初中物理七、电磁感应及其应用教学设计及反思

教学目标

1．知识目标

（1）知道什么是电磁感应现象，理解感应电动势的概念，会用右手定则判定感应电动势的方向。

（2）掌握楞次定律及其应用，理解法拉第电磁感应定律。

（3）了解电磁感应原理在生产生活中的应用。

2．能力目标

（1）通过学生的观察、动手实验培养学生的动手能力和探究能力。

（2）通过对观察的归纳总结，形成一定的应用科学思维的方法。

3．情感目标

通过师生互动、生生互动，在教学的多向交往中培养学生的合作意识。

4．德育渗透

通过法拉第研究电磁感应的史实及学生动手实验，使学生悟出学习的重要方法是：设想——实验——总结规律。培养学生真理来自于实验，又反过来为实验服务的辩证唯物主义世界观。

教学重点

知识重点：感应电流产生条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律。

能力重点：养成探究性的学习习惯。

教学难点

楞次定律中感应磁场的“阻碍”作用，法拉第电磁感应中磁通变化率的概念。

教材处

理思路

以中学物理知识作为铺垫，进一步介绍电磁感应的基本概念、定律，为后续变压器、电动机、电磁式仪表等教学提供必要的基础知识。采用启发、引导、提问、互动、练习等多种教学方法和视频、多媒体课件、实验等直观的教学手段，把抽象的概念和定律直观化、形象化。

学法指导

本课题内容比较抽象，需要在教师的引导、启发下认真观察视频、多媒体课件，通过实验、探究反复演练、互动分析，总结出动磁生电的规律。要从机械的“学答”向“学问”转变，从“学会”向“会学”转变，从而拓展学生的思维能力。

教学过程

教师活动

学生活动

教学手段及意图

一、复习旧课：

1．什么是电流的磁效应？

2．两根铜排在一次短路事故后引起变形，试分析变形的原因。

产生此现象的原因：

1．电流产生磁场，同时磁场对电流又有力的作用。

2．两导体中通入反方向的电流，导体受力相互排斥。

复习上节课内容，承上启下

二、新课引入：

    演示实验：在教室的门的四周固定上自制的大线圈，线圈两头和灵敏电流计连接，做推门和关门的动作，观察电流计。

如何解释上述现象呢？当我们上好了这节课“电磁感应现象”后，看谁能够解释的更好。

现象：指针发生偏转。

激发学生的学习兴趣

三、新课教学：

（一）电磁感应现象

1．教师讲解：发现电磁感应现象的背景

1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，揭开了物理研究的新篇章——电磁学的研究。英国的科学家法拉第1821年开始涉足电磁学领域。他坚持统一和对称的观念，认为电和磁可以相互转换。他坚信通过磁场一定能够产生电流。然而道路并不是平坦的，他于1922年12月、1825年11月和1828年4月做过三次集中的实验，由于实验指导思想错误，实验都以失败而告终。1831年1月，法拉第重新设计了实验方案，终于在8月29日实现了他坚信的愿望。利用磁场获得了电流，这一现象叫做电磁感应现象。在线圈中产生的电流叫做感应电流。

今天我们将遵循前辈科学家的足迹，通过实验探究、科学地归纳概括的方法，来认识这一重要的现象，即通过你们的双手劳动来制造感应电流；通过科学的归纳、概括的方法来得到产生感应电流的条件。

学生倾听

体验科学进程

激发实验的愿望

2．电磁感应现象演示

（1）条形磁铁插入或拔出大线圈，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。

（2）转动简易电动机的转轴（线圈在磁场中转动），有感应电流产生，且感应电流的方向不同。

（3）导线在磁场中切割磁感线，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。（注：若磁场不是足够强，切割速度不够快，灵敏电流计不能观察出感应电流，将切割磁感线的导线两端接入示波器的YY’输入端，可观察到电子束的偏转）

（4）电键打开或闭合，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。

（注：法拉第最初发现电磁感应现象时所作的实验，下图）

改变滑动变阻器的电阻，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。

小螺线管插入或从拔出，有感应电流产生，且感应电流的方向不同。

培养学生分析概括能力

教师小结：法拉第从第一个成功实验开始茅塞顿开，立即领悟到，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的现象。于是他动手做了几十个实验，深藏不露的各种“磁生电”的现象喷涌而出。正像今天我们所做的实验一样。在我们所作的这些实验中产生感应电流的共同特点是什么呢？如何概括感应电流产生的条件呢？在讨论这一条件时，首先我们先学习一个重要的概念——磁通量（磁场通过的量）。

继续介绍学史的内容

提出问题激发学生思考

3．讲清磁通量的概念：

复习：磁感应强度的概念

教师：我们知道，磁场的强弱（即磁感应强度）可以用磁感线的疏密来表示。如果一个面积为S的面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则穿过这个面的磁感线的条数就是确定的。我们把B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。

1．定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示。

2．公式：      单位：韦伯（（Wb）   

1Wb=1T·m2  注意S的意义

3．对磁通量的理解：磁通量可以用穿过线圈平面的磁感线的条数形象的讨论。

注意：磁通量不是矢量，但它是有方向的。

模拟电磁感应现象的多媒体课件，进行多媒体辅助教学（各组实验的模拟，突出磁通量的变化）

通过多媒体课件的生动直观的画面，教师启发学生找出以上操作能够产生感应电流的共同点。

4．共同得出产生感应电流的条件：

（1）闭合的导体回路；

（2）穿过回路的磁通量必须发生变化。

引导学生分析磁通量发生变化的因素：

由Φ=B·Ssinθ可知：当①磁感应强度B发生变化；②线圈的面积S发生变化；③磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化。这三种情况都可以引起磁通量发生变化。

