“探究电磁感应的产生条件”教学设计与评析

【摘要】本节教材为人民教育出版社出版的高中物理选修3-2第四章第２节，本节力图通过学生自己的探究活动，总结、归纳出电磁感应产生的条件。但值得注意的是，电磁感应的产生条件是以法拉第为代表的一群科学家通过多年的探索才发现的，学生不可能在一节课的时间内完成前人所做的这么多工作。本节课的目的是，引导学生通过活动和思考来主动的获得知识。设计中充分体现了新课改的思想，表格设计、问题设设疑、小组合作探究、知识的总结等使学生在自主、合作、探究中体验学习的快乐。

关键词：新课改 教学设计 电磁感应

一、教学设计思路

教学设计的思路可分以下几部分进行： 借助复习哪些情况可产实验观察 总结：“?”分析论证 生感应电流? 收集证据 发生变化 提出问题 “B”变化或演示切割实验二、磁铁插入线圈 “S”变化 磁感线 实验三、模仿法拉第实验

探究感应电流的产生条件，从实验本身来看并不难，难的是在实验观察的基础上，如何理出头绪、分析论证和归纳总结，即如何从观察到的有关电磁感应的现象，推出电磁感应产生的一般条件。 二、教学目标： 1、知识与技能

观察电磁感应现象，理解产生感应电流的条件。 2、过程与方法

经历电磁感应产生条件的探究活动，提高学生的分析论证能力。 3、情感态度与价值观

进一步认识磁通量的概念，学会通过现象，分析、归纳事物本质特征的科学思想方法。认识实验观察能力与逻辑思维能力在探究过程中的重要作用。 三、教学用具：

条形磁铁（两个），蹄形磁铁，导体棒，示教电流表，细丝线，学生电源，开关，滑动变阻器，

演示用变压器，导线若干。 四、教学流程： （一）情景引人：

[实验展示] 1.奥斯特实验

2．复习磁通量的概念

[强调说明] 1820年，奥斯特梦圆‘电生磁’。法拉第心系‘磁生电’，1831年他终于发现

了电磁感应现象，今天我们沿着法拉第曾走过的足迹，来探究电磁感应的产生条件。

[设问激疑] 假如你要是当年的法拉第，你将如何探究呢？请大家说说自己的设想。 [讨论小结] 1.为了检验是否产生了电流，要用闭合线圈和较灵敏的电流计。

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2.要有强度足够大的磁场，可以用永久磁体也可以用电磁铁。 3.让线圈相对磁场有相对的运动等，观察研究。

（二）实验探究： 根据大家的设想，老师在这儿给大家准备了三组实验器材，分三个大组进

行实验，每一组请四位同学上来操作，其余同学结合“学案”主要观察本组的实验，(学案内容即为下列三个探究实验表格中的内容)并做好记录，最后我们再交流。

1、[探究方案1] 用导体切割磁感线，探究电磁感应的产生条件。

导体运动方向 现象

切割感应线

沿磁感应线方向

实验结论：

引导学生回顾：感应电流产生的条件是闭合导体做切割磁感线运动

师：这是初中学过的内容，演示时要注意观察导线上、下运动，以及左右运动时的不同结果，从而了解“导线切割磁感线运动”的具体含义。可以明确的说，所谓切割磁感线运动，就是导体的运动方向和磁感应强度B的方向不平行。

从另一方面看：当导线连同导轨上下运动时，B不变，闭合电路所包围磁场的面积不变，电路中没有感应电流产生。当导线左右运动时，导线所在区域的B不变，但闭合线圈所所围的磁场的面积发生了变化，闭合电路中产生了感应电流。

师生共同总结：闭合电路所包围的面积变化，电路中有感应电流产生。 （板书） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．评析：可以明确的告诉学生，所谓切割磁感线运动，就是导体的运动方向和磁感应强度B的方向不平行。这也为后续的E?BLVsin? 的推导做好辅垫。

2、[探究方案2] 向线圈中插入和抽出磁铁，探究电磁感应的产生条件。

磁铁运动方向 现象 插 入 静 止 不 动 抽 出 实验结论： 师：观察线圈不动，磁场运动时是否产生感应电流。当磁铁与线圈之间发生相对运动时，闭合电路中也会产生感应电流。

引导学生归纳：即闭合电路与磁铁间相对运动时，即磁场强弱的变化可以产生感应电流。 3、[探究方案3]模彷法拉第的实验，探究电磁感应的产生条件。(备两组)

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实验方法 开关接通/断开 螺线管的插入/取出 滑动变阻器移动 现象 实验结论：

师：研究线圈静止在磁场中时，能否获得感应电流。在这个实验中，我们观察到，当线圈A的电路接通或断开瞬间，以及滑动变阻器滑片移动时，线圈B中都会产生感应电流。(通过对本实验观察结果的进一步分析，明确在闭合电路所处磁场中，磁感应强度发生变化时，电路中就能产生感应电流。)

