高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)5電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩類情況 感生電場(chǎng)最終

全國(guó)第六屆“立思杯”全國(guó)第六屆“立思杯”大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能展評(píng)參賽教案參賽選手：

參賽單位：陜西師范大學(xué)感生電場(chǎng)《感生電場(chǎng)》教學(xué)設(shè)計(jì)人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理選修3-2·第四章第五節(jié)。課標(biāo)要求課標(biāo)要求（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·物理選修3-2第四章第五節(jié)的內(nèi)容；（2）《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》對(duì)這部分內(nèi)容的要求是：認(rèn)識(shí)到變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)；理解感生電場(chǎng)是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。教材分析教材分析（1）選修3-2是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》中選修系列模塊之一，本模塊知識(shí)內(nèi)容分為電磁感應(yīng)、交變電流、傳感器三部分。學(xué)生通過(guò)對(duì)本模塊的學(xué)習(xí)將了解和掌握其中的基本物理概念和物理規(guī)律，并認(rèn)識(shí)到其對(duì)社會(huì)發(fā)展的深遠(yuǎn)影響；在經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程中，領(lǐng)悟物理學(xué)研究的思想與方法。（2）感生電場(chǎng)是繼感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律后對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，它的發(fā)現(xiàn)揭示了電與磁之間的本質(zhì)聯(lián)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，深刻體會(huì)由變化的磁場(chǎng)激發(fā)出了感生電場(chǎng)，且是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)，將為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識(shí)、形成更加清晰的電磁學(xué)物理圖像和對(duì)客觀物理世界的認(rèn)識(shí)奠定堅(jiān)實(shí)的知識(shí)和認(rèn)知基礎(chǔ)。內(nèi)容分析內(nèi)容分析學(xué)生已經(jīng)建立了電場(chǎng)、磁場(chǎng)等基本概念，掌握了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、法拉第電磁感應(yīng)定律以及楞次定律。在這節(jié)課中將學(xué)到感生電場(chǎng)，它也是回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。變化的磁場(chǎng)可以在空間激發(fā)出一種電場(chǎng)，雖與電荷發(fā)出的電場(chǎng)有本質(zhì)上的區(qū)別，但它對(duì)電荷的作用和電荷發(fā)出的電場(chǎng)對(duì)電荷的作用是一樣的，我們把這種電場(chǎng)叫做感生電場(chǎng)。當(dāng)閉合導(dǎo)體處在感生電場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體中的電荷由于受到電場(chǎng)力的作用將會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，這就是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。所以如何將感生電場(chǎng)展現(xiàn)出來(lái)是理解變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)和回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的關(guān)鍵，也是這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過(guò)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該得到以下重要結(jié)論：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就叫感生電場(chǎng)；（2）感生電場(chǎng)是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)。學(xué)情分析學(xué)情分析本節(jié)課授課對(duì)象為高二學(xué)生。在這之前，學(xué)生已經(jīng)完成了必修模塊和選修3-1的學(xué)習(xí)，基本了解了物理學(xué)的特點(diǎn)，并掌握了一些物理學(xué)的研究方法。他們基本形成了與他人合作學(xué)習(xí)的意識(shí)和習(xí)慣，具備了觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、進(jìn)行科學(xué)猜想假設(shè)、辯證邏輯推理以及基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作能力。學(xué)生在此之前已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)有：電場(chǎng)、磁場(chǎng)等一些基本概念；電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律；教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能（1）認(rèn)識(shí)到變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就是感生電場(chǎng)；（2）理解感生電場(chǎng)是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。（二）過(guò)程與方法（1）經(jīng)歷探究“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”全過(guò)程，了解科學(xué)探究的一般步驟和方法；（2）通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)到人類對(duì)物理現(xiàn)象、規(guī)律的認(rèn)識(shí)是逐步深入的，經(jīng)歷探究“感生電場(chǎng)是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)”和直觀“觀察”感生電場(chǎng)對(duì)電子束作用的過(guò)程，體會(huì)將“抽象的物理問(wèn)題直觀化，微觀現(xiàn)象宏觀化”等物理學(xué)思想和方法在物理學(xué)研究中的使用。（三）情感、態(tài)度、價(jià)值觀（1）保持對(duì)物理世界奇妙現(xiàn)象的好奇心和物理學(xué)習(xí)的興趣，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣和了解物理世界奧妙后的快樂(lè)；（2）通過(guò)合作探究實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)參與和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，形成合作、交流、相互傾聽(tīng)，共同進(jìn)步的學(xué)習(xí)習(xí)慣和理念。