磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

課題電磁感應(yīng)現(xiàn)象及應(yīng)用單元13學(xué)科物理年級(jí)高二

本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第13章第3節(jié)的內(nèi)容,從物理學(xué)角度看，

電磁感應(yīng)在電磁學(xué)中的地位舉足輕重，如果說靜電場和磁場的知識(shí)是電磁學(xué)的基礎(chǔ)，那么，

電磁感應(yīng)就是電磁學(xué)的核心。正是由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。才使得電與磁的關(guān)系全面地被

揭示出來，從而導(dǎo)致人類社會(huì)的技術(shù)應(yīng)用水平發(fā)生了劃時(shí)代的變化。在電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程

中，科學(xué)家的思考、探索中的迷失以及最后的成功，都會(huì)給予我們多方面的教育和啟迪。奧

斯特的實(shí)驗(yàn)之所以重要，是他將外觀上看似不同的現(xiàn)象，建立起了相互的聯(lián)系。教學(xué)中，要

教材注意滲透當(dāng)時(shí)的重要思想方法對(duì)科學(xué)研究者的影響。即自然現(xiàn)象間的相互聯(lián)系。正是在這種

分析思想的啟示下，奧斯特經(jīng)過不懈的努力，發(fā)現(xiàn)了“電流產(chǎn)生磁場”的現(xiàn)象，也正是這種思想

的啟示和奧斯特的成功，鼓舞了人們探索這種“對(duì)稱性”的另一面________“磁是否可以產(chǎn)生電”

的現(xiàn)象，教科書從奧斯特的發(fā)現(xiàn)講起，以頗富哲理的語言，扼要地回溯了人類探索“電生磁”

“磁生電”的社會(huì)背景和探索過程。

探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件，從實(shí)驗(yàn)本身來看并不難，難的是在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上，如何

理出頭緒、分析論證和歸納結(jié)論，即如何從觀察到的有關(guān)電磁感應(yīng)的現(xiàn)象，推出電磁感應(yīng)產(chǎn)

生的一般條件。這既是本節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是能力培養(yǎng)和方法論教育的著力點(diǎn)。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.關(guān)注電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程，了解相關(guān)的物理學(xué)史。

2.知道電磁感應(yīng)、感應(yīng)電流的定義。

3.觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象，理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

4.經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動(dòng)，提高學(xué)生的分析、論證能力。

教學(xué)

二、核心素養(yǎng)

目標(biāo)

與核物理觀念：培養(yǎng)學(xué)生“電生磁”“磁生電”的相互作用觀念，使電和磁建立起了相互的

心素聯(lián)系。

養(yǎng)

科學(xué)思維：經(jīng)歷各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象，分析、歸納事物本質(zhì)特征的科學(xué)思想方

法實(shí)驗(yàn)觀察能力與邏輯思維能力在科學(xué)探究過程中的重要作用。

科學(xué)探究：經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動(dòng)，提高學(xué)生的分析、論證能力。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過“磁生電”的物理學(xué)史學(xué)習(xí)使學(xué)生感悟到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的艱辛和辯證

的思維方法。

重點(diǎn)掌握只要閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

難點(diǎn)閉合電路磁通量的變化。

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課我們知道，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做

切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。

學(xué)生回憶并思溫故而知新，為

考下面的知識(shí)做鋪

墊

那么，切割磁感線是產(chǎn)生感應(yīng)電流的唯一方法

嗎？還有其他方法嗎？今天我們就來研究產(chǎn)生感

應(yīng)電流的方法。

講授新課一、劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)

1.電能生磁

奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)，即電流

的磁效應(yīng)，這樣有關(guān)電與磁關(guān)系的嶄新研究領(lǐng)域洞

開在人們面前，激發(fā)了科學(xué)家們的探索熱情。

學(xué)生針對(duì)自主承接自主學(xué)習(xí)讓

學(xué)習(xí)內(nèi)容講解學(xué)生參與課堂活

思考：既然電流能夠引起磁針的運(yùn)動(dòng)，那么，

學(xué)生補(bǔ)充回答動(dòng)，主動(dòng)思考本

為什么不能用磁體使導(dǎo)線中產(chǎn)生電流呢？

節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容。，

2.磁能生電

英國科學(xué)家法拉第敏銳地覺察到，磁與電流之

間應(yīng)該有聯(lián)系。他在1822年的日記中寫下了“由

磁產(chǎn)生電”的設(shè)想。他做了多次嘗試，經(jīng)歷了一次

次失敗，但他堅(jiān)信電與磁有聯(lián)系，經(jīng)十年努力，終

于發(fā)現(xiàn)磁能生電。

出示圖片：英國物理學(xué)家、化學(xué)家

3.法拉第的磁生電”實(shí)驗(yàn)

1831年，法拉第把兩個(gè)線圈繞在一個(gè)鐵環(huán)上如

下圖，一個(gè)線圈接電源，另一個(gè)線圈接“電流表”。

當(dāng)給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間，在另一個(gè)線圈上

出現(xiàn)了電流。

出示圖片：法拉第用過的線圈

法拉第從中領(lǐng)悟到，“磁生電”是一種在變化、

運(yùn)動(dòng)的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。

于是，他又設(shè)計(jì)并動(dòng)手做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)，使深

