物理電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊(cè)

5.2《電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析本節(jié)課選自魯科版高中物理教材必修三第五章第2節(jié)，教材的編排從初中學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流入手，再設(shè)計(jì)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，最后歸納總結(jié)出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，編排符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流的磁效應(yīng)等知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)探究得到感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，是對(duì)前面學(xué)習(xí)的深化，同時(shí)也為后續(xù)楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，因此本節(jié)課在物理學(xué)知識(shí)體系中起到了承上啟下的重要作用。二、學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了永磁體的磁場(chǎng)、電流的磁場(chǎng)，磁感線有關(guān)知識(shí)。高二年級(jí)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能都有了較大的提高，并有過多次科學(xué)探究的經(jīng)歷，為本節(jié)順利完成探究實(shí)驗(yàn)提供了能力保證。但學(xué)生在大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，抽象出產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)，跨度大，對(duì)學(xué)生抽象思維能力有較高的要求，所以教學(xué)中要注意新舊知識(shí)的銜接與過渡，在教學(xué)過程中要為學(xué)生提供足夠的感性材料，多讓學(xué)生自行探索，親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣。三、教學(xué)目標(biāo)1、物理觀念:知道磁通量的概念，掌握磁通量的計(jì)算方法；理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。2、科學(xué)思維:會(huì)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件解釋與電磁感應(yīng)現(xiàn)象有關(guān)的問題。3、科學(xué)探究:通過歸納概括得出結(jié)論的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)抽象概括的思維方法；通過科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:培養(yǎng)學(xué)生勤觀察、多動(dòng)手的學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生持之以恒，追求真理的科學(xué)態(tài)度。四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：（1）磁通量的計(jì)算方法（2）感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件教學(xué)難點(diǎn)：（1）磁通量的計(jì)算方法（2）學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析總結(jié)──磁通量的變化。五、教法學(xué)法實(shí)驗(yàn)法、講授法、探究法、演示法、啟發(fā)式教學(xué)等六、教學(xué)媒體條形磁體、大小螺線管、演示電表、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、多媒體設(shè)備，PPT課件七、教學(xué)過程（一）新課引入復(fù)習(xí)回顧：磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義？電流產(chǎn)生磁場(chǎng)怎么判斷呢？法拉第用磁感線描述了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，S1和S2面積相同，按如圖所示方向放入磁場(chǎng)中，穿過兩個(gè)線圈的磁感線一樣多嗎？新課教學(xué)磁通量(1)定義：勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度和與磁場(chǎng)方向垂直的平面面積S的乘積，稱為穿過這個(gè)平面的磁通量,用Φ表示。(2)公式：Φ=BS（3）單位：國(guó)際單位是韋伯，簡(jiǎn)稱韋，符號(hào)是Wb,1Wb＝1T·m2.（4）標(biāo)矢性：磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)，若磁感線從某一面穿入時(shí)，磁通量為正值，磁感線從此面穿出時(shí)則為負(fù)值．（5）物理意義：磁通量反映了穿過這個(gè)平面磁感線的凈條數(shù).（6）磁通量的計(jì)算:如果面積S與磁場(chǎng)垂直,Φ=BS。如果面積S與磁場(chǎng)不垂直時(shí)：當(dāng)平面與磁場(chǎng)方向的夾角變化時(shí)，穿過平面的磁感線條數(shù)也發(fā)生變化。穿過平面的磁感線條數(shù)與平面在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積Sn穿過的磁感線條數(shù)相等。則Φ=BSn設(shè)S與垂直于B的平面間的夾角為α,則磁通量為Φ=BScosα。（7）同一平面垂直磁場(chǎng)方向放置，穿過該平面的磁通量越大，磁感線分布越密集，則磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。磁通密度:磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度,B=,其中Sn為垂直于磁場(chǎng)方向的面積,表示磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于穿過垂直磁感線的單位面積的磁通量。磁通量變化量的計(jì)算ΔΦ＝Φ2－Φ1當(dāng)B與S垂直時(shí)：S不變，B改變，則ΔΦ＝ΔBS.S改變，B不變，則ΔΦ＝B·ΔS.B和S同時(shí)變化，則ΔΦ＝Φ2－Φ1，但ΔΦ≠ΔB·ΔS例：面積為0.5m2的矩形線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，穿過該線圈的磁通量是多少？如果轉(zhuǎn)動(dòng)線圈使線圈平面與磁場(chǎng)方向夾角為600（圖5一22），穿過該線圈的磁通量又是多少？遷移：在一些問題的討論中,有時(shí)需要知道磁通量的變化量。磁通量的變化量△φ指變化后的磁通量φ2與變化前的磁通量φ1之差的絕對(duì)值,即△φ=丨φ2-φ1丨。在上述問題中,穿過線圈的磁通量的變化量是多少?2.電磁感應(yīng)的探索歷程（1）“電生磁”的發(fā)現(xiàn)1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)．（2）“磁生電”的發(fā)現(xiàn)1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第用了10年的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象．產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流．什么情況下磁才能生電呢？3.探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件（1）探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖所示)：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無電流)分析論證導(dǎo)體棒靜止無導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度未發(fā)生變化，但閉合回路在磁場(chǎng)中的面積發(fā)生了變化，即穿過閉合回路的磁感線條數(shù)發(fā)生了變化。導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有猜想：電流的產(chǎn)生可能與磁通量的變化有關(guān)。設(shè)計(jì)探究：通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、或者改變磁場(chǎng)方向與閉合回路方向夾角、或者改變閉合回路所圍成面積的大小。進(jìn)而改變磁通量，來觀察是否有電流產(chǎn)生。（2）探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流(如圖所示)：