（3）領(lǐng)略科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系密不可分，關(guān)注物理學(xué)對(duì)社會(huì)和人們生活的影響。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)且這個(gè)電場(chǎng)是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的，且是閉合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)，較為抽象，是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。突破這一難點(diǎn)的基本思路是：將抽象機(jī)理直觀化、微觀過(guò)程宏觀化，物理機(jī)制圖像化。教法分析教法分析通過(guò)生活情境導(dǎo)入，利用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將感生電場(chǎng)通過(guò)其對(duì)電子束的作用展示出來(lái)，降低學(xué)生理解“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)以及合回路中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流實(shí)質(zhì)”的難度。學(xué)法分析學(xué)法分析通過(guò)教師引導(dǎo)下的學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)探究。提出問(wèn)題、做出猜想假設(shè)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后師生一起對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，經(jīng)討論得出一般性的結(jié)論。教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)準(zhǔn)備教具：線圈、收音機(jī)、擴(kuò)音器、高壓電源、陰極射線管、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)創(chuàng)新之處創(chuàng)新之處教法創(chuàng)新通過(guò)實(shí)驗(yàn)將感生電場(chǎng)由可觀測(cè)的電子束的偏轉(zhuǎn)直觀展現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)這一抽象的物理規(guī)律，體現(xiàn)出了將抽象機(jī)理直觀化、微觀過(guò)程宏觀化的物理思想。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新本節(jié)課除去導(dǎo)入新課使用的趣味實(shí)驗(yàn)外，設(shè)計(jì)了兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)1是電子束在瞬間通電線圈的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明通電線圈周圍有場(chǎng)產(chǎn)生，但這個(gè)實(shí)驗(yàn)還不能證明這個(gè)場(chǎng)就是電場(chǎng)，因?yàn)檫@時(shí)還有磁場(chǎng)產(chǎn)生，磁場(chǎng)也能使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)2是電子束在平行于它的瞬間通電線圈的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時(shí)已排除了磁場(chǎng)對(duì)電子束的作用，所以電子束的偏轉(zhuǎn)就是由于電場(chǎng)的作用，也就證明了變化的磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電場(chǎng)。教學(xué)流程圖教學(xué)流程圖猜想假設(shè)猜想假設(shè)觀察思考；提出問(wèn)題PPT“會(huì)放音的線圈”小實(shí)驗(yàn)結(jié)束演示實(shí)驗(yàn)感生電場(chǎng)的產(chǎn)生及作用課堂小結(jié)作業(yè)開(kāi)始教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程 趣味實(shí)驗(yàn)引入新課教師活動(dòng)創(chuàng)設(shè)情境，引入新課：同學(xué)們，通過(guò)前邊幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象已經(jīng)有了較深刻的認(rèn)識(shí)，這節(jié)課我們進(jìn)一步來(lái)研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，來(lái)一起學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)。首先請(qǐng)大家來(lái)觀察一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)觀察教師活動(dòng)會(huì)放音的線圈引導(dǎo)學(xué)生觀察：當(dāng)把連接在收音機(jī)上的線圈插入到連接在擴(kuò)音器上的線圈中時(shí)，在擴(kuò)音器中聽(tīng)到清晰的音樂(lè)，這是為什么呢？學(xué)完本節(jié)課的內(nèi)容后，我們就知道原因了。設(shè)計(jì)意圖用新奇的實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，由此提出問(wèn)題，引入新課。分析引入實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題教師活動(dòng)提問(wèn)：能在擴(kuò)音器中聽(tīng)到聲音，說(shuō)明了什么？學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)說(shuō)明連接在擴(kuò)音器上的線圈中有電流產(chǎn)生提問(wèn)：這個(gè)電流是如何產(chǎn)生的？運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生共同分析：收音機(jī)正在播放音樂(lè)，則連接在其耳機(jī)孔的線圈中必有變化的電流通過(guò)，則一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，所以當(dāng)把連接在收音機(jī)上的線圈插入到與擴(kuò)音器相連的線圈中時(shí)，在與擴(kuò)音器相連的線圈中有電流產(chǎn)生，也就在擴(kuò)音器中聽(tīng)到清晰地音樂(lè)。引導(dǎo)學(xué)生思考：仔細(xì)想一想：既然在變化的磁場(chǎng)的作用下與擴(kuò)音器相連的線圈中產(chǎn)生了電流，那線圈中的自由電荷就必然發(fā)生了定向移動(dòng)；在什么情況下自由電荷會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)呢？受到力的作用教師活動(dòng)是變化的的磁場(chǎng)提供了這個(gè)力嗎？引導(dǎo)學(xué)生共同思考：磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用是使電荷受到洛倫茲力，而電荷要受洛倫茲力必須是運(yùn)動(dòng)的，但在剛才的實(shí)驗(yàn)中，這個(gè)線圈中的電荷是靜止的，所以電荷不可能受到洛倫茲力，也就是磁場(chǎng)不能提供這個(gè)使自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)的力。