资源简介

主题五 电与磁及其应用
第五节 电磁感应现象 教学设计案例
课程内容 第五节 电磁感应现象
课程类型 启发讲授课 课时 2 学时
教材内容分析 本节主要让学生了解电磁感应现象的发现过程，体会科学探索中科学思想和科学态度的重要作用。通过实验，探究感应电流产生的条件和方向；能利用右手定则，判断闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，产生的感应电流的方向。通过实验，了解感应电动势的概念，理解法拉第电磁感应定律，能进行简单的计算。能列举电磁感应现象在生产、生活中的应用实例。
学情分析 学生在初中接触过电磁感应现象，知道闭合回路的部分导体切割磁感线时，可以产生感应电流，但是不知道更普遍的电磁感应现象及其产生原因，以及感应电流的方向如何判定。中职物理要在初中所学知识的基础上，进行更深入地学习，因此，也具有较大的难度。
教学目标 1．建构电磁感应、感应电动势等概念，形成闭合导体回路中的磁通量发生变化可以产生感应电流、感应电流的方向可以用右手定则判断、感应电动势的大小可以用法拉第电磁感应定律进行计算等物理观念，并应用其理解发电机的工作原理，解决简单的电磁感应方面的问题。
2．通过对电磁感应实验现象进行讨论，了解归纳右手定则和电磁感应规律的方法，增强科学论证等核心素养。通过实验探究产生感应电流的方法，增强质疑创新的核心素养。
3．通过观察演示实验，增强实验观察等核心素养。通过探究实验和实践活动，增强操作技能，提高技术运用和探究设计等核心素养。
4．通过制作交流发电机等实践活动，增强工匠精神和合作交流意识。通过了解我国世界领先的水力发电技术，增强民族自豪感和科技传承的责任感。
教学重点 让学生了解电磁感应现象的产生条件，了解右手定则，理解法拉第电磁感应定律。
教学难点 了解归纳电磁感应现象产生条件的方法，利用右手定则判定感应电流的方向。建构感应电动势的概念，理解法拉第电磁感应定律。
教学策略 让学生通过自主学习与合作学习了解新知识，形成新观念，提高实验观察能力，受到科学方法熏陶，受到爱国主义教育。
主要教法 启发式讲授、演示实验、组织合作学习
主要学法 自主学习、观察实验、思考讨论、合作学习
教学资源 多媒体课件展示系统、演示用电流表一只、长约15 cm的铜导体棒1根、长导线2根、特大号蹄形磁铁1个、学生电源1台、滑动变阻器（10 Ω 2 A）1个、开关1个、大线圈（1 200匝）1个、带铁芯的小线圈（400匝）1个、导线若干等。学生探究实验仪器：（电流表1个、1 000匝线圈（内径约3 cm）1个、条形磁铁（长10 cm、宽2 cm）1个、导线2根）6套。
课堂实施
教学 环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
课前 准备 1. 通过观察导体切割磁感线时产生的电磁感应现象，思考该现象是由于什么变化引起的？ 2. 利用一个电流表、一个螺线管、一个磁铁和两根导线，如何产生出感应电流？ 3. 观察两个嵌套在一起的两个线圈，思考它们之间有什么联系？ 4. 一个电路中，开关闭合时，电路中的电流发生了什么变化？开关断开时呢？ 5. 在带有滑动变阻器的通电电路中，改变滑动触头的位置，会使电路中发生什么变化？ 6. 电磁感应现象最早是由哪位科学家发现的？ 7. 产生感应电流的条件是什么？ 8. 闭合回路的部分导线切割磁感线时，如何判断导线中感应电流的方向？ 9. 闭合回路中感应电流的大小受哪些因素的影响？ 1. 安排学生进行预习（阅读教材、观看老师提供的微课视频）。 2. 就学生提出的问题进行有针对性地备课，准备在课堂上学生讨论时给予指导。 对教材和教学视频进行学习和思考，并与同学讨论其中发现的问题，将疑问反馈给老师。 让学生通过课前自主学习，发现自己不理解的问题，准备到课堂上与同学讨论，与老师交流，解决疑问。
课堂 实施 新课引入 创设情境： 2021年7月，白鹤滩水电站已有4台1 000 MW机组投产发电。该机组是目前我国制造的世界单机容量最大的水轮发电机组，机组50多米高，质量约8 000吨。 展示图片、提问： 白鹤滩水电站为什么要安装这么大的水轮发电机组呢？ 观看、思考 激发学生学习动力，明确学习目标
新课教学 我们在初中学过，闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生电流。这种现象称为电磁感应现象，其中产生的电流称为感应电流。 讲述 倾听、记忆 让学生巩固电磁感应和感应电流的概念。
演示实验： 将导体棒、电流表和导线组成一个闭合回路，将蹄形磁铁如图所示放置。用手拿着导体棒在磁铁中做竖直上下方向和水平左右方向的运动，观察电流表指针的偏转情况。 进行演示实验，提问： 当什么发生变化时，闭合回路中能产生感应电流？ 观看实验、思考讨论、合作学习、回答： 闭合回路在磁场中的面积发生变化时，能产生感应电流。 引导学生通过现象归纳规律。
探究实验： 利用一个电流表、一个螺线管、一个磁铁和两根导线装置，探究产生感应电流的方法是什么？ 巡视、指导、帮助、答疑。 进行合作探究，寻找产生感应电流的方法：用导线和螺线管可以组成闭合回路，将电流表串联入回路，让磁铁在回路中间和周围以各种方式运动。 让学生通过合作探究，找寻产生感应电流的方法。
演示实验： 把带有铁芯的线圈A跟电源和开关连接起来，把线圈B跟电流表连接起来，线圈A放置在线圈B中。观察闭合或打开开关时电流表指针的偏转情况。 进行演示实验，组织学生合作学习： 提问：开关闭合时，电路中发生了什么变化？ 观看实验、合作学习、回答： 开关闭合时，电路中的电流由无到有变化。 引导学生归纳产生感应电流的原因。
