《电磁感应》教材分析及教学建议

⑶楞次定律的应用
• 确定感应电流方向的一般步骤：①明确原 磁场的方向②明确穿过闭合回路的磁通量 的变化③由楞次定律确定感应电流的磁场 方向④由安培定则确定感应电流方向。
⑷楞次定律的意义
• 它是能量转化和守恒定律在电磁感应现象 中的具体体现。违反楞次定律的现象，一 定违反能的转化和守恒定律。
（五）关于右手定则的使用
五、教学建议
划时代的发现 探究电磁感应的产生条件
• ⑴学习目标 • ①了解电磁感应发现过程，体会人类探索 自然规律的科学态度与科学精神 • ②通过实验认识电磁感应产生的条件， • ③体验从实验现象中分析论证、归纳总结、 寻找结论的过程。 • ④了解电磁感应现象在生活与生产中的应 用。
教学建议
• ①划时代的发现——奥斯特梦圆磁生电，法拉第心系电生 磁 • 电磁感应的发现过程具有比较深刻的哲学内涵，也具有丰 富的情感、态度、价值观的内容，为此本节内容用了比较 多的笔墨，从奥斯特讲到法拉第，在科学足迹中，以“科 学发现的启迪”“伟大的科学家法拉第”为题介绍了科学 发现过和中的“失败、挫折与成功的关系”，同时渗透着 科学究研究具有历史继承与发展的关系。 • 本节内容重点渗透科学史的教育，在过去的教材中把它作 为阅读材料，在新课本中把它作为单列的一节，目的是对 学生进行情感态度与价值观的教育，不能认为该内容不属 于具体的物理知识而轻视对它的教学。在物理课本中有两 句经典语言：“机遇总是青睐那些有准备的头脑”“成功 属于坚持不懈的有心人”。
《电磁感应》教材分析
一、教材的地位与作用
• 本章是以初中学习过的电磁现象和高中学过的电 场、磁场知识为基础，阐述了电磁感应现象和电 磁感应的基本规律。它既是前面知识的综合和提 高，又为进一步学习交流电、电磁振荡和电磁波 打下了基础。与旧教材相比，新教材的体系有所 不同，它先讲法拉第电磁感应定律，后讲楞次定 律。这是考虑到楞次定律比较抽象，理解起来较 困难，这样安排先易后难，符合学生的接受水平。 电磁感应定律的发现，不仅在科学和实践上具有 重要意义，而且，发现定律的指导思想以及发现 过程中法拉第所表现出的科学态度、意志力，对 后人也有重要的启迪和教育；人类对电与磁的关 系的认识过程，又反映了科学发展过程的继承性、 科学家群体的巨大作用。这些也都应在教学中有 意识地、自然地渗透和体现，从而，有利于对学 生进行教育和训练。
比较内容 左手定则 右手定则 研究内容 研究磁场对电流的 研究导体切割磁感 作用力中B、F、I 线产生感应电流时B、 三者之间的方向关 V、I三者之间的方 系 向关系 共同点 拇指和其余四指垂直，并和手掌在同一 平面内，磁感线要穿入手心 不同点 四指指向电流方向，拇指指向导体运动 拇指指向受力方向 方向，四指指向感 应电流方向 因果关系 电流→运动 运动→电流
• ③课后小实验“做一做 摇绳发电”，让学 生在课后亲自动手做一做，体会发电强弱 与摇绳速度、摇绳方向之间的关系。
第二单元：法拉第电磁感应定wk.baidu.com 楞次定律 动生电动势与感生电动势
• ⑴学习目标 • ①理解法拉第电磁感应定律，并应用其进行有关 计算。 • ②知道电动机工作时存在反电动势，从能量转化 的角度认识反电动势。（不要求进行反电动势的 计算） • ③经历实验探究的过程，理解楞次定律，并从能 量守恒的角度认识楞次定律。 • ④会用楞次定律判断感应电流的方向，会用右手 定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向，
（一）关于法拉第电磁感应定律的教学
• 用类比的方法去理解E与Ф、ΔФ、 ΔФ/Δt 的关系 • 力学中，加速度的定义式a=ΔV/Δt与法拉第 电磁感应定律的表达式E=nΔФ/Δt相似，可 用类比的方法去理解。磁通量Ф→速度V， 磁通量的变化ΔФ→速度的变化ΔV，磁通量 的变化率ΔФ/Δt→速度的变化率ΔV/Δt，感 应电动势E→加速度a。
（一）关于法拉第电磁感应定律的教学
• 现教材先通过定性演示实验说明：感应电 动势的大小与穿过闭合电路磁通量的变化 快慢有关，然后说明：根据精确的定量实 验得到法拉第电磁感应定律，再根据其一 般表达式推导导体切割磁感线运动的感应 电动势的计算公式。教材的安排表明法拉 第电磁感应定律是从实验中归纳出来的， 是一个实验定律。
