探究感应电流的方向

探究感应电流的方向

(司南版高中《物理》选修3—2第二章第一节的第一小节)

一、教材分析：

司南版高中《物理》选修3—2第二章第一节分三小节：1、探究感应电流方向；2、楞次定律；3、右手定则。楞次定律是确定感应电流方向的规律，是“法拉第电磁感应定律”内容的一个方面。楞次定律所牵涉的物理概念和物理规律较多，它本身也非常抽象和高度概括，是电磁学部分的一个难点。本节内容的处理是建立在第一章的“科学探究—感应电流产生的条件”的基础上的；教材中的实验，前面已做过。本节教材要求学生通过探究活动得出感应电流方向遵循的规律，即主要是从“磁通量变化”和“感应电流的磁场”之间的关系来描述感应电流的方向，为提出和掌握楞次定律打下坚实基础。

二、学情分析

1、本届学生高中新课改已一年多，自学习惯和合作学习的习惯已逐渐养成。

2、高二学生已有较强的抽象思维能力、逻辑思维能力。

3、在本节课前多次做过探究性实验，学生已知道探究性实验基本过程，有较强的动手能力。

三、教学目标

（一）知识与技能

1、通过实验，探究感应电流的方向，得出楞次定律。

2、能从能量守恒的角度理解楞次定律。

（二）过程与方法

1、通过实验探究感应电流的方向，经历发现楞次定律的实验过程。

2、能进行猜想和制订实验方案;尝试选择实验方法、实验装置及器材;学会

在相互交流中完善探究计划。

3、知道如实记录和分析实验现象，尝试根据实验现象和数据得出结论;尝试应用科学探究的方法研究物理问题。

4、知道在实验中进行分析论证的重要性; 知道写实验报告。

（三）情感态度与价值观

1、发展对科学的好奇心与求知欲，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

2、培养良好的思维习惯和实验习惯，严肃认真、实事求是的科学态度和科学精神，初步的科学实践能力。

3、认识到科学方法在研究物理问题中的作用。

4、有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望。

四、教学的重点、难点

重点：引导学生通过实验探究,得到感应电流方向和磁通量变化的关系，为提出和掌握楞次定律打下良好的实验基础。

难点：提出猜想和制定实验方案。

五、教法、学法

巧妙创设物理情景，精心设计富于引导性的练习，启发学生从能量守恒的角度出发提出猜想，制定实验方案；再让学生通过交流合作、同伴互助的方式，顺利克服难点，完成学习任务。

六、教学过程

（一）、印发预习作业题，引导学生进行猜想，初步写出实验方案（在上本节课前一天布置,当天晚修交）（指导学生预习是“导、学、议、练、查”教学法中非常重要的一环：巧妙创设情境，精心设计练习，引导学生阅读、思考、讨论，使每个学生得到最佳发展）：

如果能花点时间认真完成以下练习，你的猜想能力会得到提高，下节探究

实验课你就轻松多了。你能试试吗？别忘了找同伴讨论！ 1、在电磁感应实验中我们看到，电流表的指针时而左偏，时而右偏，这说

明在不同条件下感应电流的方向可以不同。对此，喜欢思考的你，心中会冒出

怎样的问题呢？先想想，再往下看，好吗？（引导学生学会发现问题，提出问题）显

然，我们不禁要问，感应电流的方向由哪些因素决定，遵循什么规律呢？（提

出问题）我们知道，只要 发生变化，闭合回路中就会产生感应电流；

感应电动势的大小和 的变化率成正比。因此，感应电流的大小和 的变化率也成正比（和回路的电阻成反比）。你不难猜想：感应电流方向或感应

电流磁场的方向也应该和 的变化有关。(引导学生联系已有知识经验进行猜

想)

