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楞次定律 感应电流的方向 探究性教学模式课例的教学设计

●○教学目标

1.知识与技能

(1)知道感应电流方向与感应电动势的正负(方向)有关;知道闭合电路中电流方向在外电路中从电源正极(电势高)流向负极(电势低),在内电路中从电源负极(电势低)流向正极(电势高)。

(2)知道右手定则的局限性。

(3)理解楞次定律,知道楞次定律的两个具体内容(从磁通量变化的角度、导体和磁体的相对运动的角度),知道楞次定律的物理意义(判断各种情况下感应电流或感应电动势的方向)。

2.过程与方法

(1)观察演示电磁感应动作对比实验,注意不同动作情况下电流表指针的偏转方向不同;观察演示基本电路电源正负极互换对比实验,类比预测电磁感应电路中的感应电动势也有正负极即方向。

(2)观察导体切割磁感线产生感应电流和感应电动势图片,体验运用右手定则;观察对比图片,体验疑难。

(3)观察演示实验并记录,分析──以感应电流的磁场作为中介、原磁场磁通量变化与感应电流有因果关系、感应电流与感应电流的磁场有因果关系、原磁场与感应电流的磁场间有阻碍关系──归纳。

3.情感态度与价值观

(1)体验问题,思考用磁通量变化的概念来表达确定感应电流方向的规律。

(2)参与真实记录实验现象、多角度分析和逐步明确归纳方向的过程,体会物理规律的表达因高度抽象和概括而表现出的简洁美。

●○设计思路

本节教学既是本章前面磁通量概念物理意义的深化,又是为了学习自感、互感等现象及其实际应用的基础。虽然同学们在初中已经学习了用右手定则判断导体切割磁感线产生感应电流方向的方法,也在本章的前面两节内容中体会到从磁通量、磁通量变化和磁通量变化率的角度去分析、判断和推理是否产生电磁感应现象和计算感应电动势大小的普适性;但为了深刻体会和思考从磁通量角度去探究感应电流或感应电动势方向的必要性和必然性,笔者认为有必要以不同的方式呈现前面做过的实验,既可让学生温故知新──电流表指针偏转方向、线圈绕向与闭合电路电流方向(包括内外电路电流方向)的关系,为真实记录实验数据做准备,又可分步体验问题。学生经历分析归纳得出楞次定律的过程,把内容的高度抽象和概括性与丰富具体的知觉表象组合起来而达到直感或直觉的思维,那么也就实现了了对楞次定律的意义建构,并为运用奠定了基石。

为了整合知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度的上述具体目标,结合学生和课程实际,在构思教学活动和学生活动的安排时,以探究普适和简洁的判断感应电流方向或感应电动势方向规律为线索,建构因果逻辑与知觉表象组合的整体意义为目标,为解决每个问题创设情境、明确任务,在组织交流和评价的过程中促进意义建构、分享体会。

●○教学重点、难点

1.教学重点及其教学策略:

重点:理解楞次定律中阻碍的含义。

教学策略:演示观察,先形象地真实记录,然后转化为表格记录,再形象与文本组合地分析,以规律的简洁性为追求目标,分步建构阻碍的意义;并在小结时系统归纳明确阻碍的意义。

2.教学难点及其教学策略

难点:分析──以感应电流的磁场作为中介、原磁场磁通量变化与感应电流有因果关系、感应电流与感应电流的磁场有因果关系、原磁场与感应电流的磁场间有阻碍关系──归纳。

教学策略:引入感应电流的磁场作为中介,应该有着逻辑的合理性,可以分五步:第一,从前面的学习已经知道磁通量的变化是产生感应电流(电动势)的原因,我们要探究的问题是感应电流(电动势)的方向这个结果与原因有何联系;第二,转化到表格中后,文本表达是四个,不简洁!第三,设疑──感应电流的方向与作为原因的磁场方向是否有关呢?分析后形象和文本记录磁场方向,文本表达还是四个,不能得到简洁!第四,自言自语──是否还有什么我们漏掉没有分析呢?或者我们应该主动去找一个能够作为联系的桥梁呢?感应电流是否也要产生磁场呢?它的方向呢?分析后形象和文本记录感应电流的磁场方向,文本表达简化为两个,我们希望得到更简洁的一个表达!第五,线圈的磁场相当于条形磁铁的磁场,那么,可以标出两极,分析后形象记录磁极,文本表达简化为我们期待的简洁的一个表达!至此,虽然明白了对简洁的追求,但因果逻辑的层次还不一定清楚,所以,能准确表达出来,还要明确两对因果关系,明白是第二对因果关系的果对第一对因果关系的因有阻碍!

