探究感应电流的产生条件(教案)

探究感应电流的产生条件
教学目标：
1、经历感应电流产生条件的探究活动，提高学生的分析、论证
能力；
2、观察各种实验现象，学生学会通过现象，分析、归纳事物本
质特征的科学思想方法，认识实验观察能力与逻辑思维能力
在科学探究过程中的重要作用；
3、观察电磁感应现象，理解并得出产生感应电流的条件；
4、会运用感应电流产生条件判断线圈中是否有感应电流。

教学重难点：
学生体会实验过程，观察实验现象，并从纷繁的表象中分析出本质的规律，培养其探索的能力。

教学方法：
角色扮演，演示实验，分组实验，动画模拟，分析对比总结
引入：
法拉第（老师饰）登场，简单介绍工业发展背景（播放工业革命影响资料），预期将来用电状况规模前景，表达对已有生电方法的不满意，迫切期望能找到一种能大规模生电的方法。

回顾1820年奥斯特实验——〉电能生磁，引出问题——〉磁是否也能生电？
我能否探索一下磁生电的问题呢？
开始摆弄桌面上各种器材，同时做出一次次失败的摸样，以示实验探索的曲折和不易。

（旁白：在经历了一次次失败的九年后，有一天，法拉第又尝试了一种器材的连接组合方式，也许可以产生电流，也许这又是许多失败实验中普通的一次而已……）
播放实验一的PPT
实验一、
（介绍：如图连接装置，假如我让磁体不动，我要怎样移动AB棒，才可能有电流产生呢？上下运动？前后运动？左右运动？如果有人能帮帮我该多好阿！）
引导学生开始做实验。

学生普遍得到现象后发问：刚才我是怎么运动AB棒，才得到电流的呢？
AB棒静止——〉无电流
上下动？——〉无电流左右动？——〉无电流
前后动？——〉有电流斜向上斜向下动？——〉有电流
旋转运动？——〉有时候有（绕A或B端水平旋转），有时候没有（绕AB棒中点旋转）
总结：闭合电路的部分导线作切割磁感线运动，有时候可以能产生感应电流。

多年的努力终于开始有了回报，但还很粗糙：
1、为了真正实现人类对电的大规模应用，只知道怎样产生电流还
不够，还必须知道在能产生电流的情况下怎么样才能得到更大的感应电流？（为后面楞次定律做铺垫）
学生做实验
得到结论：切割速度越快，电流越大；切割速度越慢，电流越小。

演示flash动画实验一
（应该会有学生会说B越大，电流越大；B越小，电流越小。

演示完动画后可乘此机会接过这句话——）
师：刚才有个声音说I除了与切割速度有关外，可能还与B有关，那么我该怎么去研究I与B和v各自的关系呢？
生：控制变量法。

师：这个方法从来没听说过，不过倒是个很好的方法，也许会对我以后的研究产生一些启示，应当好好重视这种方法。

2、得出的结论是：导体切割磁感线“有时候”能产生感应电流，“有时候”不能产生感应电流，看来“切割磁感线”并非产生感应电流的本质原因，虽然经历了无数次的失败，虽然已有了重大突破，但作为一个负责任的研究者，这样的研究成果是不能发表宣布的，我还要继续探索磁生电的本质原因！
法拉第又开始了新的探索，又是一次次的失败，有一天他想到
了“控制变量法”——上次是控制磁体不动电路动；能不能控制电路不动而磁体动呢？——再次漫长的尝试实验，多次的失败，一年后的一天，他突然想到电路一定得是单根电线围成一圈吗？能不能把导线绕成很多圈呢？
播放实验二的PPT
实验二、
（介绍：如图连接电路，法拉第想：如果线圈电路不动，磁体插入线圈、抽出线圈会有什么现象呢？他很期待实验结果）
引导学生开始做实验。

学生得出实验结论，填写在PPT表格上。

会发现N极插入与S极抽出电流流向相同，S极插入与N极抽出电流流向相同；磁体运动速度越快，电流越大，磁体运动速度越慢，电流越小（为后面楞次定律做铺垫）；
演示flash动画实验二
师：我们发现磁体插入或抽出线圈的快慢，影响的只是感应电流的大小，并不影响感应电流的有无，怎么就能产生感应电流？
生：磁体插入或抽出线圈过程中。

再次有了重大突破后，法拉第开始总结反思前两次成功的实验：重新演示实验一、实验二flash动画
实验一、棒不动——〉没有感应电流
棒切割磁感线运动——〉有的情况下有感应电流实验二、磁体不动——〉没有感应电流
磁体插入或抽出线圈运动过程中——〉有感应电流也就是说，要能产生感应电流，闭合回路中很有可能必须有某种“变化”！实验一是磁场不动电路动，实验二是电路不动磁场动，一定得是这种机械运动的“变化”吗？要是磁场和电路都不动，纯粹的磁
场“变化”呢？他很激动，于是他紧接着设计了另一个实验：
播放实验三的PPT
实验三、
（介绍：小线圈连接电源和滑动变阻器，形成一个可调磁场的电磁铁，插入大线圈中不动，大线圈与灵敏电流计连接）
师：大小线圈都不动，怎么样才能改变磁场？
生：改变电流。

