“探究感應電流的產生條件”教學設計一、教學設計思路感應電流的產生條件是以法拉第為代表的一群科學家通過許多年的探索才發現的，知識和規律的獲得不是輕而易舉的，教學的關鍵是如何從探究的有關現象出發推出感應電流產生的一般條件。在教學過程中要充分調動學生的積極性，通過學生自己的探究、總結、歸納得出感應電流的產生條件，讓學生感知科學探究的過程和體驗。本節教學設計如下：通過引入實驗，通過引入實驗，電流計指針為什么會偏轉、燈泡為什么會亮，導入課題通過討論確定探究思路通過感應電流的產生條件電路閉合磁通量Φ變化面積S變化磁能量Φ變化閉合電路部分導體切割磁感線磁鐵在閉合線圈中插入拔出磁感應強度B變化再現法拉第探究二、教學目標：1．知識與能力①知道閉合電路的部分導體切割磁感線運動，回路中產生感應電流②知道條形磁鐵和通電螺線管周圍的磁場分布③具有一定的觀察、分析、比較和概括能力④能根據電原理圖連接實物電路圖2．過程與方法①探究閉合電路部分導體切割磁感線運動產生感應電流的規律②探究閉合回路中磁感應強度發生變化時產生感應電流的規律③再現法拉第對電磁感應現象的探究活動3．情感、態度與價值觀①科學探究要有合作精神②進行科學探究要有堅韌不拔和持之以恒的精神三、教學方法：①探究式教學：采用課件探究式教學，利用動畫模擬實驗自主學習合作探究。②啟發式教學：步步設疑，環環相扣，啟發學生的思維。③交互式教學：積極開展雙向交互活動，實現學生之間以及學生和老師之間的交流討論。四、教學媒體：多媒體設備，長軟導線，靈敏電流計，電磁爐，導線環，線圈組，滑動變阻器，電鍵，學生電源，導線若干五、教學過程：（一）引入新課魔術表演：將磁鐵固定在手臂中，將手伸入螺線管，讓學生觀察靈敏電流計指針是否偏轉?！翱茖W技術是第一生產力。”在漫漫的人類歷史長河中，隨著科學技術的進步，一些重大發現和發明的問世，極大地解放了生產力，推動了人類社會的發展，特別是當今更是科學技術飛速發展的時期。經濟建設離不開能源，人類發明也離不開能源，而最好的能源是電能，可以說人類離不開電。飲水思源，我們忘不了為發現和使用電能做出卓越貢獻的科學家——法拉第。1820年奧斯特發現了電流的磁效應，法拉第由此受到啟發，開始了“由磁生電”的探索，經過十年堅持不懈的努力，于1831年8月29日發現了電磁感應現象，開辟了人類的電氣化時代。本節課我們就來探究電磁感應的產生條件。（二）進行新課1、實驗觀察（1）閉合電路的部分導體切割磁感線【教師活動1】演示：如圖4.2-1所示，導體左右平動，前后運動、上下運動。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表1中。如圖所示。導體相對磁場運動【學生活動1】觀察實驗，記錄現象。導體相對磁場運動表1導體棒的運動表針的擺動方向導體棒的運動表針的擺動方向向右平動向左向后平動不擺動向左平動向右向上平動不擺動向前平動不擺動向下平動不擺動結論：只有左右平動時，導體棒切割磁感線，有電流產生，前后平動、上下平動，導體棒都不切割磁感線，沒有電流產生。磁體相對導體運動（2）向線圈中插入磁鐵，把磁鐵從線圈中拔出磁體相對導體運動【教師活動2】演示：如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，從線圈中拔出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表2中?！緦W生活動2】觀察實驗，記錄現象。表2磁鐵的運動表針的擺動方向磁鐵的運動表針的擺動方向N極插入線圈向右S極插入線圈向左N極停在線圈中不擺動S極停在線圈中不擺動N極從線圈中抽出向左S極從線圈中抽出向右結論：只有磁鐵相對線圈運動時，有電流產生。磁鐵相對線圈靜止時，沒有電流產生。磁體相對導體不發生運動磁體相對導體不發生運動（3）模擬法拉第的實驗【教師活動3】演示：如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產生。