第23单元电磁感应现象.docx
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第23单元电磁感应现象
2009年全国技工教育和职业培训参评组别：
B组
优秀教研成果评选活动参评教案 专业分类：
电工电子
课程名称：
《电工学》
电磁感应
45分钟
讲授法、实验探究法、讨论分析法、
电池组（电源），开关，导线若干，矩形线圈，碲形磁铁，条形磁铁，原副线圈，滑动变阻器，演示用电流表，分组实验配套器材（学生每4人一份），计算机及相关课件或图片等。
（分组实验配套器材：
灵敏电流计，条形磁铁，碲形磁铁，原线圈，矩形线圈，导线2根）
1、知识目标：
（1）理解什么是电磁感应现象；
（2）掌握产生感应电流的条件；
（3）知道电磁感应现象中能量守恒定律依然适用。
2、能力目标：
（1）培养动手实验，探究物理规律的能力；
（2）培养设计实验的能力，开发创造性思维；
（3）培养观察、归纳能力。
3、德育目标：
（1）培养科学严谨的科学态度及不断进取的科学精神，体会科学探索的乐趣；
（2）培养协作精神。
感应电流的产生条件（只要闭合电路的磁通量发生变化）
闭合电路中磁通量的变化
教材及内容分析：
《电工学》第四版、全国中等职业技术学校机械类通用教材、中国劳动社会保障出版社。
§2-4电磁感应是第二章《磁场与电磁感应》中的重点和难点，教学中改演示实验为演示、学生实验探究相结合的方式，简化难点，培养学生动手及创造性思维能力，让学生在解决问题中学习，由被动变为主动，达到学生乐于学习，积极性增强的效果。
教学流程图：
（重点）
教学环节
教法手段
教学过程及内容
附：
下划曲线为板书内容
（5分钟）
师：
讲授
（安全教育）
师生互动
师：
复习提问
生：
自由抢答
师：
板书
知识情感培养
师：
设疑
生：
猜想、讨论、发言、互评
师：
点评小结
师：
演示情景
（30分钟）
师：
引导思考
生：
自由回答
师：
分析、设疑（课件示图）
师：
分析实验
师：
强调观察要点
师：
演示实验
师生互动
生：
分组实验，完成表格
师：
巡视指导
生：
学生代表上台完成表格
师：
点评小结（课件模拟实验）
师生互动，得出结论
师：
板书
师：
设疑引导
生：
讨论回答
师：
点评分析
生：
分组实验
师：
巡视指导
生：
完成表格
师：
提问
生：
回答
师：
板书
难点
师：
引导、提问
消除误区
师：
演示
生：
观察理解相对运动
师：
提出疑问
师生互动
师：
启发引导
师：
分析实验
师：
演示实验，
强调认真观察
师：
分析
生：
完成表格
师：
得出结论，
板书
师：
提问
生：
讨论总结
师：
点评总结
师：
得出结论，板书
（5分钟）
应用延伸
生：
讨论自由发言
师：
边讲边演示
师：
启发提问
生：
自由回答
（10分钟）
师：
小结，强调
师：
电子板书
增加教学趣味
生：
踊跃发言
师：
点评，肯定学生的创新思维，培养学生科学精神和协作精神
师：
电子板书
生：
练习
师：
提问，培养学生解决问题的思维方法
生：
回答
师：
点睛，指出关键
师：
电子板书
师：
电子板书
师：
演示并提问
课程结束
【组织教学】
1．清点学生人数，检查校服、胸卡佩戴情况。
2．分学习小组；前后桌4人为一组。
【复习导入】
师：
什么叫磁通量？
生：
磁感应强度B与垂直磁场面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通，Φ=BS。
师：
如果要使磁通量改变，有多少种方法？
生：
两种。
改变磁感应强度B或改变磁场中的有效面积S。
师：
1820年奥斯特发现了电流的磁效应，前面学习奥斯特实验，导线通电后磁针发生偏转，这说明了什么？
生：
电流能产生磁场。
师：
历史上许多重大的物理成就就是通过逆向思维取得的，从此以后，许许多多的物理专家都进行了“逆向思维”——既然电流能够产生磁场，那么磁场是否能够产生电流呢？
引入新课：
我们这节课就来研究这个问题——电磁感应
§2-4电磁感应
【新课讲授】
在磁可否生电这个问题上，英国物理学家法拉第坚信，电与磁决不孤立，有着密切的联系。
怎样才能产生电流呢？
为此，他做了许多实验，把导线放在各种磁场中想得到电流需要一定的条件，他以坚韧不拔的意志历时10年，终于找到了这个条件，从而开辟了物理学又一崭新天地。
这些条件是什么呢？
如何通过实验来探究呢？
我们将在今天重温其中几个重要的实验，一起找到磁场产生电流的条件。
法拉第开始设想：
把绕在磁铁上的导线和电流计连接起来组成一个闭合电路，结果发现指针不偏转，不能产生电流，换用强的磁铁或换用更灵敏的电流计，也没有电流。
师：
在刚才的演示中磁场与导线都静止，不能产生电流，如果让磁铁或是电路动起来怎样呢？
设问引入：
让磁场不动，导体运动，会不会产生电流？
※〖实验探究一〗直导体在磁场中上下运动、左右运动、不动
分析实验：
磁场提供——蹄形磁铁；导体AB和电流表构成闭合回路。
观察提问：
