《物理说课的案例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理说课的案例（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物理说课的案例：涡流、电磁阻尼和电磁驱动（1） 说教学内容 本节课选自人教版物理选修3-2第四章第七节。第四章主要是围绕电磁感应现象展开的，电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它丰富了人类对电磁现象本质的理解，而且在实践中有广泛的应用。 本节课围绕涡流、电磁阻尼和电磁驱动三个核心概念展开。涡电流的产生具有多种形式，如导体的类型不同或导体与磁场之间的相对运动的方式不同，产生涡电流的机理可利用法拉第电磁感应定律解释。涡电流具有多种效应，如热效应、机械效应等。电磁阻尼和电磁驱动是涡电流的机械效应的表现形式，当导体与磁场发生相对运动时，在某些情况下只需要判明涡流所引起的机械效果，故可根据楞次定律的
2、另一种表述推知：涡电流的效果总是反抗引起涡电流的原因的，该种作用效果通过安培力的作用而实现。导体在没有外接电路的情况下能够产生呈闭合涡旋状的涡电流，这与学生的已有认识“感应电流”不一致，因此，学生对此会产生认知困难，应利用形象直观的演示实验，尽量让学生充分参与和思考。同时，在认知架构过程中强调利用微元法的思想，帮助学生形成对于涡电流的正确认识，学生在解释电磁阻尼和电磁驱动的现象中，需要综合运用电磁感应定律、楞次定律和安培力等知识进行逻辑推理，在教学过程中应基于学生的已有知识设置问题链以激发学生的思考，理解电磁阻尼和电磁驱动的本质是涡流所受到的安培力阻碍导体与磁场的运动。 本节课的内容与实际生活
3、联系紧密，在工程技术中有广泛的应用。在教学过程中应引导学生正确看待科学知识在社会、生活中的应用，形成正确的物理观和科学技术观。（二）说学情1. 说已有知识和经验 通过以前的学习，学生已经具有一定的分析和解决高中物理问题的能力。在学习本节课之前，学生已经学习了安培力，法拉第电磁感应定律和楞次定律，并掌握了按照不同的方式理解的楞次定律，因此在学习涡电流的过程中，若引导学生选择适当的研究对象，学生能够理解涡电流的本质是感应电流，但是学生对于不同情况下产生涡电流的电动势的类型存在判断困难。在实际应用中涡电流的热效应有利有弊，应引导学生正确看待物理知识在工程和生活中的应用。电磁阻尼和电磁驱动是涡电流机械
4、效应的不同表现形式，对于这两者物理本质的理解，学生在学习过程中存在困难，应通过例举、类比等方式使学生明白其本质是涡流的安培力阻碍导体与磁场的相对运动，同时理解为什么在一些情况下并不需要具体确定感应电流的方向，只需要判明感应电流所引起的机械效应的效果就可以了。2. 说学习方法和技巧 中学生具有一定的创新意识，对于自然及社会中各种现象具有浓厚的兴趣。因此在学习涡电流的过程中，可以利用涡流在生活中的实际应用，如金属探测器、真空冶炼炉等激发学生的兴趣，也能让学生体会物理与实际应用的密切联系，领略物理学的魅力。3. 说思维方式 本节课的学习内容需要学生有较高的抽象思维能力，除了合理组织教学内容外，还要关
5、注部分思维能力较弱的学生，鼓励其大胆表达自身的想法。对于大部分学生来说，应关注物理概念内涵的准确性。在电磁驱动实验探究中，鼓励学生大胆创新，养成善于论辩和批判性思维。（三）说教学重点与难点 根据教学内容和学科分析，我们可以确定：1. 教学重点：利用涡流、电磁阻尼和电磁驱动的相关知识解释物理问题和生活例子。2. 教学难点：对电磁驱动和电磁阻尼物理本质的理解。（四）说教学目标 根据2017年新一轮基础教育课程改革物理课程标准的规定，物理教学的目标在于培养学生的物理学科核心素养，根据素养的要求和本节课的内容特点阐明教学目标。31. 教学目标（1） 物理观念说出涡电流的产生条件是磁场与导体之间有相互作
