高中物理《楞次定律》 教案22

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111 楞次定律的教學設計 湖南湘鄉(xiāng)東山學校 潘志威 一、教學目標 (1)知識與技能 理解楞次定律的含義，并能應用它判斷感應電流的方向. (2)過程與方法 讓學生親歷探究楞次定律的過程，掌握猜想、實驗、分析、比較、歸納、概括、總結規(guī)律的科學研究方法;在分析多變的實驗現(xiàn)象的基礎上，尋找感應電流的方向與原磁場的方向、磁通量的變化三者之間的關系，從中訓練學生的邏輯思維能力。 (3)情感態(tài)度與價值觀 讓學生在實驗基礎上分析概括出楞次定律，從而啟示學生不但要重視實驗，更要重視對實驗現(xiàn)象和本質屬性之間因果關系的分析。 二、教學重點與難點 (1)重點:理解楞次定律的物理意義并能應用它判斷感應電流的方向. (2)難點:分析多變的實驗現(xiàn)象，概括出楞次定律. 三、教學媒體 計算機、投影儀、探究楞次定律的實驗裝置 四、教學過程 (一)創(chuàng)設情境，提出探究課題 【事件1】復習產(chǎn)生感應電流的條件，同時利用多媒體模擬產(chǎn)生感應電流的兩個實驗，電路如圖1和圖2所示，進而提出問題:它們的感應電流的方向如何判斷呢? 【事件2】學生利用右手定則很容易判斷圖1中電流的方向，但是對圖2中電流方向的判定學生感到困惑。 【事件3】教師引導學生認識右手定則的局限性，同時提出探究課題:探究具有普遍意義的判斷感應電流方向的方法。 【教學設計說明】通過演示實驗，為學生創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生的求知欲。 (二)探索研究 1.提出問題 【事件4】學生從自己感到困惑的問題開始探究，按圖2所示連接電路親自實驗，分別將磁鐵N極和s極插入線圈、拔出線圈，觀察電流表指針的偏轉方向，加深對感應電流方向的感性認識，同時提出問題:感應電流的方向與哪些因素有關? 2.猜想和假設 【事件5】引導學生根據(jù)已有的知識及實驗中所觀察到的實驗現(xiàn)象進行分析，對決定感應電流方向的因素提出猜想，師生共同討論，對提出的各種猜想進行分析、篩選、合并、歸納，總結出與感應電流方向有關的因素可能有兩個:磁通量的變化及原磁場方向。 【教學設計說明】教師不僅要引導學生依據(jù)所觀察到的現(xiàn)象和已有知識經(jīng)驗提出猜想，還應要求學生分析其合理性。 3.設計實驗 【事件6】教師給學生提供以下實驗器材:原、副線圈，零刻度在中央的電流表，條形磁鐵，電源(電池組)，電健，導線等。 【事件7】學生根據(jù)已經(jīng)掌握的探究電磁感應的產(chǎn)生條件的經(jīng)驗和知識技能，很容易形成兩種實驗方案:A組實驗電路如圖2所示，B組實驗電路如圖3所示。同類實驗的小組間通過討論，完善實驗方案，并設計出實驗現(xiàn)象記錄表。 【教學設計說明】由于學生已經(jīng)具有探究電磁感應現(xiàn)象的產(chǎn)生條件的經(jīng)驗，能夠獨立設計實驗方案，所以教師僅幫助學生完善實驗方案即可. 4.進行實驗與收集證據(jù) 【事件8】為使學生有效地記錄實驗現(xiàn)象，實驗前教師提出問題:在今天的實驗操作過程中，如何確定感應電流的方向?繼而，教師引導學生認識到在實驗中需要用電流表判斷感應電流的方向，因此，實驗前需要首先確定出電流方向跟電流表指針偏轉方向之間的關系，進而通過實驗來確定. 【教學設計說明】新課程提倡探究學習，但并不是要求事事都由學生獨立探究，尤其是在時間有限的課堂內(nèi)，有些輔助性的知識和方法可以由教師直接告訴學生. 【事件9】學生根據(jù)最終形成的實驗方案進行實驗，收集數(shù)據(jù)，研究感應電流的方向與哪些因素有關。實驗操作:A組分別將條形磁鐵的N極、S極插入線圈、拔出線圈，觀察電流表的指針偏轉方向;B組將電鍵閉合、斷開，或左右移動滑線變阻器的觸頭，觀察電流表的指針偏轉方向，記錄感應電流的方向，再將電源的正、負極反過來，重復上述實驗過程.A, B組實驗現(xiàn)象記錄分別見附錄二中的表2和表3,(在學生記錄實驗現(xiàn)象時，教師需要根據(jù)學生的記錄情況，及時幫助學生修正觀察表，確保學生準確而全面地記錄有關信.息。) 5.分析與論證 【事件10】學生分析多變的實驗現(xiàn)象，尋找I感方向與B原方向、Φ變化之間的關系。