引导学生开始实验，
学生实验完成后，将观察到的现象填入PPT表格中。

产生感应电流取得成功，印证了“变化”在感应电流的产生中的必要性——那么我们就一定要思考一下究竟是“什么的变化”：
实验一中切割磁感线运动有的情况下不能产生感应电流，而实验三中线圈都没动只改变磁场却产生了感应电流，说明这种“变化”肯定不是机械的运动。

播放总结性的PPT，引导学生思考总结：
能产生感应电流的：有的是B不变S在变，有的是B改变而S不变
不能产生感应电流的：一定是B和S都不变
由此可知：这种“变化”因该是B和S的变化，而与B和S都有关的一个物理量是磁通量Ф=BS。

从而得出结论：（播放PPT）
只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产
生。

结论：
1、产生I感的条件
①电路闭合
②穿过闭合电路的Φ发生改变
2、I感的大小与Φ变化的快慢有关
3、有Φ变化而电路断开时
电路中有E感,无I感——电磁感应现象
如果这个结论正确的话，能否找几个例子验证一下呢？
（播放PPT例题，学生判断）
法拉第发言：我经历了十年时间，而你们只过了40分钟，是因为你们看到的都是我成功的闪亮瞬间和变白的头发，后面漫长的无数次失败过程是你们没有看到的。

所以如果你要想成为一名科学家，希望你不要急功近利，要有多年不出成果的心理准备；如果你以后成为了一名政策制定者，希望你不要急功近利，要能允许科学家们多年不出成果；如果你成为了一名商人，希望你不要急功近利，不要三聚氰胺地沟油，要扎扎实实做好商品的质量；如果你就是位普通的公民，希望你不要急功近利，踏踏实实干好自己的每一项工作。

演出情景剧：
一个商人登场
商：你好，法拉第先生，我听说你对磁和电方面研究了很久，现在我倒想考考你：我有三个纸盒子，里面分别装有一条磁铁，一条铁棒和一块石头，根据我过去学的知识我已经有了方法能鉴别出哪块是磁体了，你能否用你的方法把磁铁鉴别出来呢？
法：让我想一想。

学生思考，哪些方法可以鉴别。

（可能方法，1、悬挂做成指南针指南北；2、拿铁块分别靠近三个纸
盒看吸引情况；3、拿磁铁同一极去靠近纸盒的两端，看吸引排斥情况；4、电磁感应方法，拿线圈快速靠近远离纸盒，看有无电
流）
商：好吧，就算你能鉴别出来，但是我还是不明白，您花了这么多年，投入这么多的金钱，就只在一圈儿电线里搞出了一点电流，不能吃不能穿，我们的车有马来拉，轮船火车和工厂里的机器都有瓦特先生发明的蒸汽机。

我看不到你这个东西的前景，它有什么用？
法：人们觉得某种东西没有用是因为人们还不知道它有用，等到知道它有用的时候再来研究就已经晚了。

你们追求的是眼前的利益，科学家关注的是将来的利益。

（演示手摇式发电机，灯泡发光。

学生阐述其原理，展望其
未来）
对了，先生您是卖衣服的商人，我听说你店里常有衣服被偷，
从刚才纸盒里找磁铁的原理中我倒是想到了一种衣服被偷出门
的时候能自动报警的装置，您要不要听听是怎么回事？
商：如果能行的话，那真是太好了！
（学生思考怎样可实现被偷衣服出门的时候，自动报警）
商：啊！原来真的可以自动报警啊！我很愿意购买你的这种报警装置！
我相信两百年后所有商场门口都会安装你这个装置的！
法：现在您知道科研的超前投入和研究的意义了吧。

其实我想到的还不止这些，给你看一个很有意思的东西，也许您会感兴趣。

（演示电磁铁通交流电使铝环悬浮）
商：居然能悬浮在空中！您是怎么做到的？！
（学生思考）
商：我是个商人，突然想到个问题，一个铝环悬浮没用，您说如果能使很多个铝环悬浮，再在这些悬浮的铝环上按上车厢和座椅，人不就
可以在空中悬浮旅行了吗？！
（播放磁悬浮列车影像）
法：您真是太有才了！我很多时候都只想到研究原理，往往忽略了应用，看来科学家和商人需要很好的合作才能服务人类啊！
商：的确如此！以后我一定会经常来拜访您的，法拉第先生！
法：随时欢迎！如果您不介意的话，我还想向您展示一个电磁感应的东西。

商：好的。

（用金属探测器在商人身上找到一把小刀）
商：您是怎么知道我身上有小刀的？！
法：您如果想知道原因，下次您来的时候我会详细告诉你的！
商：好！非常感谢！
下课。