导体AB在磁场中平行磁感线运动、静止和切割磁感线，电流表指针是否偏转。
老师实验：
①导体在磁场中平行磁感线运动或静止，观察电流表指针的偏转情况；
②导体切割磁感线，观察电流表指针的偏转情况。
明确现象：
①当导体不切割磁感线时（平行磁感线或静止），电流表指针没有偏转；
②当切割磁感线时电流表指针偏转。
学生分组实验：
实验，观察，讨论。
磁场
（蹄形磁铁）
导体
电流表指针
磁通量（B·S）
不动
切割运动
偏转（有电流）
变化
静止或平行磁感线
不偏转
不变
师生：
闭合回路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，电流表指针就发生偏转。
表明电路中产生了电流。
结论一：
闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，电路中会产生电流。
师：
刚才得出磁生电的第一种方法，还有没有其他方法呢？
设问引入：
如果导体不动，让磁体运动会不会产生电流呢？
※〖实验探究二〗条形磁铁插入、拔出线圈
实验要求：
一组一个条形磁铁、线圈和电流表和两条导线，要求导体不动，在磁体各种运动状态下，观察电流表指针是否偏转。
学生分组实验：
组装电路，实验，观察，分析。
师：
巡视指导，对个别有代表性的实验设计进行展示，评讲。
明确现象：
①在线圈中插入、取出条形磁铁时，电流表指针偏转。
②条形磁铁在线圈中静止时，电流表指针没有偏转。
线圈
磁场（条形磁铁）
电流表指针
磁通量（B·S）
不动
插入
偏转
增加
静止
不偏转
不变
拔出
偏转
减少
提问：
大家观察到什么现象，可以得出什么结论？
结论二：
磁铁与线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中能够产生电流。
总结、引入:
师：
由以上两个实验我们已经知道，磁场能够产生电流，而且似乎都与磁场和导体的相对运动有关。
（对于什么是相对运动的问题，也可演示使磁场与导体一起运动，当方向或速度不同时有相对运动就能产生电流，而当它们的方向和速度都相同时，不是相对运动，此时没有电流产生，让学生更加透彻理解如何是相对运动）
师：
相对运动引起了电流产生的原因，还是在相对运动背后有什么本质？
生：
思考。
师：
让我们从另一个角度来分析上面两个实验。
实验一中闭合导线的一部分向左（向右）运动时,什么发生了改变？
生：
穿过这一闭合回路的磁通量就减少（或增加）.
师：
实验二中磁铁插（或拨出）螺线管时，什么发生了改变？
生：
穿过螺线管的磁通量就增加（或减少）。
师：
两个实验中的相对运动都引起了闭合电路的磁通量的改变。
由此提示：
我们如果导体和磁体不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁通量发生变化，会不会在闭合电路中产生电流呢？
生：
思考。
师：
我们通过实验来研究。
导体与磁体不发生相对运动而让磁通量发生变化只能改变磁场。
磁场的产生有哪些方式？
生：
两种方式，一种是磁体产生，一种是电流产生。
师：
改变电路中的电流又有什么办法？
生：
闭合或断开电路中的开关，改变电路中的电阻就可实现。
※〖实验探究三〗：
分析实验：
磁场提供——通电线圈A（移动变阻器的滑片来改变磁场强弱）；线圈B和电流表构成闭合回路。
实验要求：
观察移动变阻器的滑片、通断开关时电流表指针是否偏转。
老师实验：
①通断开关，观察电流表指针的偏转情况；
②线圈A中的电流稳定，观察电流表指针的偏转情况；
③移动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况。
明确现象：
①合上开关，电流表指针偏转，A线圈电流稳定，则指针不偏转；
②打开开关，电流表指针偏转，A线圈电流消失，则指针不偏转；
③移动变阻器的滑片，A线圈中电流变化，电流表指针偏转。
线圈B
操作
线圈A电流（磁场）
电流表指针
磁通量
（B·S）
闭合回路
开关闭合瞬间
变大
偏转
增加
开关断开瞬间
变小
减少
移动滑片瞬间
改变
改变
电路稳定
不变
不偏转
不变
结论三：
即使导体和磁体不发生相对运动,由磁场变化引起闭合电路的磁通量变化,同样能使闭合电路产生电流。
师：
请同学们四人一组，分组讨论并归纳出产生感应电流的条件是什么？
每组一位代表上来回答。
生：
分组回答。
师：
不同的三个实验，其共同处在于：
穿过闭合回路的磁通量都发生变化，都产生了电流。
只不过引起磁通量变化的原因各不相同。
结论：
不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生。
这种由于磁通量的变化而产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。
※〖情景探究〗
在有磁铁矿的地方,地磁场会产生异常,地质工作者利用这一现象探矿、找矿,现在给你一个灵敏电流计,一个多匝大线圈,你能进行简单的模拟探究吗?
