高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 感生電場最終

全國第六屆“立思杯”全國第六屆“立思杯”大學生與研究生物理教學技能展評參賽教案參賽選手：

參賽單位：陜西師范大學感生電場《感生電場》教學設(shè)計人教版普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-2·第四章第五節(jié)。課標要求課標要求（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場是人教版普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-2第四章第五節(jié)的內(nèi)容；（2）《普通高中物理課程標準（實驗）》對這部分內(nèi)容的要求是：認識到變化的磁場可以產(chǎn)生電場；理解感生電場是變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。教材分析教材分析（1）選修3-2是人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理》中選修系列模塊之一，本模塊知識內(nèi)容分為電磁感應(yīng)、交變電流、傳感器三部分。學生通過對本模塊的學習將了解和掌握其中的基本物理概念和物理規(guī)律，并認識到其對社會發(fā)展的深遠影響；在經(jīng)歷科學探究的過程中，領(lǐng)悟物理學研究的思想與方法。（2）感生電場是繼感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律后對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進一步認識，它的發(fā)現(xiàn)揭示了電與磁之間的本質(zhì)聯(lián)系。通過實驗探究，深刻體會由變化的磁場激發(fā)出了感生電場，且是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)，將為學生進一步學習電磁學知識、形成更加清晰的電磁學物理圖像和對客觀物理世界的認識奠定堅實的知識和認知基礎(chǔ)。內(nèi)容分析內(nèi)容分析學生已經(jīng)建立了電場、磁場等基本概念，掌握了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律以及楞次定律。在這節(jié)課中將學到感生電場，它也是回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。變化的磁場可以在空間激發(fā)出一種電場，雖與電荷發(fā)出的電場有本質(zhì)上的區(qū)別，但它對電荷的作用和電荷發(fā)出的電場對電荷的作用是一樣的，我們把這種電場叫做感生電場。當閉合導體處在感生電場中時，導體中的電荷由于受到電場力的作用將會發(fā)生定向移動，形成電流，這就是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。所以如何將感生電場展現(xiàn)出來是理解變化的磁場產(chǎn)生電場和回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵，也是這節(jié)課的重點和難點。通過感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的學習，學生應(yīng)該得到以下重要結(jié)論：變化的磁場產(chǎn)生電場，這個電場就叫感生電場；（2）感生電場是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)。學情分析學情分析本節(jié)課授課對象為高二學生。在這之前，學生已經(jīng)完成了必修模塊和選修3-1的學習，基本了解了物理學的特點，并掌握了一些物理學的研究方法。他們基本形成了與他人合作學習的意識和習慣，具備了觀察和描述實驗現(xiàn)象、進行科學猜想假設(shè)、辯證邏輯推理以及基本的實驗設(shè)計和動手操作能力。學生在此之前已經(jīng)掌握的相關(guān)知識有：電場、磁場等一些基本概念；電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律；教學目標教學目標（一）知識與技能（1）認識到變化的磁場產(chǎn)生電場，這個電場就是感生電場；（2）理解感生電場是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。（二）過程與方法（1）經(jīng)歷探究“變化的磁場產(chǎn)生電場”全過程，了解科學探究的一般步驟和方法；（2）通過參與實驗探究，認識到人類對物理現(xiàn)象、規(guī)律的認識是逐步深入的，經(jīng)歷探究“感生電場是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)”和直觀“觀察”感生電場對電子束作用的過程，體會將“抽象的物理問題直觀化，微觀現(xiàn)象宏觀化”等物理學思想和方法在物理學研究中的使用。