人教版物理选修11全册教案3含三维目标.docx
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人教版物理选修11全册教案3含三维目标
人教版物理选修1－1全册教案
第三章电磁感应
第一节、电磁感应现象
教学目标：
知识与技能
1、收集有关物理学史资料，了解电磁感应现象发现过程，体会人类探索自然规律的科学方法、科学态度和科学精神
2、知道磁通量，会比较“穿过不同闭合电路磁通量”的大小
3、通过实验，了解感应电流的产生条件
过程与方法
通过试验的观察和分析，培养学生运用所学知识，分析问题、解决问题的能力。
情感态度与价值观
使学生认识：
“从个性中发现共性，再从共性中理解个性，从现象认识本质以及事物有普遍联系”的辩证唯物主义观点。
教学重点：
感应电流的产生条件
教学难点：
磁通量的理解
教具：
磁铁、螺线管、电流表、学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A、大螺线管B
教学过程：
一、划时代的发现
说明：
1820年奥斯特发现了电流磁效应，说明电流能够产生磁场，人们很自然地思考，能不能根据磁来产生电呢，为此很多科学家做出了很多的尝试，其中最著名的科学家就是法拉第，他进行了长达10年的艰苦探索。
最初，法拉第认为．很强的磁铁或很强的电流可能会在邻近的闭合导线中感应出电流。
他做了多次尝试，经历了一次次失败，都没有得到预想的结果。
但是，法拉第坚信：
电与磁有联系，电流能产生磁场，磁场也就一定能产生电流。
在这些信念的支持下，1831年他终于发现了电磁感应现象：
把两个线圈绕在一个铁环上，一个线圈接电源，另一个线圈接“电流表”，当给一个线圈通电或断电的瞬间，在另一个线圈上出现了电流。
二、电磁感应现象
问：
什么是电磁感应现象？
（闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流）
三、电磁感应的产生条件
说明：
在什么条件下能够产生电磁感应？
要产生感应电流的前提条件线圈当然要是闭合线圈，
那还有什么条件呢？
请看下面的实验
说明：
为了说明产生电磁感应的条件．要用到一个物理盘－－磁通量。
什么是磁通量？
我们可以
用“穿过一个闭合电路的磁感线的多少”来形象地理解：
“穿过这个闭合电路的磁通量”
思考与讨论：
P47、思考与讨论 磁通量发生变化
演示实脸
实验仪器：
磁铁、螺线管、电流表
实验过程：
①将螺线管和电流表连接
②N极插入线圈的过程中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
N极停在线圈中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
N极从线圈中抽出的过程中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
S极插入线圈的过程中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
S极停在线圈中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
S极从线圈中抽出的过程中，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
问：
N极在插入线圈的过程中，磁通量是否发生变化？
（变化）
N极停在线圈中，磁通量是否发生变化？
（不变化）
N极从线圈中抽出的过程中，磁通量是否发生变化？
（变化）
S极在插入线圈的过程中，磁通量是否发生变化？
（变化）
S极停在线圈中，磁通量是否发生变化？
（不变化）
S极从线圈中抽出的过程中，磁通量是否发生变化？
（变化）
演示实脸
实验仪器：
学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A、大螺线管B、电流表
实验过程：
①将小螺线管A套在大螺线管B中；将大螺线管B和电流表连接；将学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A连接
②开关闭合的瞬间，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
开关断开的瞬间，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
开关总是闭合的，滑动变限器也不动，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
开关总是闭含的，但迅速移动滑动变阻器的滑片，观察指针有没有偏转？
如何偏转？
问：
归纳以上的实验，你能得出什么结论？
（产生感应电流的条件是①闭合线圈②磁通量发生变化。
大量实验事实表明：
只要穿过闭合电路的磁通，发生变化．闭合电路中就有感应电流产生）
板书设计
一、划时代的发现
二、电磁感应现象
1、产生感应电流的条件：
①闭合线圈 ②磁通量发生
2、只要穿过闭合电路的磁通，发生变化．闭合电路中就有感应电流产生
作业：
问题与练习1-4
第二节、法拉第电磁感应定律
教学目标：
知识与技能
1、知道什么是感应电动势。
2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通量的变化率。
3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单的问题。
4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物理规律的能力。
过程与方法
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式
，掌握运用理论知识探究问题的方法
情感态度与价值观
从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想
了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神
教学重点：
法拉第电磁感应定律
教学难点：
磁通量的理解
教具：
磁铁、螺线管、电流表、学生电源、电键、滑动变阻器、小螺线管A、大螺线管B