藏不露的各種“磁生電”的現(xiàn)象顯現(xiàn)而出。

他把這些“磁生電”現(xiàn)象定名為電磁感應(yīng)，

產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。

電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的

認(rèn)識(shí)更加深入，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的

誕生。

二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

思考與討論1：如圖所示，金屬棒AB靜止或

沿著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生？

學(xué)生思考討論讓學(xué)生理解金屬

金屬棒AB怎樣運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生感應(yīng)電流？

棒AB產(chǎn)生感應(yīng)

電流的條件

金屬棒AB靜止或沿著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中

沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生。只有AB向右或向左切割磁感

線時(shí)才產(chǎn)生感應(yīng)電流。

思考與討論2:AB切割磁感線時(shí)，磁場發(fā)生變

化了嗎？發(fā)生變化的是什么？那么，與磁場相關(guān)的

哪個(gè)物理量發(fā)生了變化呢？

學(xué)生思考討論進(jìn)一步理解產(chǎn)生

感應(yīng)電流的條件

磁場沒有變化，變化的只有閉合電路ABCD

的面積。也就是說，穿過電路ABCD的磁通量發(fā)

生了變化。

感應(yīng)電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關(guān)

呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來研究這個(gè)問題。

實(shí)驗(yàn)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

1.實(shí)驗(yàn)器材

線圈A、線圈B、學(xué)生電源、變阻器、開關(guān)、

電流表。

出示：實(shí)驗(yàn)裝置

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）按圖連接實(shí)驗(yàn)裝置，線圈A通過變阻器

和開關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端連接到電流表

上，把線圈A裝在線圈B的里面。

（2）開關(guān)閉合或斷開瞬間，觀察與線圈B連學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)為下面實(shí)驗(yàn)操作

接到電流表指針有無擺動(dòng)。步驟順利進(jìn)行打下基

（3）開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng)，觀察電礎(chǔ)

流表指針有無擺動(dòng)

（4）開關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑

片，觀察電流表指針有無擺動(dòng)

出示探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的視頻

開關(guān)和變阻器的狀態(tài)線圈B中是否有電流學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的觀察

開關(guān)閉合瞬間有電流產(chǎn)生視頻并說出實(shí)能力

開關(guān)斷開瞬間有電流產(chǎn)生驗(yàn)現(xiàn)象

開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻無電流產(chǎn)生

器不動(dòng)

開關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)有電流產(chǎn)生

滑動(dòng)變阻器的滑片

思考：由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知迅速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的

滑片或開關(guān)的閉合、斷開瞬間線圈B中有感應(yīng)電

流，穿過線圈B的磁通量發(fā)生了變化嗎？

參考答案：線圈B的磁通量發(fā)生了變化。線

圈A中的電流迅速變化，產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)弱也在

迅速變化，又由于兩個(gè)線圈套在一起，所以線圈B學(xué)生思考討論讓學(xué)生進(jìn)一步理

內(nèi)的磁場強(qiáng)弱也在迅速變化。這種情況下，穿過線產(chǎn)生感應(yīng)電流的

圈B的磁通量也發(fā)生了變化，線圈B中有感應(yīng)電條件

流。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生

變化時(shí)，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是

產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

思考討論：你能總結(jié)引起磁通量發(fā)生變化有哪

些因素嗎？

（1）由于磁場變化而引起閉合回路的磁通量

學(xué)生思考討論鍛煉學(xué)生的邏輯

的變化。

思維能力和總結(jié)

（2）磁場不變，由于閉合電路的面積S發(fā)生

能力

變化而引起磁通量的變化。

（3）閉合回路的磁場和面積S同時(shí)發(fā)生變化

而引起磁通量的變化。

（4）閉合電路與磁場間的夾角發(fā)生變化而引

起磁通量的變化。

針對(duì)練習(xí)：關(guān)于感應(yīng)電流，下列說法中正確的

是（）

A．只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中

就一定有感應(yīng)電流

B．只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中

就一定有感應(yīng)電流

C．若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線

運(yùn)動(dòng)，閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流學(xué)生練習(xí)鞏固產(chǎn)生感應(yīng)電

D．當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉流的條件

合電路中一定有感應(yīng)電流

答案：D

三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用

1.最早的發(fā)電機(jī)

1831年圣誕節(jié)前夕，一次科學(xué)報(bào)告會(huì)上，法

拉第當(dāng)眾表演了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。一個(gè)銅盤的軸和銅盤的

