探究电磁感应的条件

探究电磁感应的条件

教材分析

在《磁场》一章中，奥斯特的发现说明了电能产生磁，而在《电磁感应》一章中，法拉第的发现说明磁能产生电，揭示了磁和电之间的联系，为人类从蒸汽时代进入电气时代奠定了基础，具有划时代的意义。

电磁感应的教学，具有典型的科学思维方法训练的教育意义。在探索“磁生电”的艰苦过程中，观察与思考，发现问题与假设，假设与猜想，实验与探究，实验与分析，实验归纳法等等都得到了充分的体现。因此，学好本节，对学生来说，可谓意义深远。

教学目标

知识与技能方面

（1）知道探究实验所需的器材，能设计实验步骤和表格，并记录实验现象。

（2）通过实验，理解感应电流的产生条件，总结实验规律。

（3）知道磁通量的概念。

过程与方法方面

（1）探究磁生电的条件，理解电和磁之间的联系。

（2）通过小组活动，培养实验设计、电路设计能力，学会分类与归纳方法，培养抽象、归纳能力。

（3）培养运用物理规律解决实际问题的能力及知识迁移能力。

情感、态度与价值观方面

（1）培养学生科学探索的欲望。

（2）认识自然现象之间是相互联系的，认识物理学对科技进步，对文化、经济和社会发展的影响。

教学重点、难点

重点

（1）产生感应电流的条件。

（2）磁通量的概念。

难点

（1）培养学生设计实验的能力。

（2）在实验中归纳产生感应电流的条件。

教学设计思想

（1）采用以学生自主构建知识为主线，学生理解、体验、感悟为基础，充分发挥学生主动性的实验探究教学。

本案例以录音机播放优美音乐引入新课，用法拉第根据“电生磁”产生“磁生电”的设想，引发学生的思维张力，产生探究的欲望，鼓励学生大胆设计，勇于尝试。通过设计多种方法产生感应电流，使学生由衷地感到成功的喜悦。通过实验，引导学生

讨论交流，得出产生感应电流的条件，再引出磁通量的概念，用多媒体演示磁通量的变化，促使学生认知结构的形成。

学生自主地进行实验探究，获得亲身经历和感性认识，通过小组交流、讨论分析，抽象出结论，体现了科学探究的一般过程：设想——实验探究——实验结论——应用。让学生在经历中感悟科学探究的一般方法，提高学生的科学素养。

（2）利用物理学史开展探究教学，是本案例的又一特色。

引导学生沿着物理学家的足迹，利用物理学史进行科学探究，有利于学生深刻理解物理概念和规律，纠正错误观念；有利于认识实验在物理学中的地位和作用；有利于对学生进行科学方法的教育。无论是法拉第十年的艰辛探索，还是科拉顿的失之交臂，都说明了任何发现都是人们艰苦探索的结果，这都有利于培养学生艰苦探索的意志和坚忍不拔的科学精神。

教学方法

利用物理学史进行自主学习的实验探究。

教学资源

多媒体教室，实验室，课本中规定的实验器材，多媒体电子课件等。

教学过程

一、音乐情境，导入新课

情境：用磁带录音机播一小段优美的音乐，并配合电脑动画展示过程如图1。

录音机录音时磁带被磁化，形成按声音振动规律排列的一系列小磁体。放音机的磁头是一个带铁芯的线圈，当磁带从磁头边滑过时，磁头线圈就会感应出按小磁体排列规律变化的电流，放音机将磁头感应出的变化电流放大，推动喇叭振动，就放出了美妙的音乐！那么磁头为什么能“磁生电”呢？我们今天的课题就是要探究电磁感应的条件。

二、学生活动，寻找产生电磁感应的方法

1 演示法拉第的失败实验

方案一 1824年12月，法拉第把绕在磁铁上的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路（图2），没有发现电流。

方案二 1825年11月，法拉第将含有电流表的导线回路放在另一通电回路附近，期望会改变导线中的电流大小。

实验结果，显示没有发生任何效应。

2 猜想与假设

猜想一下实验失败的可能因素：电能“生”磁，只是电磁运动的一个方面，从另一方面思考，“磁生电”的运动规律是否有其特殊性呢？回忆奥斯特实验，发现电流恒定，但实质上它是由导体中的运动电荷形成的。那么，上述“磁生电”实验只是把导线绕在磁铁上，在恒定磁场中，导线和磁场都处于静态，“运动

电荷”——电流从何而来呢？或许“磁生电”不是在静态中产生的。

法拉第用了十年的时间，终于发现电磁感应现象。今天我们就循着科学家的足迹，通过实验探索、科学归纳概括的方法来认识这一重要的现象，总结产生感应电流的条件。

3 学生互动，实验探究

每组学生的桌上有一张纸，列出的是各自桌上的器材和实验要求，注意前后桌的器材是不一样的（各小组纸上内容如下图4）。

分组1 实验器材：导线、灵敏电流计、自制线圈、马蹄形磁铁。要求：用所给实验器材产生感应电流。

分组2 实验器材：导线、线圈、条形磁铁、灵敏电流计

要求：用所给实验器材产生感应电流，并根据实际电路，画实物连接图。

分组3 实验器材：滑动变阻器、学生电源、开关、带铁芯的线圈A、导线、灵敏电流计、线圈B、条形磁铁。要求：用所给实验器材产生感应电流，并根据实际电路，画实物连接图。

根据纸上要求得到感应电流后，前后左右的同学相互交流实验情况并交换位置完成其他组的实验。

学生活动后，各组选派代表向全体同学现场展示操作过程，介绍实验情况及实验结果。

分组实验一导线与电流计组成闭合电路（图5），使线圈在磁铁两极间运动或翻转。

分组实验二线圈与电流计组成闭合电路（图6），条形磁铁N极插入或拔出线圈的瞬间，或条形磁铁S极插入或拔出线圈的瞬间。

分组实验三带铁芯的A线圈放在线圈B中，线圈A与电池、开关、滑动变阻器组成串联电路，线圈B两端接电流表（图7）。当线圈A电路的开关闭合或断开的瞬间，或者接通线圈A电路后，用变阻器改变A线圈电路中电流大小时。

上述操作都可看到电流计指针发生偏转。

教师演示：在分组实验三中，变阻器连接在灵敏电流计的回路中，改变滑动变阻器阻值，观察电流计指针偏转情况。（结论：指针不动）

说明：让学生充分利用桌上的大量的实验器材，自行设计实验并动手实践，努力尝试，看看“你能获得感应电流吗？”这是一个无序的过程，但又恰恰是学生参与的开始。

三、探究产生感应电流的条件

1 异中求同，分析、讨论产生感应电流的条件

学生结合实验，总结产生电磁感应的条件，可能有的学生说是磁场变化引起（依据条形磁铁的上下运动，使线圈回路中的磁