教学过程：
一、感应电动势
说明：
既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。
我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当十电源。
在同一个电路中，感应电动势越大，感应电流越大。
那么，感应电动势的大小跟什么因素有关呢？
请看实验
演示实验：
实验装置：
图3.1-2和图3.1-3
实验过程：
在图3.1-2中，使导体捧以不同的速度切割磁感线，砚察电流表指针偏转的幅度。
实验结论：
在导线切割磁感线的过程中，切割速度越大，感应电动势越大
实验过程：
在图3.1-3中，使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出，观察电流表指针偏转的幅度。
实验结论：
在磁铁插入和从线圈中拔出的过程中，插入和拔出的速度越大，感应电动势越大
说明：
导体捧以较大的速度切割磁感线，和磁体以较大的速度插入线圈和从线圈中抽出，都使线圈中的磁通量发生变化，且磁通量变化的速度比较大
说明：
许多实验都表明，感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。
我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢，它是磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的比值。
问：
如果时刻t1的磁通量是Φ1，时刻t2的磁通量变为Φ2。
在这段时间里磁通量的变化量是什么？
（△Φ＝Φ2－Φ1）；磁通量的变化率应该表示为什么？
【△Φ/t=（Φ2－Φ1）/t】
二、法拉第电磁感应定律
说明：
精确的实验表明：
电路中感应电动势的大小．跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
这就是法拉第电磁感应定律
问：
该定律的数学表达式是什么？
（E＝△Φ/△t）
问：
E的单位是什么？
（伏特）磁通量的变化量的单位是什么？
（韦伯）和秒（s）
说明：
现在我们来探究一下多匝线圈的感应电动势，首先想一想．线圈的匝数与感应电动势可能有什么关系。
一个闭合电路可以看做由1个线圈组成。
如果线圈是多匝的，由于每一匝线圈中都会产生感应电功势，在多匝线圈上产生的感应电动势要比l匝线圈产生的感应电动势大。
我们仍然用前面的实脸装置来研究．但这次选用匝数不同的两个线圈。
演示实验
实验装置：
图3.1-3的装置，螺线管要准备10匝和100匝的两个
实验过程：
实验时把条形磁铁插入一个10匝的线圈和从这个线圈中抽出，然后以相同的速度插入另一个匝数为100的线圈和从这个线圈抽出，比较电流表指针的偏转情况。
实验结论：
匝数越多，感应电动势越大
说明：
精确的实验告诉我们，在n匝线圈组成的电路上，产生的感应电动势是E=n△Φ/△t
说明：
在实际工作中，为了获得较大的感应电动势，常常采用几百匝甚至几千匝的线圈。
问：
导体切割磁感线和磁铁插人线圈或从线圈中抽出过程中，能量转化情况如何？
（机械能转化为电能）电池能量转化情况如何？
（化学能转变成了电能）
说明：
法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的相互联系，同时也告诉我们：
电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的。
今天，我们使用的电能从各种形式的能转化而来：
风力发电，是把空气流动的动能转化为电能．水力发电，是利用水的机械能带动发电机来发电．火力发电，是利用石油、天然气或煤嫩烧时的内能，推动蒸汽轮机再带动发电机来发电，一随着社会对电力需求的不断增大，人们一直在探索获取电能的更好方法。
但是到目前为止，各种获得大规模电能的实用方案，都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的，不同的只是如何来推动发电机而已。
板书设计：
第二节、法拉第电磁感应定律
一、感应电动势
1、感应电动势：
电磁感应现象中产生的电动势
2、实验表明：
感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。
3、时刻t1的磁通量是Φ1，时刻t2的磁通量变为Φ2
磁通量的变化量：
△Φ＝Φ2－Φ1
磁通量的变化率：
△Φ/t=（Φ2－Φ1）/（t2－t1）
二、法拉第电磁感应定律
1、法拉第电磁感应定律：
电路中感应电动势的大小．跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
2、单匝：
E＝△Φ/△t n匝：
E=n△Φ/△t
3、发电：
其他形式的能转化为电能
原理：
法拉第电磁感应定律
作业：
问题与练习1—5
第三节、交变电流
教学目标：
知识与技能
1、理解交变电流是怎样产生的。
2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。
3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。
4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。
过程和方法
1、培养学生阅读、理解及自学能力．
2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．
3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．
4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．
5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．
情感、态度、价值观
1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．
2、让学生体会对称美．
教学重点：
交变电流的产生和变化规律．
教学难点：
表征的物理量和交流电有效值.