邊緣分別連在“電流表”的兩端。法拉第搖動(dòng)手柄

使銅盤在磁極之間旋轉(zhuǎn)，“電流表”的指針隨之?dāng)[

動(dòng)。這是最早的發(fā)電機(jī)。

學(xué)生閱讀課文鍛煉學(xué)生的自主

學(xué)習(xí)能力

1.根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成發(fā)電機(jī)，它開辟了人

類社會(huì)的電氣化時(shí)代。

2.生產(chǎn)、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等

也是根據(jù)電磁感應(yīng)制造的。

發(fā)電機(jī)變壓器電磁爐

三峽電站一臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子

STSE法拉第與電氣化時(shí)代

法拉第出生于英國的一個(gè)鐵匠家庭，曾經(jīng)在一

家書店當(dāng)過學(xué)徒。1813年，22歲的法拉第毛遂自

薦，成了著名化學(xué)家戴維的助理實(shí)驗(yàn)員。

法拉第看到，伏打電池昂貴、產(chǎn)生的電流小，

而自然界中有不少天然磁石。如果可以由磁產(chǎn)生電

流，就能獲得廉價(jià)的電力。他說：“我因?yàn)閷?duì)當(dāng)時(shí)

產(chǎn)生電的方法感到不滿意，因此急于發(fā)現(xiàn)磁與感應(yīng)

學(xué)生閱讀課文體會(huì)成功的訣竅

電流的關(guān)系，覺得電學(xué)在這條路上一定可以充分發(fā)

是不懈的努力，

展。

敏銳的洞察力

在10年的探索中，法拉第遭遇了多次失敗。

在他當(dāng)年的日記中“未顯示作用”“毫無反應(yīng)”“不

行”等詞語，記錄著艱苦的探索歷程。他還認(rèn)為電

磁相互作用是通過介質(zhì)來傳遞的，并把這種介質(zhì)叫

作“場”，他還以驚人的想象力創(chuàng)造性地用“力線”

（即現(xiàn)代物理學(xué)中的“磁感線”）形象地描述“場”

的物理圖景。

法拉第鄙視金錢、地位和權(quán)勢。他謙虛、樸實(shí)、

安于清貧，謝絕了皇家學(xué)會(huì)會(huì)長、皇家研究院院長、

倫敦大學(xué)教授等職位和頭銜，也不肯接受貴族爵

位。

課堂練習(xí)

1.對(duì)電流磁效應(yīng)的對(duì)稱性思考或逆向思維，人

們提出的問題是（）

A．摩擦產(chǎn)生熱

B．電流產(chǎn)生磁

C．靜電感應(yīng)

D．磁體產(chǎn)生電流

答案：D學(xué)生練習(xí)鞏固本節(jié)的知識(shí)

2.如圖所示，在垂直于紙面的范圍足夠大的勻

強(qiáng)磁場中，有一個(gè)矩形線圈abcd，線圈平面與磁場

垂直，O1O2是線圈的對(duì)稱軸，線圈怎樣運(yùn)動(dòng)才能使

其產(chǎn)生感應(yīng)電流（）

A．線圈向右勻速移動(dòng)

B．線圈向右加速移動(dòng)

C．線圈垂直于紙面向里平動(dòng)

D．線圈繞O1O2軸轉(zhuǎn)動(dòng)

答案：D

3.法拉第最初發(fā)現(xiàn)“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)情

景簡化如圖所示，在正確操作的情況下，得到符合

實(shí)驗(yàn)事實(shí)的選項(xiàng)是（）

A．閉合開關(guān)的瞬間，電流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)

B．閉合開關(guān)穩(wěn)定后，電流計(jì)指針有偏轉(zhuǎn)

C．通電狀態(tài)下，斷開與電源相連線圈的瞬間，

電流計(jì)指針有偏轉(zhuǎn)

D．將繞線的鐵環(huán)換成木環(huán)后，閉合或斷開開

關(guān)瞬間，電流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)。

答案：C

4.處于恒定勻強(qiáng)磁場中的閉合線圈，在下列運(yùn)

動(dòng)狀態(tài)中一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）

A．勻速運(yùn)動(dòng)

B．與磁場發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)

C．切割磁感線運(yùn)動(dòng)

D．繞垂直磁場的軸翻轉(zhuǎn)

答案：D

拓展提高

1．如圖所示為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)

裝置。如果在閉合開關(guān)時(shí)發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)的指針向

右偏轉(zhuǎn)一下，那么合上開關(guān)后（）

A．靈敏電流計(jì)指針一直在右邊某一位置保持

不動(dòng)

B．線圈A插入線圈B后將滑動(dòng)變阻器的滑片

迅速向右拉時(shí)靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)一下

C．將線圈A迅速抽出線圈B時(shí)，靈敏電流計(jì)

指針將向右偏轉(zhuǎn)一下

D．線圈A插入線圈B后，將開關(guān)斷開，靈敏

電流計(jì)指針將向右偏轉(zhuǎn)一下

答案：B

2.把矩形閉合線圈abcd放在勻強(qiáng)磁場里，線圈

平面與磁感線平行，如圖所示。下列能使線圈中產(chǎn)

生感應(yīng)電流的運(yùn)動(dòng)是（）

A．讓線圈沿磁感線方向加速運(yùn)動(dòng)

B．讓線圈垂直紙面方向勻速運(yùn)動(dòng)

C．讓線圈以