把觀察到的現象記錄在表3中。【學生活動3】觀察實驗，記錄現象。表3操作現象開關閉合瞬間有電流產生開關斷開瞬間有電流產生開關閉合時，滑動變阻器不動無電流產生開關閉合時，迅速移動變阻器的滑片有電流產生結論：只有當線圈A中電流變化時，線圈B中才有電流產生。2、分析論證【學生活動4】分組討論，學生代表發言。演示實驗1中，部分導體切割磁感線，閉合電路所圍面積發生變化（磁場不變化），有電流產生；當導體棒前后、上下平動時，閉合電路所圍面積沒有發生變化，無電流產生。演示實驗2中，磁體相對線圈運動，線圈內磁場發生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當磁體在線圈中靜止時，線圈內磁場不變化，無電流產生。（如圖4.2-4）演示實驗3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，線圈A中電流變化，導致線圈B內磁場發生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當線圈A中電流恒定時，線圈內磁場不變化，無電流產生。（如圖4.2-5）3、歸納總結【教師活動4】請大家思考以上幾個產生感應電流的實例，能否從本質上概括出產生感應電流的條件？實例1中，部分導體切割磁感線，磁場不變，但電路面積變化，從而穿過電路的磁通量變化，從而產生感應電流；實例2中，導體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場變化，同樣導致磁通量變化，從而產生感應電流；實例3中，通斷電的瞬間，滑動變阻器的滑動片迅速滑動的瞬間，都引起線圈A中電流的變化，最終導致線圈B中磁通量變化，從而產生感應電流。從這三個實例看見，感應電流產生的條件，應是穿過閉合電路的磁通量變化。引起感應電流的表面因素很多，但本質的原因是磁通量的變化。因此，電磁感應現象產生的條件可以概括為：只要穿過閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應電流產生。學情分析學生在初中的學習中，已經初步樹立了磁能生電的觀念，而且知道了閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產生電流。這是認識電磁感應現象的第一階段。如何讓學生通過本節課的學習進一步認識到不切割磁感線也能產生感應電流，上升到更為本質的認知上去，這是急待解決的問題。磁通量的概念在磁場中已經學過，但為什么要引入這個物理量，以及這個物理量與電磁感應的聯系學生不清楚。考慮到感應電流產生的條件的普遍表述既是電磁感應規律的一部分，又是高于初中水平的學習內容，它就是本節課的教學重點；由于學生在初中時已經接觸過相關的電磁感應現象，高中要從形象的“切割磁感線”到抽象的“閉合回路的磁通量發生變化”對于學生來說有較高的能力要求，所以這部分內容又是本課的難點。針對這部分內容可采用探究式學習，因此在講解電流的產生時讓學生通過實驗加深對現象的認識、分組討論，教師通過問題的設計來引導實驗的進行，讓學生明白感應電流產生的條件，更深層次上理解感應電流產生的條件。通過本課學生的小組討論和分組實驗，學生不僅學到了規律，也學習了認知策略，真正突出了學生的主體地位。效果分析本節課組織教學的關鍵是協調好幾個探究實驗的探究過程，從產生感應電流的實驗中概括、歸納出產生感應電流的本質，把面積的變化和磁感應強度的變化統一到磁通量的變化上，最終得出產生感應電流和條件。教學過程中，多媒體代替不了實驗探究，這節課防止多媒體的使用分散了學生的注意力，重點放在學生的探究活動，達到了很好的課堂效果。最后要進行與生活情景關聯，適時進行情感、態度與價值觀教育，教育學生學習物理，要善于觀察，勤于思考。學習的最高境界是“學以致用”。教材分析電磁感應現象是電磁感應中的重要一節。