●○教学资源

1.演示电流计、线圈、条形磁铁、干电池各一,导线两根。

2.ppt课件。

3.多媒体教学设备。

●○教学设计

教师活动

学生活动

点评

引入新课

情境0.1:一边连接演示电流计、线圈组成闭合电路,一边讲述,今天我们再次重做前面已经做过的一个实验,请同学注意我们前面不曾关注的现象。课件呈现学法指导、记录实验现象的图片和问题。

问题0.1:条形磁铁的N极移近或插入线圈,与条形磁铁的N极拔出或离开线圈,电流表指针的偏转方向相同吗?这说明了什么?

情境0.2:一边拆除线圈换成干电池,组成基本闭合电路,一边讲述,我们把线圈换成干电池,由于检流计允许通过的电流很小,我只能碰接一下,再调换干电池的正负极,同学已经注意到了指针的偏转方向不同吧!课件呈现学法指导、记录实验现象的图片和问题。

问题0.2:基本电路中,调换电源正负两极,电流表指针的偏转方向也就改变,这是为什么?我们能具体说明电流表指针什么时候向右偏转?什么时候向左偏转?我们能标出电路中电流方向?线圈相当于干电池,我们能判断出正负极吗?能标出内外电路中的电流方向吗?

情境0.3:课件呈现学法指导、前面做过的导体切割磁感线的实验图片和问题。

问题0.3:不通过实验观察,我们能知道感应电流或感应电动势的方向吗?左图中,导体AB切割磁感线产生了感应电流,我们不看电流表的指针偏转,是否能判断电路中的感应电流或感应电动势的方向?

情境0.4:课件呈现学法指导、前面做过的导体切割磁感线和改变产生磁场的电流大小而改变磁通量的实验图片和问题。

问题0.4:用右手定则我们能判断出右下图B线圈中的感应电流或感应电动势的方向吗?右边两图中产生感应电流或感应电动势的本质原因相同吗?我们可以从本质原因角度求出感应电动势的大小吗?那么,我们是否也应该从本质原因角度找到判断感应电流或感应电动势的方向的规律呢?

应答:不同,说明了电流的方向不同。

回答和交流:电池的正负极与电流表的正负接线柱接法不同。从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出指针右偏;反之左偏。能。

回答和交流:用右手定则判断,观察检流计的正负接线柱和指针偏转。

回答和交流:不能及其原因。相同,能。

学生大多没有困难,但老师不要进一步追问。

这里要组织学生交流和小结:从不同的角度说明电流表指针的偏转,如电流、电势、正负极角度;用不同的思路和方法标出内、外中的电流方向;引导学生观察检流计的正负接线柱和线圈的绕向。

该问题只有部分同学能及时地回答出来。

有些同学犹疑不答,有些同学会说出不同的原因,如:开关是闭合还是断开时?线圈的绕向?不仅要加以引导,还要质疑线圈切割磁感线了吗?有些问题只问不答。

教学过程

情境1:课件呈现学法指导、前面做过条形磁铁插入和拔出改变磁通量的实验图片和问题。

问题1: 下面我们再次做如右图所示的实验,通过实验观察记录感应电流或感应电动势的方向,然后,分析归纳判断感应电流或感应电动势方向的规律。我们操作条形磁铁的动作可以有哪些呢?