第三单元：自感受与互感 涡流
• • • • • ⑴学习目标 通过实验了解互感与自感现象 了解自感系数，知道自感系数的单位 了解自感现象在生产与生活中的应用 通过实验，了解涡流现象，举例说明涡流 现象在生产生活中的应用
⑵教学建议
• ①自感现象 • 自感现象是一种特殊的电磁感应现象，自感现象 有两种情况：通电自感现象和断电自感现象，自 感现象的规律符合电磁感应现象的一般规律。在 本节的教学中，要做好课本中两个实验，引导学 生认真观察。 • 分析实验现象。要提醒学生注意观察灯泡亮暗的 变化，由此来分析线圈中电流的变化，分析自感 现象的步骤为:确定线圈为对象→接通（断开）电 路时电流变化→判定感应电动势的方向→确定电 流变化快慢。要认识到产生自感现象，是导体自 身电流的变化的原因。
（一）关于法拉第电磁感应定律的教学
• 定律内容的几种表述 • 导体回路中感应电动势的大小与穿过回路 的磁通量的变化率成正比。数学表达式： ε=ndф/dt（高等学校试用教材电磁学赵凯 华） • 电路中感生电动势的大小，跟穿过这一电 路的磁通量的变化率成正比。数学表达式： ε=nΔФ/Δt（高级中学物理课本3-2）
（一）关于法拉第电磁感应定律的教学
• 对定律的理解: • 用比较的方法理解Ф、ΔФ、ΔФ/Δt的关系 • 物理量物理意义磁通量Ф: 表示某时刻或某 位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 • 磁通量的变化ΔФ: 表示某过程中穿过某一 面积的磁通量的变化的多少 • 磁通量的变化率ΔФ/Δt :表示穿过某一面积 的磁通量的变化的快慢
②探究电磁感应产生的条件
• 正确引导学生对观察三个实验的重点： • 实验一：观察闭合电路的一部分导体在磁场中运动时产生 感应电流的条件，在实验中注引导学生观察导本向上向下 和向左向右运动的不同结果，从而理解“导体作切割磁感 线运动” 的含义，只要导体的运动方向与磁感线不平行 即为切割，为推导E=BLVsinθ打下基础。 • 实验二：观察导体不动而磁铁运动时是否产生感应电流， 观察磁铁向上运动、向下运动、静止不动时，是否有感应 电流产生。让学生明白只要导体与磁铁之间发生相对运动， 闭合电路中就有感应电流产生，强调“电路中的磁场发生 变化”。 • 实验三：研究导体静止在磁场中能否产生感应电流。注意 强调两个分立的电路，在实验中让学生观察到不论是A线 圈的电路是断开还是接通，还是滑动变阻器动片的移动， 线圈B中都有感应电流产生，强调感应电流的产生是由 “闭合电路中的磁场发生变化”引起的。
• 电子感应加速器是感生电场对电子进行加 速的装置，也是感生电场应用的一个很好 的例子，应重点分析电流的方向、磁场的 方向、磁场的变化情况、感生电场的方向、 感生电场对电子的作用力的方向。
②洛伦兹力与动生电动势
• 教学中要充分发挥“思考与讨论”栏目的作用，让学生的 思维层层深入，最终得出导体两端存在电势差，即导相当 于一个电源，条件好的学校可以推导电动势的表达式，并 与第三节的结论进行比较。 • 值得研究的三个问题： • *自由电荷随导体棒运动，会受到洛伦兹力的作用，自由 电荷的合运动大致沿什么方向运动？ • *导体一直运动下去，自由电何是否一直运动下去？为什 么？ • *导体棒的哪端电势比较高？ • *如果用导线把导体棒两端连接起来，电流将沿什么方向？
（六）动生电动势与感生电动势
• 首先复习恒定电流一章中关于电动势的内容，让 学明白电路中电动势的作用实际上就是某种非静 电力对自由电荷的作用，提出问题：变化的磁场 产生感应电流，必有电动势存在，谁充当了非静 电力呢？从而提出麦克斯韦的观点：所谓非静电 力就是感生电场对自由电荷的作用力。 • 感生电场又叫涡旋电场，这种电场与静电场的共 同之处就是对电荷 有力的作用，涡旋电场与静电 场的区别在于：一是涡旋电场不是电荷激发的， 而是由变化的磁场激发的，二是涡旋电场的电场 线是闭合曲线。
三、教材结构
• 第一单元：1、划时代的发现 • 2、探究电磁感应的产生条件 • 第二单元：3、法拉第电磁感应定律 • 4、楞次定律 • 5、动生电动势与感生电动势 • 第三单元：6、自感与互感 • 7、涡流
四、教学要求