這一節教學內容較多，其中磁通量的變化又是后繼課程法拉第電磁感應定律，楞次定律等的基礎，所以教學內容安排為兩塊：第一塊為通過實驗，產生認知沖突，猜想感應電流的條件；第二塊為設計實驗來探究感應電流的條件和分析歸納實驗的結論。在第二塊中教材要求運用磁通量的變化的概念來描述電磁感應現象產生的條件，這也是后繼學習的基礎，同時要求學生做好分組實驗，為自己的探究提供豐富的感性材料，幫助學生完善概念，掌握規律。“探究感應電流的產生條件”評測練習1．首先發現電流的磁效應和電磁感應現象的物理學家分別是（）A．安培和法拉第 B．法拉第和楞次C．奧斯特和安培D．奧斯特和法拉第2．下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是（）A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組合成一閉合回路，觀察電流表的變化B．在一通有恒定電流的電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，觀察電流表的變化C．將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化3．關于產生感應電流的條件，以下說法中正確的是（）A．導體在磁場中運動，導體中就一定有感應電流B．導體做切割磁感線運動，導體中就一定有感應電流C．穿過閉合電路的磁通量不為零，閉合電路中就一定產生感應電流D．無論什么方法，只要穿過閉合回路的磁通量發生變化，閉合電路中就一定產生感應電流4．圖中能產生感應電流的是()A．B．C． D．5．如圖所示，磁鐵處于下列哪種情況時，閉合回路中靈敏電流計沒有偏轉（）A．極向下運動插入線圈B．極向下運動插入線圈C．極向上運動從線圈中拔出D．磁鐵靜止在線圈中不動6．如圖所示，線圈A通過滑動變阻器和開關連接到電源上，線圈B與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路。小磁針位于直導線的正下方，開關未閉合時小磁針處于靜止狀態。下列不能使小磁針發生偏轉的是（）開關閉合的瞬間B．開關斷開的瞬間C．開關閉合時，滑動變阻器不動、D．開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片7．某同學做觀察電磁感應現象的實驗，將電流計、線圈A和B、蓄電池、開關用導線連接成如圖所示的實驗電路，當他接通、斷開開關時，電流計的指針都沒有偏轉，其原因是（）開關位置錯誤B．電流計的正、負接線柱接反C．線圈B的接頭3、4接反D．蓄電池的正、負極接反8．隨著科技的不斷發展，無線充電已經進入人們的視線。小到手表、手機，大到電腦、電動汽車的充電，都已經實現了從理論研發到實際應用的轉化。下圖給出了某品牌的無線充電手機利用電磁感應方式無線充電的原理圖。關于無線充電，下列說法正確的是()A．無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應”B．只有將充電底座接到直流電源上才能對手機進行充電C．無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電磁感應”D．只要有無線充電底座，所有手機都可以進行無線充電9．如圖所示，豎直放置的長直導線通以恒定電流，有一矩形線框與導線在同一平面內，在下列情況中不能使線圈產生感應電流的是（）A．導線中電流強度變大 B．線框向右平動C．線框向下平動 D．線框以ab邊為軸轉動10．（多選）某一實驗裝置如圖所示，在鐵芯P上繞著兩個線圈A和B，如果線圈A中電流I和時間t的關系如圖所示的A、B、C、D四種情況．在t1～t2這段時間內，能在線圈B中觀察到感應電流的是（）A．B．C． D．11．（多選）如圖，水平導軌左端接有定值電阻R，導體棒ab與導軌接觸而構成閉合回路，均勻磁場B垂直于導軌平面，則下列情況下，回路中可能沒有感應電流是（）A．