说明你的探究方法和原理。
方法:
把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路,使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转,则表明周围有磁铁矿.
思考:
为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转?
【小结】
1、电磁感应现象：
由于磁通量的变化而产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
2、产生感应电流的条件：
穿过闭合回路的磁通量发生变化。
（强调这个非常重要）
【课堂练习】
1、现在给同学们讲一个“跑失良机”的故事。
1820年奥斯特的磁效应发表后，在科学界引起极大反响，在1825年，也就是在法拉第的发现六年前，有一位日内瓦的小伙子已经做过了这个实验，差点也发现了电磁效应，可是他怎么就没有发现磁能够生电呢？
原来他为了防止彼此之间的干扰，在一个房间改变磁通量，再跑到另一房间查看有无感应电流产生，然而无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指针都是指在“0”刻度的位置。
科拉顿失败了。
请同学说说科拉失败的原因，给科拉顿提出改进意见。
师：
其实科拉顿的实验装置设计得完全正确，操作得也完全正确，但法拉第却成功了。
现在我们后人再来分析科拉顿失败的原因，可能有许多的原因，如果当时他是在一个房间进行的、如果当时他用一面镜子对着电流计、或是如果能站在门口看着电流计等等，那么科学发展将向前推进6年了。
但我想科拉顿失败的原因最主要的就是没有合作精神，也可能是他想独立完成。
如果当时有个助手在另外那间房里，成功不是很自然的事吗？
2、关于电磁感应，下列说法中正确的是：
（）
A、导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流；
B、导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流；
C、闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流；
D、穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流。
师：
请一位同学回答并说说其他选项错在哪里，也就是说采用排除法来解决。
生：
选择D。
解题思路：
C项冒似正确，如果整个闭合电路都在磁场中切割，则磁通量不变，无感应电流产生，应该是导体的一部分切割磁感线才会产生感应电流。
A项只说相对磁场运动是不够的；B项的问题是导体是否有组成闭合电路。
师：
也就是我们在判断是否有感应电流产生的问题上关键是看磁通量是否变化！
3、判断下面三种情况哪种有感应电流产生。
解题思路：
通过此题使学生透彻掌握感应电流产生的条件！
虽然同一个闭合电路在磁场中做切割运动，但中间的情况磁通量并不变化，不会产生感应电流。
【布置作业】
1、思考题
师:
在刚才实验中，将磁铁从线圈中插入和拔出，有同学观察到电流方向是否一样吗？
师：
再次演示并引导学生观察现象，提出：
①插入和拔出磁铁时电流方向一样吗？
为什么？
②怎样才能判断感应电流的方向呢？
（为下节课的重点楞次定律作铺垫）
2、习题册P40第5、6题
【教学回顾】
电磁感应这一节内容是本章的重点，又是本章的难点，在本节的教学中掌握以实验探究为先导，注意强调实验观察和结果分析，使学生掌握定性分析的方法。
最后作业布置中的思考题为下节课本章的重点楞次定律起一个承上启下的作用，也提醒了学生实验中仔细观察实验现象，并进行分析的重要性。
附：
板书设计
§2-4电磁感应
复习：
磁通量（Φ=BS）
实验：
探究一
磁场
（蹄形磁铁）
导体
电流表指针
磁通量（B·S）
不动
切割运动
偏转（有电流）
变化
静止或平行磁感线
不偏转
不变
结论一：
闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中会产生电流。
探究二：
线圈
磁场（条形磁铁）
电流表指针
磁通量（B·S）
不动
插入
偏转
增加
静止
不偏转
不变
拔出
偏转
减少
结论二：
磁铁与线圈有沿轴线的相对运动时，线圈中能够产生电流。
探究三：
线圈B
操作
线圈A电流（磁场）
电流表指针
磁通量（B·S）
闭合回路
开关闭合瞬间
变大
偏转
增加
开关断开瞬间
变小
减少
移动滑片瞬间
改变
改变
电路稳定
不变
不偏转
不变
结论三：
不发生运动，而由磁场变化引起的磁通量变化，同样能在闭合电路产生电流。
稳定不变的磁通量不能在闭合电路中产生电流。
总结：
一、电磁感应现象：
利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。
感应电流：
利用磁场产生的电流称为感应电流。
感应电动势：
产生感应电流的电动势称为感应电动势。
二、产生感应电流的条件：
穿过闭合回路的磁通量发生变化。
思考题：
如何判断感应电流的方向？
作业：
习题册P40第5、6题
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