在思考下面问题后，

你的猜想会有怎样的

改变呢？

2、如图所示，矩

形铝框abcd 水平放置

在磁场中;磁场方向竖

直向下，导体ab 可在

da 、cb 上无摩擦滑动。

ab 静止时所受合外力为 。 （1）、当ab 以初速v 0向右自由滑动时，穿过闭合回路的磁通量变 ，回

路内产生感应电流，电磁能增加。这时ab 所受合外力还等于零吗？根据能量

定律，我们猜想：导体ab 的 能转化为回路的 能，速度变 ， 即ab G a b

c d

做速运动，ab所受的安培力向，（选填“阻碍”或“帮助”）ab 的运动；根据左手定则，回路内感应电流方向为。由此，根据安培定则，感应电流在回路内的磁场方向为；即穿过回路的磁通量变时，感应电流在回路内的磁场方向和原磁场方向相。你能看着图（不看文字），复述这个分析过程吗？（复述是一种很好的思维训练和方法训练，通过复述学会分析和猜想，为下面模仿猜想做好准备）如果不能，要重做本题。（设计练习，要考虑差生困难，给他们方法上的指导，使他们顺利完成练习）

（2）、请你看着图，模仿上面的分析过程猜想（如果不能，再复述上面的分析过程）：

当ab以初速v0向左自由滑动时，ab所受的安培力向，（选填“阻碍”或“帮助”）ab的运动，感应电流在回路内的磁场方向为；即穿过回路的磁通量变时，感应电流在回路内的磁场方向和原磁场方向相。

（由复述分析过程到模仿猜想，学生的猜想能力和分析能力得到训练和提高）

（3）、在（1）（2）题中，我们是怎样猜想的呢？先想想再填空(引导学生反思，训练学生归纳能力、猜想能力和分析解决问题能力；经常反思、小结，有利于理清思路，做到举一反三)：

创设一个由运动引起变化和产生的物理情景→由猜想能来源推出运动物体所受力方向→根据有关定则推出方向和方向→推出变化和感应电流方向或感应电流的磁场方向的关系。

3、如下图所示，条形磁铁放在光滑水平桌面上，静止时所受合外力为。

（1）、你能进一步创设情景，使螺线管中产生感应电流，并继续进行猜想

吗？试试看，再看看（2）(3)题创设的情景和猜想过程与你有何不同。

你也可以不做本小题，直接做（2）(3)题就行了。

（面向全体，充分考虑个体差异，使人人得到最佳发展）

（2）、闭合螺线管固定正对着磁铁。当磁铁以初速v 0向左自由滑动时，穿

过线圈的磁通量变 ，线圈内产生感应电流，电磁能增加。这时磁铁所受合外

力还等于零吗？根据能量 定律，我们猜想：磁铁的 能转化为线圈的 能，速度变 ；即磁铁做 速运动，磁铁受到螺线管的作用力向 ， （选填“阻碍”或“帮助”）磁铁的运动。根据同名磁极互相 ，异名磁极

互相 ，螺线管左端是 极。即穿过线圈的磁通量变 时，感应电

流在线圈内的磁场方向和原磁场方向相 。由此，根据安培定则，线圈内感

应电流的方向为 。你能看着图（不看文字），复述这个分析过程吗？如

果不能，要重做本题。

(3)、请你看着图，模仿题（2）的分析过程猜想（如果不能，再复述上

面的分析过程）：

当磁铁以初速v 0向右自由滑动时，磁铁受到螺线管的作用力向

， （选填“阻碍”或“帮助”）磁铁的运动，线圈内感应电流的磁场方N S G

向为；即穿过线圈的磁通量变时，感应电流在线圈内的磁场方向和原磁场方向相。

你能列表认真归纳2---3题的结论吗？对感应电流的方向由哪些因素决定，遵循什么规律，你的猜想是怎样的呢？先说说，再填空(使学生有独立思考空间，逐步学会自己小结，不断提高归纳能力，养成良好习惯)：

穿过闭合回路的磁通量变少，感应电流在回路内的磁场方向和原磁场方向相，感应电流的磁场（选填“有助于”或“阻碍了”）磁通量减少；穿过闭合回路的磁通量变多，感应电流在回路内的磁场方向和原磁场方向相，感应电流的磁场（填“有助于”或“阻碍了”）磁通量的增加。知道感应电流的磁场方向，根据定则，可确定回路内感应电流方向。