演示实验： 把上面电路中的开关换成滑动变阻器。观察改变滑动变阻器的滑动触头位置时发生的现象。 进行演示实验，组织学生合作学习： 提问：滑动变阻器的滑动触头位置发生改变时，电路中发生了什么变化？ 观看实验、合作学习、回答： 开关闭合时，电路中的电流的大小发生了变化。 继续引导学生归纳产生感应电流的原因。
讲述物理学史中法拉第发现电磁感应现象的过程。 讲述 倾听 让学生了解规律的发现历程。
现在，人们归纳出：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。 讲解 倾听、理解、记忆 让学生理解电磁感应现象的产生条件。
通过实验人们归纳出，可以用右手定则来判断感应电流的方向：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向。那么，其余四指的指向就是感应电流的方向。 展示图片、讲解 观看、倾听、理解、记忆 了解切割磁感线的电磁感应现象中，运用右手定则判断感应电流方向的方法。
在电磁感应现象中，闭合导体回路中产生了感应电流，说明回路中一定有电动势。当断开的回路中磁通量变化时，虽然没有感应电流，但是电动势一定存在。我们把在电磁感应现象中产生的电动势，称为感应电动势。产生感应电动势的那部分导体或线圈就相当于电源。 讲解 倾听、理解、记忆 让学生建构感应电动势的概念。
演示实验：研究决定感应电动势大小的因素 使用前面的实验装置，分别改变切割磁感线的速度、磁铁插入线圈的快慢程度、滑动触头滑动的速度，观察对感应电流大小的影响。 进行演示实验，提问： 以上情况对感应电流的大小有什么影响？ 观看、思考、讨论、合作学习、回答： 在以上情况中，变化速度越快，产生的感应电流越大。 让学生增加对感应电流大小受磁通量变化率大小影响的感性认识。
科学家们通过大量实验归纳出：导体回路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，并把它称为法拉第电磁感应定律。 在时间Δt内，穿过某单匝线圈的磁通量的改变量为ΔΦ，则在单匝线圈中产生的感应电动势为 E、ΔΦ、Δt 的国际单位制单位分别是V、Wb、s。 如果线圈有n匝，那么，整个线圈的感应电动势就是单匝线圈的感应电动势的n倍，即 讲解 倾听、理解、记忆 让学生理解法拉第电磁感应定律。
示例 在一个B=0.01 T的匀强磁场中，放一个横截面积为0.001 m2的线圈，其匝数为500匝。在0.1 s内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过90°，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。 分析 线圈在匀强磁场中发生转动，由于穿过其中磁通量从最小变化到最大，所用时间为0.1 s，可以求出线圈的磁通量的变化率，进而利用法拉第电磁感应定律进行求解。 解 当线圈平面平行于磁感线的方向时，穿过线圈的磁通量最小，Φ1 = 0，当线圈平面垂直于磁感线的方向时，穿过线圈的磁通量最大，为 Φ2 = BS = 0.01×0.001 Wb=1×10 –5 Wb 在0.1 s内穿过线圈磁通量的改变量 ΔΦ=Φ2－Φ1=1×10 –5 Wb 由法拉第电磁感应定律，得 = 500×V = 0.05 V 讲解示例分析、解题过程 观看、倾听、理解、记忆 让学生了解应用法拉第电磁感应定律 问题时的步骤与形式。
电磁感应现象的发现是19世纪最伟大的发现之一。后来，发明家们根据电磁感应原理相继发明了交流发电机、变压器等一大批造福人类的新机器，将人类带入电气化时代，极大地促进了社会的发展。 讲述电磁感应现象的发现对人类社会进行带来的推进作用。 倾听、理解 发展学生科技传承的物理学科核心素养。
【应用与拓展】 旋转电枢式发电机的工作原理 组织学生自主学习、巡视、指导、答疑 阅读、质疑 让学生了解发电机的工作原理。
白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县境内，是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站。我国第二大水电站，因为金沙江水量充沛，所以电站安装了 16 台 1 000 MW 巨型水轮机，如右图所示，总装机容量 1 600 万千瓦，建成后将成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站。 回应本节开始“情境与问题”栏目中的问题。 倾听、了解 让学生了解电磁感应规律在生产生活中的应用。
自由讨论 本节的主要内容讲完了，同学还有哪些疑问，自由提问，小组讨论，自由抢答。 组织学生自由提问、讨论，或回答问题。 向老师提出自己的疑问、回答同学的问题。 通过思想的碰撞，发展学生质疑创新的核心素养。
归纳总结 本节学习了电磁感应、感应电动势等概念，右手定则、法拉第电磁感应定律及其应用，同时了解了归纳、实验、数学等科学方法的运用，受到了爱国主义教育等。 归纳总结本节所学内容。 倾听、记忆 帮助学生巩固所学。
课后 提升 书面作业
实践活动
板书 设计 略。
评价 反馈 本节课堂上学生回答问题得到的分数、批改学生作业后将评语及时反馈给学生。
教学 反思 反思本节课是否让学生通过自主学习进行了预习？授课过程中是否考虑到新旧知识的衔接？是否注意由浅入深地进行引导？教学难点的处理方法是否恰当？是否调动了全体学生的学习积极性？是否采用了合作学习、探究学习的教学策略？是否给学生提供了思维方法指导？学生是否进行了动手实践活动？是否注重了学生正确价值观、爱国主义思想等的培养？思考自己的讲授、启发、提问、组织、指导、回答等方面有哪些需要改进的地方。
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