提問(wèn)：閉合回路中確實(shí)有電流產(chǎn)生了，那變化的磁場(chǎng)到底是如何使線圈中產(chǎn)生電流的？設(shè)計(jì)意圖通過(guò)分析引入實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察，在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上認(rèn)真思考，提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考、提出問(wèn)題的能力。深入分析提出猜想教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)同學(xué)們仔細(xì)觀察這兩個(gè)線圈，看有沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)？我們知道還有一種力可以使自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)；提問(wèn)：是什么力？電場(chǎng)力那是不是說(shuō)變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)，自由電荷在這個(gè)電場(chǎng)的作用下發(fā)生了定向移動(dòng)，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。教師活動(dòng)提問(wèn)：那我們這個(gè)猜想是不是正確呢？若變化的磁場(chǎng)能產(chǎn)生電場(chǎng)，那我們是否可以檢測(cè)這個(gè)電場(chǎng)呢？設(shè)計(jì)意圖鼓勵(lì)學(xué)生積極觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高其邏輯思維能力。并能從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出猜想，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)合作、交流進(jìn)行學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證猜想實(shí)驗(yàn)新探提出猜想教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)提問(wèn)：能不能將電場(chǎng)展現(xiàn)出來(lái)？如何展現(xiàn)出來(lái)？各種猜想---電場(chǎng)可以使一個(gè)一個(gè)的電荷受到電場(chǎng)力，而發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，但這還不夠直觀。電場(chǎng)還可以對(duì)一束電荷產(chǎn)生作用，它會(huì)使這束電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)。教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)教師活動(dòng)進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)介紹實(shí)驗(yàn)儀器陰極射線管可以產(chǎn)生一束電荷。將線圈連接成一個(gè)閉合回路，接通陰極射線管，產(chǎn)生電子束；將線圈靠近陰極射線管，在閉合或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的瞬間，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象。電子束發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。再演示一遍引導(dǎo)學(xué)生思考：電子束發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)；但這就能說(shuō)明變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生了電場(chǎng)嗎？不能雖然偏轉(zhuǎn)很明顯，但這時(shí)還有磁場(chǎng)產(chǎn)生，有可能是磁場(chǎng)的作用使電子束發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，那如何展現(xiàn)出電場(chǎng)？引導(dǎo)學(xué)生思考：既然有磁場(chǎng)的作用，我們能不能排除磁場(chǎng)的作用呢？我們知道如果電荷受到洛倫茲力作用，那磁場(chǎng)的方向一定與電荷的運(yùn)動(dòng)方向有一定夾角，那如果使磁場(chǎng)的方向與電荷的運(yùn)動(dòng)方向平行，電荷就不會(huì)受到洛倫茲力的作用，這樣就排除了電荷受洛倫茲力的作用，也就排出了磁場(chǎng)對(duì)電荷的作用。根據(jù)右手螺旋定則，通電線圈的磁場(chǎng)從線圈的一端穿出，從另一端進(jìn)入，將線圈與陰極射線管平行放置，也就是磁場(chǎng)與電子束平行。再次進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象當(dāng)磁場(chǎng)方向與電子束平行時(shí)，電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就完全說(shuō)明，電子束的偏轉(zhuǎn)確實(shí)是由于電場(chǎng)力的作用，這也就驗(yàn)證了我們剛才的猜想是正確的。設(shè)計(jì)意圖鼓勵(lì)學(xué)生積極觀察和描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提高其邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。得出結(jié)論教師活動(dòng)通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)出一種電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就叫做感生電場(chǎng)。這種電場(chǎng)與電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)有著本質(zhì)上的區(qū)別，但它和靜電場(chǎng)一樣都可以使自由電荷受電場(chǎng)力而發(fā)生定向移動(dòng)，所以它是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)。解釋引入實(shí)驗(yàn)。教師活動(dòng)與學(xué)生分享本節(jié)課的收獲：知道了變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，這就是感生電場(chǎng)；理解了感生電場(chǎng)是變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)質(zhì)；學(xué)會(huì)了如何分析抽象現(xiàn)象—抽象機(jī)理，直觀展示；教師活動(dòng)布置課后作業(yè)：查閱資料，寫(xiě)一篇關(guān)于感生電場(chǎng)在現(xiàn)代科學(xué)研究中應(yīng)用的小論文。設(shè)計(jì)意圖與新課導(dǎo)入首尾呼應(yīng)，學(xué)以致用，鞏固新知。從生活走向物理，從物理走向社會(huì)。拓展課外第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。板書(shū)設(shè)計(jì)板書(shū)設(shè)計(jì)第四章第五節(jié)感生電場(chǎng)一、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)象結(jié)論1電荷移動(dòng)力的作用2電子束偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)二、感生電場(chǎng)變化的磁場(chǎng)感生電場(chǎng)感應(yīng)電流教學(xué)反思教學(xué)反思