（三）情感、態(tài)度、價值觀（1）保持對物理世界奇妙現(xiàn)象的好奇心和物理學習的興趣，體驗科學探究的樂趣和了解物理世界奧妙后的快樂；（2）通過合作探究實驗，增強參與和團隊合作意識，形成合作、交流、相互傾聽，共同進步的學習習慣和理念。（3）領(lǐng)略科學、技術(shù)與社會的關(guān)系密不可分，關(guān)注物理學對社會和人們生活的影響。教學重點教學重點本節(jié)課的教學重點是：變化的磁場產(chǎn)生電場且這個電場是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。教學難點教學難點感生電場是由變化的磁場產(chǎn)生的，且是閉合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)，較為抽象，是學生學習的難點。突破這一難點的基本思路是：將抽象機理直觀化、微觀過程宏觀化，物理機制圖像化。教法分析教法分析通過生活情境導入，利用問題驅(qū)動法和巧妙的實驗設(shè)計，將感生電場通過其對電子束的作用展示出來，降低學生理解“變化的磁場產(chǎn)生電場以及合回路中變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流實質(zhì)”的難度。學法分析學法分析通過教師引導下的學生合作實驗探究。提出問題、做出猜想假設(shè)、進行實驗驗證，最后師生一起對實驗結(jié)果進行分析，經(jīng)討論得出一般性的結(jié)論。教學準備教學準備教具：線圈、收音機、擴音器、高壓電源、陰極射線管、導線、開關(guān)創(chuàng)新之處創(chuàng)新之處教法創(chuàng)新通過實驗將感生電場由可觀測的電子束的偏轉(zhuǎn)直觀展現(xiàn)出來，通過這一實驗展現(xiàn)變化的磁場產(chǎn)生電場這一抽象的物理規(guī)律，體現(xiàn)出了將抽象機理直觀化、微觀過程宏觀化的物理思想。實驗創(chuàng)新本節(jié)課除去導入新課使用的趣味實驗外，設(shè)計了兩個探究實驗。實驗1是電子束在瞬間通電線圈的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明通電線圈周圍有場產(chǎn)生，但這個實驗還不能證明這個場就是電場，因為這時還有磁場產(chǎn)生，磁場也能使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實驗2是電子束在平行于它的瞬間通電線圈的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時已排除了磁場對電子束的作用，所以電子束的偏轉(zhuǎn)就是由于電場的作用，也就證明了變化的磁場可以產(chǎn)生電場。教學流程圖教學流程圖猜想假設(shè)猜想假設(shè)觀察思考；提出問題PPT“會放音的線圈”小實驗結(jié)束演示實驗感生電場的產(chǎn)生及作用課堂小結(jié)作業(yè)開始教學過程教學過程 趣味實驗引入新課教師活動創(chuàng)設(shè)情境，引入新課：同學們，通過前邊幾節(jié)課的學習，我們對電磁感應(yīng)現(xiàn)象已經(jīng)有了較深刻的認識，這節(jié)課我們進一步來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，來一起學習電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場。首先請大家來觀察一個有趣的實驗現(xiàn)象。實驗觀察教師活動會放音的線圈引導學生觀察：當把連接在收音機上的線圈插入到連接在擴音器上的線圈中時，在擴音器中聽到清晰的音樂，這是為什么呢？學完本節(jié)課的內(nèi)容后，我們就知道原因了。設(shè)計意圖用新奇的實驗激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生觀察能力，由此提出問題，引入新課。分析引入實驗提出問題教師活動提問：能在擴音器中聽到聲音，說明了什么？學生活動教師活動學生活動教師活動學生活動說明連接在擴音器上的線圈中有電流產(chǎn)生提問：這個電流是如何產(chǎn)生的？運用已經(jīng)學過的知識，引導學生共同分析：收音機正在播放音樂，則連接在其耳機孔的線圈中必有變化的電流通過，則一定產(chǎn)生變化的磁場，所以當把連接在收音機上的線圈插入到與擴音器相連的線圈中時，在與擴音器相連的線圈中有電流產(chǎn)生，也就在擴音器中聽到清晰地音樂。引導學生思考：仔細想一想：既然在變化的磁場的作用下與擴音器相連的線圈中產(chǎn)生了電流，那線圈中的自由電荷就必然發(fā)生了定向移動；在什么情況下自由電荷會發(fā)生定向移動呢？