鐵插入、拔出螺線管，或靜止在螺線管中，注意觀察是否有電流產(chǎn)生?，F(xiàn)象：當磁鐵與螺線管相對運動時，閉合回路中有電流產(chǎn)生。 圖（3）（三）：如圖（3），螺線管A、滑動變阻器、電源、開關組成一個回路；螺線管A放在螺線管B內，螺線管B與電流計組成一個閉合回路。引導學生考慮：磁場可以由電流產(chǎn)生，而電流是可以方便調節(jié)的。歸納思路后，引導學生探究問題。

7、方案三表格A中電流的變化情況B中磁通量的變化情況B中是否產(chǎn)生電流閉合開關的瞬間變大變大產(chǎn)生閉合開關，A中電流穩(wěn)定后不變不變不產(chǎn)生閉合開關，A中電流穩(wěn)定后，再讓變阻器電阻增大變小變小產(chǎn)生閉合開關，A中電流穩(wěn)定后，再讓變阻器電阻減小變大變大產(chǎn)生斷開開關瞬間變小變小產(chǎn)生還可能有下面幾個方案：（四）：如圖(4),將小螺線管在大螺線管中迅速插入和拔出或相當靜止時，觀察是否有電流產(chǎn)生。圖（4）現(xiàn)象：當小螺線管與大螺線管相對運動時有電流產(chǎn)生；小螺線管靜止在大螺線管時沒有電流產(chǎn)生。（五）：如圖（5），小螺線管靜止在大螺線管中，在開關斷開或閉合的瞬間觀察電流計指針是否會偏轉。現(xiàn)象：當開關閉合或斷開的瞬間有電流產(chǎn)

8、生。圖（5）思考：本實驗中，當小螺線管靜止在大螺線管中，開關閉合和斷開的瞬間電流產(chǎn)生的原因可能是什么？通過分析討論，引導學生從磁感線入手，發(fā)現(xiàn)幾個實驗中產(chǎn)生電流時磁感線條數(shù)都在變化。然后讓學生回顧磁通量的概念：磁場中穿過某一面積的磁感線條數(shù)。學生自然就想到，當磁感線條數(shù)變化時，磁通量也在變化，也會注意到幾個實驗中當有電流產(chǎn)生時，磁通量都在變化。因此學生自然而然地得出結論:當磁通量變化時，會有電流產(chǎn)生?？偨Y：通過以上三個實驗可知，得到的結論是：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生電流，這就是磁生電的條件。因磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的電流的現(xiàn)象叫做電磁感應，所產(chǎn)生的電流叫做感應電流回到新課引入所提出的問題：手壓手電筒的電從哪里來？它的工作原理就是：手壓帶到輪軸轉動，輪軸帶動線圈轉動，線圈外有磁鐵，線圈在磁鐵中切割磁感線，磁通量發(fā)生變化。因此閉合回路中便有電流產(chǎn)生，內有充電電池，電能儲存在內，打開開關后燈就會亮。三、小結1、磁能否產(chǎn)生電？能2、是否無論如何運動都能產(chǎn)生電流？否3、產(chǎn)生感應電流需要什么條件？穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化四、作