4、你有不清楚的地方吗？别着急，和同伴讨论一下呀。（引导鼓励同学合作

学习）

你终于完成了你的猜想，祝贺你！回忆整个猜想过程，你认为应该如何提出猜想？（让学生学会反思，促进学生成长）在下个探究实验中，你能独立进行猜想吗？下次试试看！对了，别忘了帮助有困难的同学。

（这里，猜想过程就是理论探究过程。巧妙创设物理情景，精心设计练习引导学生进行科学猜想，感受科学研究的方法，既培养学生的猜想能力，又为制定切实可行的实验方案和理解掌握楞次定律奠定良好基础。这是本案例的突出亮点）

5、为了验证你的猜想，你准备：

(1)、用什么实验方法？它依据什么原理？

(2)、使用怎样的装置，需要哪些实验器材？

(3)、怎样设计你的实验步骤？

(4)、注意观察哪些现象？记录哪些数据或结果？如何设计表格?

如果有困难，请回忆“科学探究——感应电流产生的条件”的实验过程，

或查找资料，或和同伴讨论。（针对难点，适时给予方法上的指导，帮助有困难同学）

6、把你的想法变成具体的实验方案。（如果很难完成题5、题6，可以先认真阅读课本第24—25页，再重做这两题）

(让学生自己制定实验方案，使他们得到一种科学探索的体验，感受探索的艰辛，体验成功的喜悦，充分体现以学生为本的理念)

7、认真阅读课本第24—25页，把你的实验方案和课本比较：你有哪些收获呢？你的实验方案有什么优点和缺点？你认为实验方案应包含那几方面的内容，设计实验方案时应该注意什么问题？（先独立设计实验方案，再带着问题看课本，比直接看课本好多了：既学到科学方法，又培养创新能力，学习过程变成再创造的过程）下次实验，你能独立设计实验方案吗？下次试试看！对了，别忘了帮助有困难的同学。修改完善你的实验方案，和周围的同伴分享彼此的收获。（学生的知识经验，也是重要的课程资源）晚上可要按时把这次作业交给科代表。

（二）、课堂教学（安排在下午第三节课进行，喜欢实验或实验能力差的学生可以延长到第四节：教学时间的安排，也要关注个体差异，使人人都有最佳发展；上午第四节课后，科代表发回作业，发下本次实验要求及实验练习）

1、教师根据作业检查结果提出问题（用多媒体展示），引导全班讨论，或让学生4人一组先讨论后再分别和其他同学讨论（设计实验方案是难点，也是实验能否成功的前提。因此，重点讨论作业第5、第6题），然后修改完善实验方案。还有困难的小组应及时问老师。(本过程需要10分钟左右)

2、学生4人一组按照实验方案进行实验和收集数据（如果方案和课本不同，最好先按课本进行，然后再按自己的进行）：先合作完成，再单独操作一遍；教师在此过程中巡视，着重从以下几方面给予指导（本次实验操作难度小，少数同学有困难，依靠同伴互助也会顺利完成实验；老师在关注全班的同时，应给这

些同学更多的鼓励和关照。本过程需要15—20分钟）：

（1）注意观察电流分别从左接线柱和右接线柱流入电流表时指针的偏转方向，并做好记录。

（2）注意观察螺线管上漆包线的绕向,并画入课本第24页图2—4中。

（3）边认真观察，边如实记录。特别要注意：原磁场方向、磁通量的变化情况和电流表指针的偏转方向一定要同步记录。

3、（1）老师适时温馨提示：如果你所在的小组不知如何入手，可以请求帮助，也可以分开和其他小组合作。众人拾柴火焰高嘛。如果你顺利完成实验，别忘了帮助同学。给予真的会让人很开心！而且，谁都需要别人帮助呀！(适时引导鼓励同学交流合作，互相帮助)