受到力的作用教師活動是變化的的磁場提供了這個力嗎？引導學生共同思考：磁場對電荷的作用是使電荷受到洛倫茲力，而電荷要受洛倫茲力必須是運動的，但在剛才的實驗中，這個線圈中的電荷是靜止的，所以電荷不可能受到洛倫茲力，也就是磁場不能提供這個使自由電荷發(fā)生定向移動的力。提問：閉合回路中確實有電流產(chǎn)生了，那變化的磁場到底是如何使線圈中產(chǎn)生電流的？設(shè)計意圖通過分析引入實驗現(xiàn)象，引導學生認真觀察，在已有知識的基礎(chǔ)上認真思考，提出問題，培養(yǎng)學生觀察、思考、提出問題的能力。深入分析提出猜想教師活動學生活動教師活動同學們仔細觀察這兩個線圈，看有沒有新的發(fā)現(xiàn)？我們知道還有一種力可以使自由電荷發(fā)生定向移動；提問：是什么力？電場力那是不是說變化的磁場產(chǎn)生了電場，自由電荷在這個電場的作用下發(fā)生了定向移動，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。教師活動提問：那我們這個猜想是不是正確呢？若變化的磁場能產(chǎn)生電場，那我們是否可以檢測這個電場呢？設(shè)計意圖鼓勵學生積極觀察和描述實驗現(xiàn)象，提高其邏輯思維能力。并能從實驗中發(fā)現(xiàn)問題，提出猜想，培養(yǎng)學生通過合作、交流進行學習的意識和能力。實驗探究驗證猜想實驗新探提出猜想教師活動學生活動教師活動提問：能不能將電場展現(xiàn)出來？如何展現(xiàn)出來？各種猜想---電場可以使一個一個的電荷受到電場力，而發(fā)生定向移動，形成電流，但這還不夠直觀。電場還可以對一束電荷產(chǎn)生作用，它會使這束電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)。教師活動學生活動教師活動學生活動教師活動學生活動教師活動進行演示實驗介紹實驗儀器陰極射線管可以產(chǎn)生一束電荷。將線圈連接成一個閉合回路，接通陰極射線管，產(chǎn)生電子束；將線圈靠近陰極射線管，在閉合或斷開開關(guān)的瞬間，引導學生觀察現(xiàn)象。電子束發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。再演示一遍引導學生思考：電子束發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；但這就能說明變化的磁場產(chǎn)生了電場嗎？不能雖然偏轉(zhuǎn)很明顯，但這時還有磁場產(chǎn)生，有可能是磁場的作用使電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，那如何展現(xiàn)出電場？引導學生思考：既然有磁場的作用，我們能不能排除磁場的作用呢？我們知道如果電荷受到洛倫茲力作用，那磁場的方向一定與電荷的運動方向有一定夾角，那如果使磁場的方向與電荷的運動方向平行，電荷就不會受到洛倫茲力的作用，這樣就排除了電荷受洛倫茲力的作用，也就排出了磁場對電荷的作用。根據(jù)右手螺旋定則，通電線圈的磁場從線圈的一端穿出，從另一端進入，將線圈與陰極射線管平行放置，也就是磁場與電子束平行。再次進行演示實驗。引導學生觀察現(xiàn)象當磁場方向與電子束平行時，電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就完全說明，電子束的偏轉(zhuǎn)確實是由于電場力的作用，這也就驗證了我們剛才的猜想是正確的。設(shè)計意圖鼓勵學生積極觀察和描述實驗現(xiàn)象，提高其邏輯思維能力，培養(yǎng)學生合作學習的意識和能力。得出結(jié)論教師活動通過以上的實驗，我們可以得出這樣一個結(jié)論：變化的磁場在空間激發(fā)出一種電場，這個電場就叫做感生電場。這種電場與電荷產(chǎn)生的電場有著本質(zhì)上的區(qū)別，但它和靜電場一樣都可以使自由電荷受電場力而發(fā)生定向移動，所以它是變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)。解釋引入實驗。教師活動與學生分享本節(jié)課的收獲：知道了變化的磁場產(chǎn)生電場，這就是感生電場；理解了感生電場是變化的磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流的實質(zhì)；學會了如何分析抽象現(xiàn)象—抽象機理，直觀展示；教師活動布置課后作業(yè)：查閱資料，寫一篇關(guān)于感生電場在現(xiàn)代科學研究中應(yīng)用的小論文。設(shè)計意圖與新課導入首尾呼應(yīng)，學以致用，鞏固新知。從生活走向物理，從物理走向社會。拓展課外第二課堂，培養(yǎng)學生自主學習能力。板書設(shè)計板書設(shè)計第四章第五節(jié)感生電場一、實驗探究實驗：現(xiàn)象結(jié)論1電荷移動力的作用2電子束偏轉(zhuǎn)電場二、感生電場變化的磁場感生電場感應(yīng)電流教學反思教學反思