教學(xué)設(shè)計(jì)：法拉第電磁感應(yīng)定律

選修3-2第一章第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律【教學(xué)內(nèi)容分析】法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。從感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)去理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，更能反映本質(zhì)。它既與前面學(xué)習(xí)的電場(chǎng)、磁場(chǎng)緊密聯(lián)系，又是后面交變電流的學(xué)習(xí)根底，還是本章的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)本節(jié)的要求是：理解法拉第電磁感應(yīng)定律。本節(jié)內(nèi)容包括二個(gè)知識(shí)點(diǎn)：一是“影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素”二是法拉第電磁感應(yīng)定律，表達(dá)式：第一點(diǎn)主要讓學(xué)生經(jīng)歷完整的探究過(guò)程，體會(huì)控制變量法的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；第二點(diǎn)主要讓學(xué)生經(jīng)歷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的表達(dá)，體驗(yàn)數(shù)學(xué)方法在物理研究中的重要作用。【學(xué)生情況分析】首先學(xué)生已經(jīng)具有一定的知識(shí)根底，有電路和電磁感應(yīng)現(xiàn)象、磁通量等相關(guān)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從感應(yīng)電流的產(chǎn)生到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的探究，得出法拉第電磁感應(yīng)定律非常自然。其次，高二學(xué)生已具有一定的物理素養(yǎng)，思維能力和動(dòng)手能力都有增強(qiáng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象具有好奇心，而且自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的愿望非常強(qiáng)烈。因此引導(dǎo)學(xué)生自主探究將會(huì)收到良好效果?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能〔1〕知道決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素〔2〕知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能對(duì)“磁通量的變化量”、“磁通量的變化率”進(jìn)行區(qū)別〔3〕理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式〔4〕會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)過(guò)程與方法〔1〕通過(guò)經(jīng)歷完整探究，體會(huì)控制變量法的作用〔2〕經(jīng)歷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的表述，體會(huì)數(shù)學(xué)法在物理研究中的重要作用〔3〕通過(guò)討論、回憶等教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行交流與反思的習(xí)慣情感、態(tài)度與價(jià)值觀〔1〕培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析與推理能力〔2〕培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀，尤其在分析問(wèn)題時(shí)，注意把握主要矛盾【教學(xué)重點(diǎn)】1、“探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素”2、法拉第電磁感應(yīng)定律這一規(guī)律的得出過(guò)程?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1、引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)；2、區(qū)別“磁通量的變化量”與“磁通量的變化率”?！窘虒W(xué)策略設(shè)計(jì)】指導(dǎo)思想是以“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)演示、自主探究、討論，并輔以多媒體課件等教學(xué)方法和手段，讓學(xué)生在獲取知識(shí)的過(guò)程中，領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法，受到科學(xué)思維的訓(xùn)練，提高協(xié)作精神和探索精神?！窘虒W(xué)用具】磁鐵3跟〔2大1小〕、蹄形磁鐵1個(gè)、螺線管2個(gè)〔大小各1個(gè)〕、靈敏電流計(jì)2個(gè)、電壓表2個(gè)、導(dǎo)線假設(shè)干。SHAPE【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境，引入新課得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念。演示實(shí)驗(yàn)：磁鐵插入螺線管，觀察到靈敏電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電路知識(shí)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么電路有電動(dòng)勢(shì)，螺線管中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。板書(shū)課題、概念觀察，思考，理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)苤苯痈兄妱?dòng)勢(shì)，從舊知識(shí)生成新知識(shí)，由感性認(rèn)識(shí)到理性分析，自然過(guò)渡，便于理解概念。二、分組實(shí)驗(yàn)1、提出問(wèn)題2、大膽猜測(cè)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化時(shí)間Δt和磁通量的變化量ΔΦ有關(guān)。