教具：
交流发电机、电灯、电流表、示波器、小灯泡、导线、学生电源
教学过程：
一、交流发电机
说明：
交流发电机是由定子和转子构成，有的发电机的磁体转动，线圈不动；有的发电机的磁体转动，线圈不动。
问：
无论是线圈转动，还是磁体转动，转子的作用是什么？
（转子的转动使得穿过线圈的磁通量发生变化）
演示实验
实验仪器：
交流发电机、电灯、电流表
实验过程：
将交流发电机、电灯、电流表连接成电路，摇动交流发电机，观察电灯的亮度有什么变化？
电流表的示数有什么变化？
实验结果：
电灯的亮度忽明忽暗，电流表的指针忽左忽右
实验结论：
发电机发出的电流大小和方向都在不断变化，大小、方向随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流。
各种电池供给的电流只沿一个方向流动，叫做直流
二、交流的变化规律
演示实验：
实验仪器：
示波器、小灯泡、导线、学生电源
实验过程：
将示波器和灯泡并联接入电路中，用示波器演示加在灯泡两端的电压
实验现象：
显示的电压图象为正弦曲线
说明：
严格的数学分析表明，电网中的交变电流，它的电流、电压随时间按正弦函数的规律变化，这样的电流称之为正弦式电流
问：
如何表示正弦式电流在某一时刻的电流、电压？
（i=Imsinωt u=Umsinωt ）
说明：
Im、Um分别是电流和电压的最大值，叫做交流的峰值
说明：
交变电流的大小和方向在不断地变化，我们把交流完成一次周期性变化所用的时间叫做交流的周期，通常用T表示，它的单位是秒。
交流在1s内发生周期性变化的次数，叫做交流的颇率通常用f表示，它的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz。
问：
频率和周期有怎样的关系？
（T＝1/f）
说明：
我国使用的交变电流，频率是50Hz
三、交流的有效值
说明：
交变电流有电压最大值和电流最大值，但如果按照峰值来标志交流的大小，存在许多不合理的因素。
例如，在计算用电量时，如果用峰值计算，所得结果必然超过实际用电的数值。
因此在描述交流的电压、电流时，要找一个合理的数值，这就是交流电压、电流的有效值。
问：
如何求交流电压、电流的有效值呢？
（交流的有效值，是根据电流的热效应规定的：
把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产生的热t相等，我们就把这个直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值）
说明：
经过实验和理论分析表明有效值和最大值之间存在着这样的关系：
Ie=Im/√2 Ue=Um/√2
其中Ue、Ie分别代表交流电压、电流的有效值
说明：
在各种使用交变电流的电器设备上，所标注的额定电压、额定电流值，都是交流的有效值。
四、交流能够通过电容器
说明：
当电容器上两端连接直流电源时，正负电荷聚集在极板上，不能移动，因此电路中不会形成长时间的电流，因此我们说电容器具有隔直流的特点
说明：
但当电容器两端连接上交流电压后，当电压升高时，正负电荷在电容器两块极板上聚集，当电压降低时，正负电荷从电容器两块极板上释放，因此能够形成较长时间的电流，我们称电容器具有通交流的特点。
说明：
总而言之，电容器具有隔直通交的特点，注意电容器接交流电时，电荷实际上并没有越过两极板间的介质。
板书设计
第三节、交变电流
一、交流发电机
1、交变电流：
大小和方向都在不断变化的电流
2、直流电流：
方向不变的电流称之为直流
二、交流的变化规律
1、正弦式电流：
电流、电压随时间按正弦函数的规律变化的电流
i=Imsinωt u=Umsinωt Im、Um分别是电流和电压的最大值
2、周期T：
交流完成一次周期性变化所用的时间 单位：
秒
频率f：
交流在1s内发生周期性变化的次数 单位：
赫兹 符号：
Hz
换算关系：
T＝1/f
三、交流的有效值
1、把交流和直流分别通过相同的电阻，如果在相等的时间里它们产生的热量相等，我们就把这个
直流电压、电流的数值称做交流电压、电流的有效值
2、有效值和最大值之间的关系：
Ie=Im/√2 Ue=Um/√2 其中Ue、Ie：
交流电压、电流的有效值
四、交流能够通过电容器
1、电容器特点：
隔直通交
2、注意：
电容器接交流电时，电荷实际上并没有越过两极板间的介质
作业：
问题与练习1--3
第四节、变压器
教学目标：
知识与技能
1、了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交流的电压。