举例：A．闭合电路的一部分导体切割磁感线；

B．磁场不变，闭合电路的变化；

C．线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动；

D．线圈面积不变，磁场不断变化；

E．线圈平面在磁场中转动。

学生讨论

培养学生分析概括的能力

进一步熟悉感应电流产生的条件

5．深化——电磁感应现象的应用：

（1）在前三个实验中，我们移动导体或移动磁铁和转动线圈时外力做功，机械能转化为电能。发电机就是利用这个原理制成的。

操作手摇式发电机使小灯泡发光，下一章我们将详细的学习它。

（2）在第四个实验中，螺线管A中变化的电流产生变化的磁场，从而使螺线管B中的磁通量发生变化而在Ｂ中产生感应电流。此处电能是从螺线管A转移给螺线管B，但此处的转移并不像导线导电一样直接转移，而是一个间接的转移：电能→磁场能→电能，实质还是能量的转化。变压器就是利用这个原理制成的。

学生思考

理论联系实际培养学生解决实际问题的能力和学习物理的兴趣。

初步认识电磁感应现象中的能量关系。

（二）楞次定律

（甲）图：当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。

    （乙）图：当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。

    （丙）图：当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反。

    （丁）图：当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同。

    3．归纳——揭示实验中的规律

实验结束，让一组学生将实验结果填入表格中。 学生从实验结果中得出：

Φ增加时，B感与B原方向相反， Φ减小时， B感与B原方向一致。

分析：通过上述实验，同学们能不能把上述两条结论概括成一句话吗？

引导学生认识到：凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少。在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化。

楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。——“增反减同”

注意：关于楞次定律内容的理解：

对“阻碍”二字应正确理解。“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的。例如：当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已。

4．应用——课堂内容的深化

应用楞次定律判断感应电流的方向。

如图所示，判断导体abcd中的电流方向。

    通过此题，总结出楞次定律应用的步骤。

    判定步骤（四步走）。

    （1）明确原磁场的方向；

    （2）明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；

（3）根据楞次定律，判定感应电流的磁场。

（4）利用安培定则判定感应电流的方向。　

（三）法拉第电磁感应定律

板书：感应电动势

1．概念：在电磁感应现象中所产生的电动势，叫做感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。

指出上图中那部分相当于电源。

线圈部分、切割磁感线的导体部分。

通过类比、迁移的方法自然得到感应电动势的概念，培养学生的分析能力

进一步加强对比

提出问题：感应电动势的大小和哪些因素有关呢？

（阅读书）

板书：法拉第电磁感应定律

1．内容：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。

注意：这一电路是指单匝线圈中。

2．表达式：

其中，为比例常数。在国际单位制中，

的单位：V ； 的单位：Wb；t的单位是s，这时K=1．

    上式可写成：

理解：该规律适用于单匝线圈产生的平均感应电动势。

3．常用的几个推论：

（1）n匝线圈串联且穿过每匝线圈的磁通量总相同的情况：

实验验证：    

（2）B不变，导体切割磁感线运动磁通量变

化的情况。例：B⊥⊥

       学生推导：

公式与的区别和联系：

①研究对象不同：的研究对象为一段回路；的研究对象是在磁场中的一段运动的导体。

②物理意义不同：求的是Δt时间内的平均电动势；求得的一般是瞬时电动势。

③如果B．L、v三者大小、方向均不变且相互垂直时，在Δt时间内导体切割磁感线产生的平均感应电动势和它在任意时刻的瞬时电动势相等。

练：如果B⊥，⊥，B与不垂直又怎样？

（3）B变化，S不变的情况。

充分利用教材

学生利用串联电路的知识得出：（1）

（2）=

   ==

（3）=

强调公式的规范

培养学生分析、推理能力

思考和讨论：

在图中，电源在电动机线圈中产生的电流的方向以及AB、CD两个边受力的方向都已经标出。

现在的问题是，既然线圈在磁场中转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还是阻碍了线圈的转动？启动时会有什么现象？

学生思考讨论

联系实际，解决稳恒电流中遗留的问题。

4．法拉第电磁感应定律的应用：

　《电磁流量、流速计介绍》。

电磁流量计的示意图，适用于饮用水的流量测量。原理简介

应用示例：测血管中血液的流量和流速。

诊断心血管功能必须测得血管中血液的流量和流速，血液中有正负离子，将人体血管垂直于磁感应强度为2T的磁场中，血液在血管中流动时，用仪表测得血管两侧有200μV的电势差，透视测得该血管内径1mm，求：血液流速为多少cm/s，血管中血液的流量为多少cm3/s。

理论联系实际培养学生解决实际问题的能力和学习物理的兴趣。

四、课堂小结：

1．不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。

2．产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，这里关键要注意“闭合”与“变化”两词。就是说在闭合电路中有磁通量穿过但不变化，即使磁场很强，磁通量很大，也不会产生感应电流，当然电路不闭合，电流也不可能产生。

3．楞次定律和右手定则都是用来判定感应电流方向的。但右手定则只局限于判定导体切割磁感线的情况；而楞次定律则适用于一切电磁感应过程，因此，可以把右手定则看作是楞次定律的特殊情况。要熟练掌握楞次定律的应用方法和右手定则的步骤。

学生讨论

梳理本节知识

五、布置作业：

通过各种途径查找电磁感应现象在生活中的应用。