3、制定方案與設(shè)置實(shí)驗(yàn)〔1〕小組探究實(shí)驗(yàn)〔控制變量法〕探究實(shí)驗(yàn)一：Δt不變探究實(shí)驗(yàn)二：ΔΦ不變歸納實(shí)驗(yàn)〔2〕演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三：探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與螺線管匝數(shù)n的關(guān)系感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)？引導(dǎo)：用同樣的磁鐵，分別快速和慢速插入螺線管，指針偏轉(zhuǎn)不同，猜測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小可能與磁通量變化的時(shí)間Δt有關(guān)；分別用大小不同的磁鐵，以同樣的速度插入螺線管，觀察指針偏轉(zhuǎn)也不同。而螺線管的面積不變，磁性強(qiáng)弱就反映出磁通量變化的大小，因此猜測(cè)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化量ΔΦ有關(guān)。概括猜測(cè)：與磁通量的變化時(shí)間Δt和磁通量的變化量ΔΦ有關(guān)。分別將一根和兩根條形磁鐵快速插入螺線管，比擬靈敏電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度，指針偏轉(zhuǎn)角度即反響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，觀察偏轉(zhuǎn)，記錄現(xiàn)象；分別將兩根條形磁鐵快速和慢速插入螺線管，觀察偏轉(zhuǎn)，記錄現(xiàn)象由實(shí)驗(yàn)一得出結(jié)論：相同的Δt，E隨ΔΦ增加而增加；由實(shí)驗(yàn)二得出結(jié)論：相同的ΔΦ，E隨Δt增加而減??；由此可知，E不完全由ΔΦ決定，還與Δt有關(guān)，即由磁通量的變化率決定。用蹄形磁鐵的N、S極分別插入匝數(shù)相差1倍的兩個(gè)獨(dú)立螺線管，觀察分別測(cè)量螺線管的電壓表指針偏轉(zhuǎn)。思考參與猜測(cè)概括討論與交流實(shí)驗(yàn)操作記錄現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論觀察現(xiàn)象，思考得出結(jié)論：磁通量的變化率相同時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與匝數(shù)成正比讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的探究過(guò)程。突破難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜測(cè)。培養(yǎng)猜測(cè)、概括和表達(dá)能力培養(yǎng)探究精神和協(xié)作精神培養(yǎng)分析實(shí)驗(yàn)的能力三、總結(jié)規(guī)律，得出結(jié)論：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比，即法拉第電磁感應(yīng)定律。表達(dá)式：加深理解定律首先：綜合實(shí)驗(yàn)一、二，得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與磁通量的變化率成正比，得出；在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏〔V〕,磁通量的單位是韋伯〔Wb〕，時(shí)間單位是秒〔s〕，可以證明式中比例系數(shù)k=1，那么上式可寫(xiě)成E=。其次，由實(shí)驗(yàn)三得出磁通量的變化率相同時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與匝數(shù)成正比，即：。最后，由表達(dá)式，引導(dǎo)學(xué)生用自己的語(yǔ)言表達(dá)出法拉第電磁感應(yīng)定律。板書(shū)法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式。類(lèi)比速度、速度變化、加速度〔速度變化快慢〕，進(jìn)一步區(qū)分磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，總結(jié)出規(guī)律根據(jù)自己的理解，用自己的語(yǔ)言概括定律內(nèi)容，在物理語(yǔ)言準(zhǔn)確表達(dá)思考、理解記憶通過(guò)分析和總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)定律的得出有系統(tǒng)的了解，體驗(yàn)數(shù)學(xué)法在物理研究中的重要作用。培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力，加深理解，同時(shí)也讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)成功的喜悅。加深理解，突破難點(diǎn)。四、知識(shí)應(yīng)用，拓展提高知識(shí)應(yīng)用：要求學(xué)生自學(xué)例題，通過(guò)解題加深對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解。拓展：磁通量的變化的三種情況：〔1〕磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S變化；ΔΦ=BΔS〔2〕磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化，有效面積S不變；ΔΦ=SΔB〔3〕磁感應(yīng)強(qiáng)度B和有效面積S同時(shí)發(fā)生變化的情況。ΔΦ=Φ2-Φ1巡視并答疑學(xué)生問(wèn)題舉例說(shuō)明：BB不變面積變化ΔS有效面積有效面積S不變磁場(chǎng)有磁場(chǎng)有B變化繞ab邊旋轉(zhuǎn)，有效面積S也變化自學(xué)例題，討論與交流理解、記憶培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和應(yīng)用能力讓學(xué)生知道如何求磁通量的變化量，感受物理的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。五、知識(shí)小結(jié)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念法拉第電磁感應(yīng)定律，表達(dá)式：要求學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)，選一名同學(xué)做小老師，引領(lǐng)其他同學(xué)一起做知識(shí)小結(jié)。