B保持恒定，ab向右滑動B．B逐漸增強，ab向右滑動C．B逐漸增強，ab向左滑動D．B逐漸減弱，ab向右滑動答案1．D【解析】首先發現電流磁效應的科學家是奧斯特；發現電磁感應現象的科學家是法拉第。2．D【解析】感應電流產生的條件使是通過閉合線圈的磁通量發生變化。選項AB中，繞在磁鐵上面的線圈和放置在通電線圈旁邊的閉合線圈，線圈面積都沒有發生變化，磁鐵和通有恒定電流的電線圈產生的磁場都是恒定的，所以磁通量不變化，不會產生感應電流，選項A、B錯；選項C中往線圈中插入條形磁鐵導致磁通量發生變化，在這一瞬間會產生感應電流，但是過程短暫，等插入后再跑到相鄰房間去，電磁感應現象已經結束，觀察不到電流表的變化．選項C錯；選項D中，線圈通電或斷電瞬間，導致線圈產生的磁場變化，從而引起另一個線圈的磁通量變化產生感應電流，可以觀察到電流表指針偏轉，選項D對．3．D【解析】導體在磁場中運動時，不一定有閉合回路，即使有回路，回路中磁通量不一定發生變化，故導體中不一定有感應電流，故A錯誤；閉合電路在磁場中做切割磁感線運動，磁通量不一定發生變化，不一定產生感應電流，故B錯誤；根據感應電流產生的條件，不管用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，閉合電路中就有感應電流，閉合回路放在磁場中，或在磁場中運動，磁通量不一定發生變化，不一定會產生感應電流，故C錯誤，D正確。4．B【解析】根據產生感應電流的條件判斷，A中，電路沒有閉合，無感應電流；B中，磁感應強度不變，面積增大，閉合電路的磁通量增大，有感應電流；C中，穿過線圈的磁感線相互抵消，Φ恒為零，無感應電流；D中，磁通量不發生變化，無感應電流．故選B．5．D【解析】A、向下運動插入線圈，穿過線圈的磁通量增大，會產生感應電流，故A錯誤；B、極向下運動插入線圈，穿過線圈的磁通量增大，會產生感應電流，故B錯誤；C、極向上從線圈中撥出，穿過線圈的磁通量減小，會產生感應電流，故C錯誤；D、靜止在線圈中不動，穿過線圈的磁通量不變，不會產生感應電流，符合題意，故D正確；故選D。6．C【解析】A．開關閉合的瞬間，線圈A中電流增大，穿過B線圈的磁通量增大，連接B線圈的回路中產生感應電流，小磁針偏轉，故A偏轉；B．開關斷開的瞬間，線圈A中電流減小，穿過B線圈的磁通量減小，連接B線圈的回路中產生感應電流，小磁針偏轉，故B偏轉；C．保持開關閉合時，滑動變阻器不動，線圈A中電流恒定，穿過B線圈的磁通量不變，連接B線圈的回路中不產生感應電流，小磁針不偏轉，故C不偏轉；D．開關閉合時，迅速移動滑動變阻器的滑片，線圈A中電流發生變化，穿過B線圈的磁通量發生變化，連接B線圈的回路中產生感應電流，小磁針偏轉，故D偏轉。故選C。7．A【解析】圖中所示開關的連接不能控制含有電源的電路中電流的通斷，而本實驗應該是研究通過開關通斷導致磁場變化，從而產生感應電流的情況，但圖中開關的接法達不到目的，A正確。8．C【解析】AC．無線充電的原理，其實就是電磁感應現象，而不是電流的磁效應，故A錯誤，C正確；B．發生電磁感應的條件是磁通量要發生變化，直流電無法產生變化的磁場，故不能接到直流電源上，故B錯誤；D．只有無線充電底座，手機內部沒有能實現無線充電的接收線圈等裝置，也不能進行無線充電，D錯誤。故選C。9．C【解析】判斷電路中能否產生感應電流，應把握兩點：一是要有閉合回路；二是回路中的磁通量要發生變化．A.導線中電流強度變大，磁場增大，線框中的磁感應強度增大，故磁通量增大，可以產生感應電流，故A錯誤；B.線框向右平動，線框中的磁感應強度減小，故磁通量減小，可以產生感應電流，故B錯誤；C.線框向下運動時，線框中的磁感應強度不變，磁通量不變，故不會產生感應電流，故C正確；D.線框以ab直導線為軸轉動，穿過線框的磁通量變化，則有產生感應電流，故D錯誤；故選C。10．ACD【解析】由圖示可知，通過P的電流發生變化，電流產生的磁感應強度發生變化，穿過Q的磁通