• 1、课程标准中的要求 ⑴收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索 自然规律的科学态度和科学精神。 ⑵通过实验，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应 在生活和生产中的应用。 ⑶通过探索，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 ⑷通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象 和涡流现象在生活和生产中的应用。 例2 观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理。 例3 观察家用电磁灶，了解电磁灶的结构和原理。
• 楞次定律的理解关键是理解“磁通量的变化”和 “阻碍”的含义。对“阻碍”的理解：阻碍不是 阻止，只是延缓变化，使变化得慢一些；阻碍不 是相反，感应电流的磁场可以跟原磁场方向相同 或相反，当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁 场与原磁场方向相反，当原磁场磁通量减小时， 感应电流的磁场与原磁场方向相同；阻碍具有反 抗的含义，阻碍表示反抗原磁通量的变化、阻碍 表示反抗相对运动、阻碍表示反抗线圈自身电流 的变化。
（二）用比较的方法理解:
表达式E=nΔФ/Δt与推导式E=BLVsinθ
• ⑴表达式E=nΔФ/Δt与推导式E=BLVsinθ的研 究现象不同 • ⑵E=nΔФ/Δt通常求Δt内的平均感应电动势； E=BLVsinθ既可求瞬时感应电动势，又可求 平均感应电动势。 • ⑶物理本质不同。前者不能比较线圈上各点电势 的高低，后者能比较导体上各点电势的高低 • ⑷两式的统一条件， E=ΔФ/Δt=ΔBS/Δt+BΔS/Δt =ΔBS/Δt+BLV， • ΔB/Δt=0。导线切割磁感线看作磁通量变化的特 例
（四）楞次定律及其应用
• 楞次定律的建立对于学习程度好的学生可通过实 验探究的方法进行教学，对于学习一般的学生可 采用演示和实验验证相结合的方法。先引导学生 观察实验现象：当磁铁的N极和S极移近或插入线 圈、离开或从线圈中拔出时，电流表指针的偏转。 在此基础上，来寻找确定感应电流方向的规律， 从而得出结论。分析实验现象时要突出研究对象 是线圈（闭合电路），要抓住穿过线圈的磁场方 向和磁通量变化，注意让学生分清原来磁场的方 向、原来磁场的磁通量变化、感应电流的磁场方 向及线圈的绕向。
（三）反电动势的教学
• 让学生观察演示实验和直流电动机模型，了解其 结构后，分析其工作原理，让学生了解线圈在磁 场中转动是因为受到安培力的作用，由负载与摩 擦引起的力为阻力。 • 重点引导学生讨论直流电动机的线圈转动时所产 生感应电动势及其特点，使学生从切割磁感线的 角度，了解转动的线圈会产生感应电势，这个电 动势的大小与线圈转动的快慢有关，方向与线圈 中的电流方向相反，可知感应电动势方向与原电 压方向相反，故称之为反电动势。 • 通过实验从能量转化与守恒的观点分析直流电动 机的原理，注意以下几点： • *电功与电热不一样 • *直流电动机的输入功率随负载的增大而增大 • *观察电动机起动过程中电流的变化。
二、教学重点与难点
• 本章教材以法拉第电磁感应定律为中心，进一步 揭示了电与磁之间的内在联系。它定量地给出了 感应电动势的大小的计算方法。楞次定律用磁通 量的变化给出了感应电动势方向的一般判断方法。 自感现象是电磁感应现象的特例，是为今后学习 交流电、电磁振荡打基础的内容。因此本章的重 点是法拉第电磁感应定律、楞次定律。 • 法拉第电磁感应定律与前面学习过的电学、力学 知识联系紧密，如何应用法拉第电磁感应定律是 本章的难点。楞次定律涉及电与磁的复杂关系， 要求对磁通量的变化进行判断，内容抽象，操作 步骤严格，学生要有较强的抽象思维的能力、逻 辑推理的能力和空间想象能力。楞次定律是本章 的又一个难点。
（四）楞次定律及其应用
• 在此教学活动中，利用情景、协作、会话 等学习环境来激发学生学习的主动性、积 极性和创造性，从而实现对所学知识的意 义建构。体现以教师为主导、以学生为主 体、以培养能力为主线的现代教学思想。 教会学生形成规律的方法：提出问题→观 察实验→归纳、演绎→形成物理规律。
⑵楞次定律的理解