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1、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
2、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。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
3、，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。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 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。 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。 通过探索，理解楞次定律。理解法拉第电磁感应定律。 通过实验，了解自感现象和涡流现象。举例说明自感现象 和
4、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。五、教学建议 划时代的发现探究电磁感应的产生条件 学习目标 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 通过实验认识电磁感应产生的条件， 体验从实验现象中分析论证、归纳总结 、寻找结论的过程。 了解电磁感应现象在生活与生产中的应 用。教学建议 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“
5、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”。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
6、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=BLVsin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
7、的。 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：法拉第电磁感应定律楞次定律动生电动势与感生电动势 学习目标 理解法拉第电磁感应定律，并应用其进行有关 计算。 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） 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。 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 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
8、，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。（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： =nd/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 ：=n/t（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、/t的关系 物理量物理意义磁通量: 表示
9、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: 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/t :表示穿过某一面积 的磁通量的变化的快慢（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、/t 的关系 力学中，加速度的定义式a=V/t与法拉第 电磁感应定律的表达式E=n/t相似，可 用类比的方法去理解。磁通量速度V， 磁通量的变化速度的变化V，磁通量 的变化率/t速度的变化率V/t，感 应电动势E加速度a。（二）用比较的方法理解: 表达式E=n/t与推导式E=BLVsin 表达式E=n/t与推导式E=BLVsin的研究现象不同 E=n/t通常求t内
10、的平均感应电动势；E=BLVsin既可求瞬时感应电动势，又可求平均感应电动势。 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 两式的统一条件， E=/t=BS/t+BS/t=BS/t+BLV， B/t=0。导线切割磁感线看作磁通量变化的特 例（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
11、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。（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
12、 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。（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。楞次定律的理解 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
13、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。楞次定律的应用 确定感应电流方向的一般步骤：明确原 磁场的方向明确穿过闭合回路的磁通量 的变化由楞次定律确定感应电流的磁场 方向由安培定则确定感应电流方向。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比较内容 左手定则 右手定则 研究内容 研究磁场对电
14、 流的 作用力中B、F、I 三者之间的方向关 系研究导体切割磁感 线产生感应电流时 B、V、I三者之间的 方向关系 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 ，拇指指向受力方 向拇指指向导体运动 方向，四指指向感 应电流方向 因果关系 电流运动 运动电流 （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
15、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。 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。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 ？第三单元：自感受与互感涡流 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