2、由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系。
3、了解几种常见的变压器类型及其应用。
4、体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能力。
过程与方法
⑴做好教材中“思考与讨论”的演示实验，同时进一步补充两个小实验：
变压器升压和降压的效果
⑵通过观察和分析，让学生明确变压器的基本结构和工作原理
⑶通过实验，探究变压器电压与匝数的关系
⑷总结归纳，得出结论
情感态度与价值观
⑴通过教师的引导及对问题探究中的相互交流、讨论，促进师生之间、生生之间的合作互动，使学生实现知识和能力的协调发展。
⑵通过一定数量的科学探究，学生经历与科学研究工作相近或相似的过程，从中获取知识和技能，体验其中的乐趣和曲折，感悟科学思想，培育科学精神。
教学重点：
变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系
教学难点：
实验探究
教具：
变压器、学生电源、灯泡
教学过程：
说明：
电从发电机发出后，需要输送到几千千米之外，发电站要把电压升高后才向远方输电，而家里使用的电压是220V，地铁机车的电压是750V……远距离送过来的电压太高，不能直接使用，要在变电站把电压降低才能送给用户
说明：
因此在输电过程中，各种变压器发挥着极其重要的作用。
变压器是电气化社会不可或缺的重要设备。
我们身边有形形色色的变压器
一、变压器的结构
说明：
变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。
变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈．另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈
二、变压器为什么能改变电压
演示实验
实验仪器：
变压器、学生电源、灯泡
实验过程：
①一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开关，会看到小灯泡发光
②改变学生电源的电压，重复以上实验
③原线圈与副线圈对调，重复以上实验
④换用其他线圈，重复以上实验
实验现象：
小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮度发生变化
问：
小灯泡没有直接跟电源连接，为什么能发光？
（变压器的原理是电磁感应定律，原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。
副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。
线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。
因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高）
问：
电压之比和匝数之比有何关系？
（U1：
U2＝n1:
n2）
问：
电流之比和匝数之比有何关系？
（I1：
I2＝n2;n1）
板书设计
第四节、变压器
1、升压、降压需要变压器
一、变压器的结构
1、变压器是由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成的。
2、原线圈（初级线圈）：
变压器跟前一级电路连接的一个线圈
副线圈（次级线圈）：
跟下一级电路连接的另一个线圈
二、变压器为什么能改变电压
1、变压器原理：
电磁感应定律
原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。
副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。
线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。
因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高
2、电压之比和匝数之比的关系：
U1：
U2＝n1:
n2
电流之比和匝数之比的关系：
I1：
I2＝n2:
n1
作业：
问题与练习1--4
第五节高压输电
教学目标：
知识与技能
1、了解为什么用高压输电。
2、知道减少远距输送电能损失的主要途径。