實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(有無電流)磁鐵插入線圈

有磁鐵停在線圈中

無磁鐵從線圈中拔出有探究結(jié)論：只有磁鐵插入或拔出螺線管時(shí)產(chǎn)生電流！磁鐵在插入或拔出螺線管過程中，閉合回路在磁場(chǎng)中的面積沒有發(fā)生變化，但磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生了變化，，即穿過閉合回路的磁感線條數(shù)發(fā)生了變化。（3）探究磁場(chǎng)和導(dǎo)體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電流嗎(如圖所示)：實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有無電流)

開關(guān)閉合瞬間

開關(guān)斷開瞬間

開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)

開關(guān)保持閉合，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片探究結(jié)論：線圈A電流變化,穿過線圈B的磁通量變化，有電流產(chǎn)生；線圈A電流不變,穿過線圈B的磁通量不變，沒有電流產(chǎn)生。以上實(shí)驗(yàn)在閉合電路中都產(chǎn)生了電流，但無法完全證明電流的產(chǎn)生是與磁通量的變化有關(guān)、還是與面積、磁場(chǎng)大小的變化有關(guān)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)面積S、磁感應(yīng)強(qiáng)度B改變、磁通量不變，觀察是否有感應(yīng)電流的產(chǎn)生。若線圈自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)減小線圈面積：在一定情況下面積S變小，磁場(chǎng)大小B增強(qiáng)，穿過面積的磁感線條數(shù)一定，磁通量不變。（4）歸納結(jié)論不管是面積S還是磁場(chǎng)B變化，只要磁通量不發(fā)生變化，回路中就不會(huì)產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流的條件：（1）閉合回路（2）磁通量發(fā)生變化因閉合回路磁通量以生變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。例：如圖5-28所示,當(dāng)線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞O0'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈中是否有感應(yīng)電流?為什么?遷移：判斷穿過閉合回路的磁通量是否變化,還需明確回路所在處磁場(chǎng)的磁感線分布特點(diǎn)。如圖5-29所示,通電長(zhǎng)直導(dǎo)線MN與閉合的矩形金屬線圈abcd彼此絕緣,可視為在同一水平面內(nèi),直導(dǎo)線與線圈的對(duì)稱軸線重合。當(dāng)直導(dǎo)線MN中電流增大時(shí),穿過線圈abcd的磁通量是否變化?線圈中是否有感應(yīng)電流?請(qǐng)判斷并說出理由。4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用（1）無線充電充電座和手機(jī)分別內(nèi)置線圈，當(dāng)手機(jī)放在充電座上時(shí)，充電座的線圈產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，使手機(jī)的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)轉(zhuǎn)換變?yōu)橹绷麟姾蟊隳芙o手機(jī)電池充電了。（2）動(dòng)圈式話筒話筒是把聲音轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置，動(dòng)圈式話筒由膜片、線圈、永磁體等構(gòu)成。當(dāng)人對(duì)著話筒講話時(shí)，聲波使金屬膜片振動(dòng)，連接在膜片上的線圈（音圈）隨之在永磁鐵的磁場(chǎng)里振動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的大小和方向不斷發(fā)生變化，這種帶有聲音信號(hào)的感應(yīng)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后，揚(yáng)聲器就能放出被放大的聲音了。5.歸納總結(jié)教師：以上就是我們這一節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容。我們一起來回顧一下。八、作業(yè)布置:書P155-156九、板書