6、用。能识别电磁阻尼和电磁驱动现象。会解释电磁阻尼及电磁驱动现象的物理原理。（2） 实验探究通过本节课的大量实验，体会物理概念形成中的实验方法。通过“设计驱动小车”实验，领会物理实验探究的要素与过程。（3） 科学态度与责任感应电流形成涡流成因的探究，养成质疑的态度。电磁阻尼不同形状、不同形式的实验设计，形成精益求精的科学态度。对涡电流产生效应的利弊分析，养成正确的价值观。利用涡流、电磁阻尼和电磁驱动的相关知识解释物理问题。通过涡流、电磁阻尼和电磁驱动的学习，学会关注物理知识与高新技术、日常生活之间的联系。（五）说教学方法 本节课需要学习涡电流、电磁阻尼和电磁驱动三个概念，涡电流的本质特征是感应电
7、流，而电磁阻尼和电磁驱动的本质特征是涡电流的机械效应。同时本节课与实际生活联系较为紧密，因此，本节课采取以下教学方法： 1.利用演示实验激发学生的兴趣，同时引导学生思考。借助网络平台，指导学生归纳总结涡流、电磁阻尼和电磁驱动三个概念，并呈现系列反例使学生对概念的关键属性加深认识。 2.在教学过程中，合理组织学生讨论涡电流热效应的利弊，使学生形成正确的科学技术观。同时，利用电磁驱动的原理设计开放性探究实验。在老师的指导下，让学生根据已有的知识经验对该问题设计出具体的解决方案，并与其他同学合作分享。（六）说教学程序1. 说教具学具准备 多媒体准备：本节课设置了较多的演示实验，为了使学生能更好地观察
8、实验效果，使用了实物投影仪。 教具：螺线管、铁芯、感温变色手环、电磁炉、锡箔容器、金属探测器、铜管、钕磁铁若干、铝制斜面 、铝制圆盘、圆柱磁管、铜片圈、镍质硬币若干、电磁驱动演示教具、电动机转子、铁棒若干2. 说设计思路 整个课堂教学程序设计，从知识序来看，主要围绕涡电流、电磁阻尼和电磁驱动三个概念展开。其中涡电流的产生机理是理解电磁阻尼和电磁驱动的基础。因为电磁阻尼和电磁驱动是涡电流的机械效应的表现形式，原因是涡流在磁场中受到的安培力总是阻碍导体和磁场的相对运动。涡电流除了机械效应外还有热效应。从认知序来看，本节课的学习以学生已有的认知为教学起点，其中包括安培力的概念、法拉第电磁感应定律以及
9、楞次定律的相关知识，并且学生已经学习过楞次定律的几种表述。在教学过程中围绕核心概念设计了一系列实验，根据认知序列设计由易到难的问题链，使学生更有效地实施问题解决。从教学序来看，以实验为基础，以问题为纽带，以情境为依托，遵循了从实验到理论，从生活现象到物理概念的教学规律。 根据学生特点和学习内容的分析，在不同教学环节采用不同的教学方法。在进行涡流部分的教学时，学生通过参与实验和实例分析，对于涡电流的热效应有了感性的认识，故围绕涡电流的热效应组织讨论教学从而达成问题的解决。在学生学习电磁阻尼和电磁驱动的过程中，主要采用对话式教学，实现教师、学生和文本三者的相互沟通与交流。3. 说教学流程新课导入
10、与学生共同完成金属探测器实验，激发学生的学习兴趣。 新课教学（1） 涡流涡流 复习互感的知识，并设问当线圈中的电流随时间变化时，若置于其附近的不是线圈而是导体，则导体内是否会产生感应电流？进而得出涡流的定义。并将涡流与水的旋涡做类比，加深学生对涡流的感性认识。 呼应新课导入环节中的金属探测器实验，引导学生思考利用涡流的知识解释其工作原理，同时鼓励学生发散思维，思考金属探测器的工作原理在生活中可能还有哪些应用？涡流的热效应 本环节主要演示两个实验及介绍两项技术，体验涡电流的热效应。涡电流的热效应在实际生活中有利有弊，引导学生辩证思考科学知识的应用和养成正确的科学观。 实验一，将铁芯置于通交流电的