引导学生归纳：当开关通断时引起电流的变化，电流的变化引起磁场的变化，磁场强弱的变化，可以产生感应电流。

通过上面两个实验，师生共同归纳总结：

当闭合电路所处的磁场发生变化时，闭合电路中就会产生感应电流。(板书) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．师：综合上述三个探究实验，我们知道产生感应电流的两个因素是面积S和磁感应强度B。是否有一个物理量包含这两个因素。（如果没有，根据研究方便的需要，当然也可以“创造”） 生：通过物理选修3-1的学习，我知道闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量，所以我们也可以用磁通量来描述感应电流的产生条件。

师生讨论总结：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。（板书） ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．评析：１、要求学生了解引起磁通量发生变化的原因。

（１）闭合电路的面积Ｓ一定，磁感应强度Ｂ发生变化，磁通量发生变化 （２）磁感应强度Ｂ一定，闭合电路的面积Ｓ发生变化，磁通量发生变化。

（３）磁感应强度Ｂ与闭合电路的面积Ｓ之间的夹角?发生变化，磁通量发生变化。 这一切都有可能引起磁通量发生变化。最好通过实验来演示这三种情况，也可以让学生自行找出实例。

２、感应电流产生条件的教学，不应该要求一步到位。教学中，应该关注学生在归纳过程中出现的一些不成熟，以及有待改进的结论，借助认知冲突的形成与解决，渐渐逼近结论———感应电流产生的一般条件。另外，从知识准备的角度看，怎样引导学生从直接的观察结果，转而从磁通量的角度陈述并概括有关实验结果，这是值得注意的教学环节。

（三）课后思考：

1、 引起磁通量发生变化的原因有哪些？

2、摇绳发电的现象分析。课本<做一做> （1） 摇绳为什么能发电？

（2） 比较南北方向站位与东西方向站位，摇绳时所产生电流大小的差异，了解北

半球地磁场的分布情况？

（3） 在摇动导线时观察电流表，它的指针为什么会左右摆动，而不是指向某一个

特定方向？

（4） 评价：利用是磁场发电有无实际意义？

五、板书设计： 课题：探究电磁感应的产生条件

一、 复习：磁生电是一种在变化运动的过程中才能出现的效应。 二、 用实验方面研究产生感应电流的条件

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1、实验一、闭合电路所包围的面积变化，电路中有感应电流产生。。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

实验二、 实验三、当闭合电路所处的磁场发生变化时，闭合电路中就会产生感．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

应电流。 ．．．．

2、分析

a、S变化 b、B变化

3、归纳结论：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。

六、课堂作业：1.课本课后练习（6）、（7）

2.查资料,了解并学习法拉第对电磁感应的研究方法。 七、教学反思：

1、观察三个实验，其观察的侧重点不同

第一个实验观察闭合电路的一部分导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。演示时一定要引导学生观察导线上、下运动，以及左右运动时的不同结果。从而了解切割磁感线运动的具体含义。

第二个实验观察线圈不动，磁场运动时是否产生感应电流。利用前面所学的知识，运动具有相对性，引导学生过渡到当磁场与线圈之间发生相对运动时，闭合电路是否有电流产生。再通过实验证实学生的猜想。教师同时也要明确指出，当两者有相对运动时，其实是闭合导体周围的磁感应强度发生变化。

第三个实验研究线圈静止时能否获得感应电流的问题。学生观察到，当线圈A的电路接通或断开瞬间，以及滑动变阻器滑片移动时，线圈中都会产生感应电流。通过对本实验观察结果的进一步分析，明确在闭合电路所处磁场中，磁感应强度发生变化时，电路中就能产生感应电流。

2、磁通量是一个比较抽象的概念，应该注意的是磁通量的概念实际上是贯穿本章教学内容的一根主线。对学生而言，无论是判断有无感应电流，还是判断感应电动势的方向，以及求解感应电动势的大小，其难点不在这些定律本身，而在于对实际中的磁通量和磁通量变化的判断。需要提醒学生：磁感线的疏密程度可以形象地描述磁感应强度的大小，因此通过某一平面的磁通量的大小，可以用穿过这一平面磁感线的条数的多少来形象地表示。讲清楚这一点可以帮助学生理解磁通量的概念。

3、对教师而言，电磁感应现象较严格的说法应该是：穿过闭合回路的磁通量发生变化时，在闭合回路中产生感应电动势的现象。在下节课的教学中，在学生清楚了解电磁感应现象和它的产生条件后，再使学生认识到，只要有磁通量发生变化，即使电路断开时，电路中也有感应电动势存在，而无感应电流。电磁感应现象的本质是看是否存在感应电动势。

【参考文献】

[1]高中物理选修教材 3-2 人民教育出版社。 [2]高中物理教师教学用书 人民教育出版社。．

[3] 薛金星 中学物理教材全解 陕西人民教育出版社

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