（2）在基础差的班，老师可适时考虑让一、两个已顺利完成实验的同学在视频展示台下重做实验，给有困难的同学示范。

4、做完实验后，4人一组，一起讨论完成以下练习(精心设计以下练习，引导学生分析实验结果，完成实验报告。本过程需要10分钟以上）。下第四节课前交：

同学们每思考一个问题时，都要先用纸盖住“？”或“：”后面的内容；一起讨论后再往下看。（尽量给学生创造独立思考的空间，促进学生最大发展）

（1）、你已做完了实验，想一想，接着要做什么呢？还记得吗？

对，分析论证你们的实验数据。认真比较记录表中的实验数据，你对实验数据的分析论证是：

当线圈内的磁通量增加时，线圈内感应电流的磁场方向和原磁场方向相，感应电流的磁场（选填“有助于”或“阻碍了”）磁通量的增加。

当线圈内的磁通量减少时，线圈内感应电流的磁场方向和原磁场方向相，感应电流的磁场（选填“有助于”或“阻碍了”）磁通量减少。

实验结论要尽量简洁，你能否把上面两条结论进一步概括成一句话呢？说说看，看谁讲

得好，然后再填空（提示：磁通量的“增加”或“减少”都是讲磁通量的；引起感应电流的原因是）：

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要引起感应电流的

这就是楞次定律。（引导学生分析论证，归纳结论，既培养学生分析归纳能力，又

使学生享受成功的喜悦）

（2）做完分析论证，接着再做什么呢？

对，就是对实验结果进行评估：

你的猜想得到验证了吗？如何改进你的探究方案？…

（3）现在，请你思考并和同伴讨论下面问题；根据讨论结果，完成你的实验探究报告。

①对感应电流的方向由哪些因素决定，遵循什么规律，你的猜想是。②为验证你的猜想，你选用的实验方法是，依据的实验原理是。③你所用的实验装置及器材是。

④你的实验步骤是。⑤分析论证你的实验记录，得出的结论是。⑥你对实验结果的评估是。⑦小组讨论：本次探究实验报告应包含的内容有。

（4）至此，你完成了探究感应电流方向的整个过程。你真棒！你能简单回忆一下你经历了哪些过程吗？你有哪些收获和感悟呢？（引导学生反思，促进学生成长）在哪些方面，你还需要继续努力?认真想想你还会发现，每个同伴都有许多值得你学习的地方。你想到了吗？把你的发现告诉你的同伴，你会得到很多惊喜。不信？试试看！（引导学生学会对自己和他人做出积极

正确的评价，互相学习，互相鼓励，共同进步。）

七、教学设计与反思

本节教学设计，巧妙创设由运动引起磁通量变化产生感应电流的物理情景，

精心设计练习，引导学生通过交流合作的方式，自主进行科学猜想，制定实验

方案，完成实验操作，收集实验数据，进行论证评估，最后完成实验报告，完

整地经历了科学探究的全过程，让学生在探究中体验知识获得的过程与方法，

学习科学探究的方法与精神，感受探索的艰辛与喜悦；使他们的学习潜能得到

充分发挥，促进了学生各种能力的培养以及知识与技能、过程与方法、和情感

态度与价值观的和谐发展。整个探究过程都是学生（在老师引导下）通过交流合作

的方式自主完成的，强化了以“教学生会学习”为中心的学习行为，构建了以

学生为中心和以独立学习活动为基础的现代课堂教学模式。这是本案例的特点

之一。其中，巧妙创设物理情景，精心设计练习，引导学生通过交流合作的方

式，自主进行科学猜想，既培养学生的猜想能力，提高学生分析问题、解决问

题的能力，又为制定切实可行的实验方案和理解掌握楞次定律奠定良好基础。这是本案例的特点之二。整个设计始终面向全体，充分考虑学生个体差异，使人人都有最佳发展，这是本案例的特点之三。创造性重组教材，使创设的物理情景，精心设计的练习及学生制定的方案成为课程资源的重要组成部分，是本案例的特点之四。

本案例在我们任教班级中使用取得良好教学效果，但在自学能力、交流合作能力差的班级中使用时，预习性练习需要在老师指导下才能顺利完成。