11、螺线管中，利用感温变色材料反映铁芯温度的变化（如图1所示）。通过此实验引导学生思考涡电流的热效应。同时说明由于金属的电阻率很小，故涡电流产生的热量很大。 实验二，通过电磁炉加热锡箔容器,，使学生感受电流的热效应（如图2所示），并通过设问的方式加深学生对涡电流热效应的理解。 a.电磁炉在通交流电过程中会产生什么样的磁场？ b.在锡箔容器中会产生什么？ c.能否利用此实验解释电磁炉的加热原理？图2电磁炉实验 图1 涡流热效应实验 介绍工业中用来冶炼金属的高频感应炉，并引导学生总结归纳这种加热和冶炼方式的独特优点。 展示电动机的转子装置，说明当线圈中流过变化的电流时涡流会产生大量的热。实际应用中用相
12、互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，使涡流受到绝缘的限制，只能在薄片范围内活动，于是增加了电阻，减小了涡电流，使电能损耗降低。组织学生讨论如何看待涡电流的热效应在生活中的应用。（2） 电磁阻尼电磁阻尼 实验三是铝管实验（如图3所示）。在一根长铝管中，先后自由释放硬币和钕磁铁，学生可以观察到磁铁的下落速度明显较慢。引导学生选取铝管的任意横截面作为研究对象，利用flash演示在磁铁下落过程中通过铝管的任一横截面的磁通量变化情况（如图4所示）。并依次提问以下三个问题：a.在磁铁下落过程中，对于铝管的任一横截面来说其通过的磁通量发生了变化，故在这一横截面中能产生什么？b.处在磁场中的涡电流受到
13、什么力的作用？c.根据楞次定律的另一种表述可推断该安培力有什么作用效果？ 通过“问题”化教学内容的设计，使学生在问题解决的过程中理解电磁阻尼实验现象的物理机理。 图3 铝管实验图4 电磁阻尼原理图 实验四，改变了磁体与运动物体之间的相互关系（如图5所示）。让一位同学在老师的指导下完成实验。铜片圈在管状的磁铁上运动，可观察到铜片圈的下落速度较一般下落时慢。 铜片圈 图5 铜片圈实验 实验三与实验四展现的是管状物体的电磁阻尼现象，实验五和实验六展示的是平面物体的电磁阻尼现象，通过展示不同形状以及不同相对运动方式的电磁阻尼现象，可消除学生的思维定势。 在实验五中，组织学生分组实验，将磁铁和塑料小球同
14、时放在斜面上，通过对比实验，同学们可以观察到两个物体在斜面上滑下来的速度明显不同（如图6所示）。为了使学生更好地感受安培力阻碍相对运动的作用效果，可以让同学用磁体在铝板上滑动，体验“阻碍”。 实验六，普通圆盘转动后在摩擦力的作用下会慢慢停下来，请同学思考能否利用刚才的实验，想办法使转动着的圆盘速度迅速减慢（如图7所示）？图6 铝板斜面实验图7 铝制圆盘实验 归纳总结上述实验现象的统一规律，引导学生得出电磁阻尼现象的定义。 应用 根据实验7的现象，引导学生思考其有什么实际应用（利用电磁阻尼原理设计汽车防抱死装置）。 介绍上海中心大厦的电磁巨摆阻尼器。2014年9月，上海中心大厦的摆式电涡流调谐质
15、量阻尼器安装到位。电涡流阻尼用于做超高层建筑防风阻尼器，这在国际上还是首次。这种阻尼器改变了用质量块和吊索构成的巨型复摆，以消减由于大风引起的大楼晃动的传统做法，是电磁阻尼的高科技新应用，是我国科技工作者的创举。（3）电磁驱动演示蹄形磁铁带动铝框转动的实验（如图8所示），引导学生类比电磁驱动中安培力的作用效果，分析铝框运动的原因，从而推理得到电磁驱动的概念。利用电磁驱动的实验现象引导学生发散思维可以通过什么样的操作将图7所示实验中的圆盘转动起来。组织学生进行探究性实验，实验器材包括铝板、铁棒、磁铁，实验目的是由教师预设的，实验方案的设计、实验步骤的实施都由学生自主完成，组织学生分享交流各自的探究成果。图8 电磁驱动实验 引导学生比较电磁阻尼和电磁驱动的实验现象，从而归纳总结得到两者的物理本质。 课堂小结：本节课学习了涡电流的定义，利用涡电流的