3、了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响。
过程与方法
通过学习，培养学生阅读、分析、综合和运用能力。
情感态度与价值观
1、培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2、介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
教学重点：
找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可以减少P与U的损失。
教学难点：
理解高压输电的原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
教具：
多媒体
教学过程：
上一节提到远距离输电，需要高压，为什么呢？
一、阅读课本74-78页了解本节内容，并回答下列问题：
1、远距离输电的电能损失在哪些地方？
2、如何减小输带电损失，可以通过那些途径？
3、具体减小输电损失是怎样做的？
4、为什么一定要用高压输电？
5、为什么用电网输电，而不是逐户送电？
6、输电技术的发展过程。
二、如果需要用实验说明问题时，可以选择下列仪器：
远距离输电模型
三、解决问题
1、电线电阻；
2、根据
可以知道，通过减小电阻和电流可以实现；
3、降低导线电阻：
粗一些，但不能太粗，中心是钢芯，四周为铝层；降低输电电流：
使用高压输电；
4、根据发电机输出功率一定，输电线电阻一定情况下，计算不同输电电压的导线损失；
5、电网输电可以合理调度电力，保证可靠供应；
6、参考课本。
四、练习
课后“问题与练习”
作业：
问题与练习1、2
第六节自感现象涡流
教学目标：
知识与技能
1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素。
2、了解自感现象的利用和危害的防止。
3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。
4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。
5、体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。
过程与方法
1、引导学生从事物的共性中发掘新的个性，从发生电磁感应现象的条件和有关电磁感应的规律，提出自感现象，并推出关于自感的规律
2、会用自感知识分析、解决一些简单问题，并了解自感现象的利弊以及对它们的防止和利用．
情感态度与价值观
培养学生的自主学习的能力，通过对已学知识的理解实现知识的自我更新以适应社会对人才的要求．
教学重点：
自感现象
教学难点：
通电自感和断电自感现象的理解
教具：
灯泡、线圈、学生电源
教学过程：
一、学习新知识
提问复习
1、电磁感应现象原理：
E1==Δφ/Δt
2、自感现象
演示1（图36-2）-自感电动势阻碍电流的增加。
演示2（图36-3）-自感电动势阻碍电流的减小。
自感作用：
电路中的自感作用是阻碍电流变化。
3、电感器线圈
演示讲解
自感（系数）：
匝数越多，自感系数越大；加如铁芯，自感系数增大。
作用：
有阻碍交流的作用
实例：
变压器（即互感器）、日光灯电子镇流器
个例分析
危害：
城市无轨电车弓型拾电器电弧火花-烧蚀开关、危及行人。
4、涡流及其应用
演示-设问-探究-释疑
现象阻尼摆
概念及成因：
空间磁通量变化，空间中的导体就会感应出电流，即涡流。
应用：
变压器硅钢片设计原理：
---解释：
为什么变压器要有冷却装置？
电磁炉发热原理：
金属探测器：
危害：
使得变压器及电机铁芯内感应涡流，发热，影响绝缘性能乃至导致火灾事故。
防止办法：
铁芯分片组叠，并彼此绝缘。
二、巩固新知识
1、小结：
自感-涡流-现象-规律-应用2、阅课文：
P78-81
3、练习：
（课本）P81—1、2（讲）、3（提示：
自感系数因素）、4（启发分析）、5（启发讲述）
作业：
问题与练习1--3
补充资料：
1、电磁炉原理：
电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。
电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。
电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。
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