A組同學難以找出上述關系，B組同學也不能找出它們之間的直接關系，但容易發(fā)現(xiàn)I感與Φ變化和I原之間的關系，即Φ增加時，I感與I 原反向，Φ減小時，I原與I感，同向. 【事件11】教師借助B組同學發(fā)現(xiàn)的I感與I原及Φ變化之間的關系，啟發(fā)學生尋找同類物理量間的方向關系更容易，從而把學生的研究思路從尋找I感方向與B原方向、Φ變化之間的關系引導到尋找B感方向與B原方向、Φ變化之間的關系上來。同時要求學生在記錄表中補充B感方向一欄，并將學生修改完善的實驗現(xiàn)象記錄表用多媒體展示出來，便于學生分析和交流討論。 表2 A組實驗現(xiàn)象記錄表 磁鐵運動情況 N極插入 N極拔出 S極插入 S極拔出 I感方向 逆時針 順時針 順時針 逆時針 Φ變化 增 減 增 減 B原方向 向下 向下 向上 向上 B感方向 向上 向下 向下 向上 表3 B組實驗現(xiàn)象記錄表 I原 順時針，通電或變阻器右移 順時針，斷電或變阻器左移 逆時針，通電或變阻器右移 逆時針，斷電或變阻器左移 I感方向 逆時針 順時針 順時針 逆時針 Φ變化 增 減 增 減 B原方向 向下 向下 向上 向上 B感方向 向上 向下 向下 向上 【事件12】此時，A, B兩組同學都很容易發(fā)現(xiàn)。增加時，B感與B原反向;Φ減小時，B感與B原同向. 【教學設計說明】當學生面對多變的實驗現(xiàn)象感到迷惑，抓不到本質時，教師應該將其研究思路引領到正確的方向上來.本研究中，將思路從尋找I感方向與B原方向、Φ變化之間的關系轉移到尋找感方向與B原方向、Φ變化之間的關系上來，是分析論證得出結論的關健. 【事件13】引導學生深入分析上述關系一一“增則反，減則同”，且用“阻礙”二字將磁通量“增加”和“減小”兩種情況下感應電流方向的描述統(tǒng)一起來，進而概括出楞次定律的內(nèi)容:感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化. (三)深化理解 【事件14】引導學生從不同角度理解“阻礙”的含義: (1)從感應電流磁場方向與原磁場方向的關系理解“阻礙”的含義:“增則反，減則同”。 (2)從磁鐵與線圈相對運動的角度理解“阻礙”的含義:磁鐵與感應電流間的相互作用力總是阻礙它們間的相對運動，即“來則拒、去則留”。 (3)從能量轉化與守恒的角度理解“阻礙”的含義:通過“阻礙”作用，把其它形式的能轉化為電能，“阻礙”反映了楞次定律與能量守恒定律從本質上是一致的。 【教學設計說明】引導學生從多個角度認識楞次定律，不僅可以加深學生對定律的理解，還有助于培養(yǎng)學生從多個角度分析問題的能力。 (四)學以致用 【事件15】學生觀察下列演示實驗，并解釋實驗現(xiàn)象。 實驗裝置如圖4所示，鐵架臺上掛一個布娃娃，在娃娃的底部裝有一塊磁鐵，其下方有一銘板.反復將鋁板從娃娃下面迅速抽出、插入。 學生交流討論，解釋實驗現(xiàn)象:銘板抽出或插入時，由于穿過它的磁通量發(fā)生了變化，鋁板內(nèi)產(chǎn)生了感應電流.由楞次定律知，娃娃底部的磁鐵與鋁板內(nèi)感應電流間的相互作用力總是阻礙它們間的相對運動，從而導致娃娃隨鋁板一起運動，且運動方向一致。 【事件16】學生完成以下練習，學會應用楞次定律判斷感應電流的方向。 (1)如圖5所示，讓閉合線圈abcd由位置I通過一個勻強磁場運動到位置II，線圈在運動過程中，什么時候有感應電流產(chǎn)生?感應電流的方向如何? (2)如圖6所示，試判斷線圈中感應電流的方向。 【事件17】針對學生存在的問題進行講解，然后讓學生歸納出應用楞次定律判斷感應電流方向的一般步驟。 (1)確定原磁場的方向; (2)確定原磁場的磁通量是增加還是減少; (3)根據(jù)感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化確定感應電流的磁場方向; (4)應用安培定則確定感應電流的方向. 【教學設計說明】學生在練習的基礎上，自己總結解題方法和步驟，突出了學生的主體地位，發(fā)揮了學生的主動性. 五、總結 這一教學設計注重讓學生親歷楞次定律的探究過程，并根據(jù)楞次定律的內(nèi)容特點和學生的能力水平重點突出了科學探究的兩個要素:收集證據(jù)、分析與論證.這不僅可以使學生在時間有限的課堂內(nèi)順利完成探究學習任務，而且有利于培養(yǎng)學生在觀察、實驗的基礎上，分析、概括物理規(guī)律的能力，并從中學會歸納法、列表法、比較法等科學研究方法。 111