情境2:一边连接演示电流计、线圈组成闭合电路,一边讲述,我们反复重做这个实验,请同学们注意检流计的正负接线柱和线圈的绕向,还要记住四种情况下指针的偏转方向。课件呈现学法指导、条形磁铁插入和拔出改变磁通量的四种实验图片和问题。

问题2.1:我们能标出感应电流流过闭合电路的内、外电路中电流方向吗?

课件呈现学法指导、条形磁铁插入和拔出改变磁通量的四种实验图片并显示学生分析结果。

问题2.2:课件呈现──产生感应电流(电动势)的原因是什么?作为结果的感应电流及其方向与原因有什么联系呢?

情境3:课件呈现学法指导、图、表、文体现条形磁铁插入和拔出改变磁通量的四种实验图片以及学生分析结果。

问题3.1:请一位同学把图中的信息用文本表达出来并填入表中。

问题3.2:因果联系有几种表达?感应电流的方向是否与磁场方向有关?课件呈现学法指导、四种实验图片并显示学生分析结果──磁场方向。

问题3.3:自言自语──是否还有什么我们漏掉没有分析呢?或者我们应该主动去找一个能够作为联系的桥梁呢?感应电流是否也要产生磁场呢?它的方向呢?课件呈现学法指导、四种实验图片并显示学生分析结果──感应电流的磁场方向。

问题3.4:感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向有联系吗?

问题3.5:我们希望得到更简洁的一个表达! 我们标出线圈的磁极看看!有没有新发现?这是为什么?

问题3.6:这里有两对因果关系,原磁场磁通量变化与感应电流有因果关系、感应电流与感应电流的磁场有因果关系;另外,原磁场与感应电流的磁场间有阻碍关系。我们如何表达这种联系呢?

应答:四种。

回答:外电路电流方向、电源正负极、内电路电流方向。

应答:磁通量的变化。

回答:磁通量变化趋势,内电路中电流方向。

回答和交流:有四种表达。补充磁场方向。还是四种表达。

应答和交流:也要产生磁场!补充感应电流产生的磁场方向。

应答和交流:相反或相同!这样可以简化为两种表达!

应答和交流:相斥或相吸!可以阻碍相对运动,也就阻碍了磁通量的变化

应答和交流:感应电流的磁场阻碍原磁场的相对运动,或者原磁场的磁通量的变化。

可以让同学们相互补充。

要求学生回答线圈表面电流流向。

另一个问题只问不答。并提示用表格和文本对比分析。

要求学生回答线圈电流的俯视的流向。

要求学生说出四种表达。

不愤不启,不悱不发!引导学生分析因果关系。

不愤不启,不悱不发!引导学生简化为两种表达。

不愤不启,不悱不发!引导学生简化为一种表达。

学生能够表达,但语言的组织需要指导学生阅读课本内容。

本课小结(课件呈现)

1.内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

2.阻碍含义:

(1)如表:

磁通量变化

增大

减小

阻碍磁通量变化

相反

相同

阻碍相对运动

相斥

相吸

(2)注意:a.阻碍对象:变化,相对运动;b.阻碍不同于相反;c.阻碍不同于阻止。

布置作业(课件呈现巩固练习)

我们可以用楞次定律判断右边两个实验(导体切割磁感线和改变产生磁场的电流大小而改变磁通量的实验)中的感应电流或感应电动势的方向吗?电流表的左、右接线柱中哪一个是正接线柱?

(课件呈现课后练习)

1.请同学们在课下先整理一下运用楞次定律判断感应电流或感应电动势的方向的思路。

2.课本第201页的“思考与讨论”。

板书设计

三 楞次定律──感应电流的方向

(如本课小结)

●○课后反思

“科学探究是一种学习方式,是学习目标,也是学习内容”。在课程标准中,科学探究的要求共有7个要素。笔者认为,探究式学习的7个要素均具有发散性和收敛性的两重性;一节课只突出一两个要素并关键在如何激发、引导发散和收敛思维活动。预期学生的活动及困难,创设情境,提出有明晰线索的启发和引导问题不失为一种途径。

这节课,主要突出了提出问题、分析和论证两个要素。

课前准备一定要注意演示实验的实物图景要与课件图片显示要真实一致。

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