《電磁感應 發電機》教學案例

摘要:作者通過一節探究式教學案例的展示，對本節內容的探究式教學進行了總結與反思。

關鍵詞:探究;電磁感應;發動機

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)1(S)-0009-3

1 教學設計分析

課程標準對本節的要求為:通過探究電磁感應現象，要求學生知道電磁感應現象，理解產生感應電流的條件，進一步了解電和磁的聯系;明確導體中感應電流的方向與導體運動方向，磁感線方向有關;通過控制變量法探究感應電流的大小與哪些因素有關;通過自主探究活動，培養學生的猜想能力、實驗設計能力、歸納概括能力和動手操作能力，加強學生的交流合作和親身體驗，有機地結合教學內容培養學生的科學素養。

課時分配:本節內容可分兩課時完成。第一課時著重磁生電的發現歷程、理解電磁感應現象及感應電流的方向;第二課時則了解電磁感應的應用——發電機的構造原理和工作過程。

電磁感應現象的發現是逆向思維的典型應用，這段歷史素材也是培養學生科學素養的良好素材資源，所以將電磁感應現象的演示實驗改為學生分組探究實驗，有利于提高學生探究興趣和技能。

探究感應電流的大小與哪些因素有關，要運用控制變量法的思想。學生現階段已具有一定的知識、方法的儲備，所以教學中可更多地注重學生的猜想和科學研究方法的運用。

理解“導體在磁場中作切割磁感線運動”是本節課的難點之一。“切割磁感線運動”的理解牽涉到磁極、導體以及磁感線方向、導體的運動方向等多種因素，空間感要求較高，而學生的空間想象能力還有限。根據教育的直觀性原則，教師要注意教學方法的優化和多種教學手段的科學運用，化抽象為直觀，化復雜為簡單，從而突破教學難點。

2 教學目標

2.1 知識與技能

(1) 知道電磁感應現象，以及利用電磁感應現象把機械能轉化為電能。

(2)知道產生感應電流的條件，能對導體中有無感應電流做出判斷。

(3)知道發電機原理是電磁感應現象。

(4)了解交流發電機的構造和類型。

2.2 過程與方法

(1)通過探究性實驗培養學生的觀察能力和動手實驗能力。

(2)培養學生從實驗事實中歸納概括物理概念和規律能力。

(3)通過探究性實驗滲透自然科學的研究方法，培養學生的逆向思維能力。

(4) 通過觀察手搖發電機發電現象，培養分析問題的能力。

2.3 情感態度與價值觀

(1)了解電磁學的發展歷史，學習科學家勇于探索、不畏艱難、為科學獻身的崇高品質，激發學習自然科學的興趣。

(2) 通過揭示電與磁的聯系，讓學生逐步樹立“不同物質和不同運動形式之間的相互作用、對立統一的辯證唯物主義思想”，感受到科學的對稱、和諧的美感。

(3)通過研究電磁感應現象，認識一切創造發明的基礎都是科學探究，初步形成創新意識。

3 教學重點、難點

教學重點:電磁感應現象及產生感應電流的條件。

教學難點:理解電磁感應，理解清楚發電機的工作過程。

4 教學資源籌備

(1)學生實驗器材:磁性強弱不同的兩塊蹄形磁鐵，小量程電流表，直粗導體棒、方形線圈、中空線圈等，開關一個，導線若干。

(2)演示器材:電池組、小磁針、直導體、玩具上拆下的發光二極管，可拆解安裝的微風吊扇、螺線管、蹄形磁鐵2塊、自制漆包線大線圈、演示用電流計、導線若干、開關一只，自制小電動機，手搖發電機模型等。

(3)多媒體教學設備一套:可供實物投影、課件播放。

5 教學過程設計

課前活動 找出家中的微風吊扇(或從廢舊電動玩具中拆下電動機和發光二極管)做書上P51的實驗——試試能不能組合成新的設備。

引入新課

教師演示“奧斯特”實驗

提問:大家還記得這個實驗嗎?它的名稱是什么?這個實驗說明了什么物理事實?

奧斯特試驗首先揭示了電與磁的關系，說明了電可以生磁，大家能否就這一事實提出一個新的問題?(同時展示出powerpoint課件，引發學生思考)

大家都有不錯的逆向思維!猜猜看磁到底能不能生電?如果可以，又如何來驗證我們的猜想呢?(學生思考)

新課學習

學習內容一:觀察磁生電現象

教師:那我們該怎樣設計實驗?需要哪些器材、如何進行試驗呢?

進一步確認:所有同學均同意使用這些器材(有些學生可能會增加某些器材，予以肯定)

科拉頓錯失良機

科拉頓在奧斯特實驗成功后，設計了一個實驗(課件展示flash動畫:科拉頓的實驗器材和實驗過程)

他為什么失敗了?為什么說他錯失了良機?請大家待會在告訴我。

學生分組討論并回答:首先要有磁體來產生磁場，為檢驗是否有電產生就要用電流表，當然還需要導線作為電流的路徑。

學生觀察發現:科拉頓的實驗儀器跟剛才所選的基本相同!

學習內容二:探究感應電流產生的條件

教師:法拉第，在歷經了十年的探索之后終于在1831年得到了正確的結論(發現了電流)。

法拉第是怎么做的呢?猜猜看。(課件:法拉第的實驗器材)

為什么同樣的器材，法拉第成功了而科拉頓卻失敗了?我們該怎樣做才能利用這個電路得到電流呢?

請哪位同學先到講臺上來試試。(提供給學生一個較大的方形線圈)當有同學看到電流表指針偏轉起來時，引導學生進行概括:指針偏轉時，導線(線圈)的運動狀態如何?

導線(線圈)的運動情況可能有幾種，每一種運動都能產生電流嗎?而且每次電流方向是否都相同?

讓我們一起來設計一個表格記下導線(線圈)的各種運動，并把大家所看到的現象記錄在表格中。

巡視指導。師生共同完善表格(見附表1)，接下來請同學們利用桌上的儀器，進行實驗。

教師總結學生發現的結果與現象，出示實驗記錄表格并引導學生思考:為什么磁體或導體左右或斜著運動時都可能產生電流?二者有無共同特征?引導學生得出結論后，教師再應用多媒體軟件演示“導體做切割磁感應線運動，閉合電路中產生電流”的現象，加深學生對電磁感應現象的認識，并歸納出電磁感應的定義。

學生活動

學生觀察發現:法拉第的實驗儀器與科拉頓的也完全相同!學生熱烈地討論起來，迫不及待的開始用桌上的一起研究起來。

學生通常不能立即找到正確的實驗方法，可多讓幾名學生上來嘗試，其他同學一邊思考一邊自己動手并指出講臺上同學操作中存在的問題。

學生發現:只有導線運動起來時電流表指針才偏轉。

學生觀察現象并在表格中記錄。

學生在輕松開放的氛圍中理解了產生感應電流的必要條件——閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。

點評 這是一個實驗探究過程，學生自主設計實驗方案不僅能鍛煉學生的動手能力，還可以讓學生掌握科學的研究方法，培養他們的邏輯思維能力。

學習內容三:探究感應電流的方向

教師:和學生一起，根據實驗現象總結歸納:感應電流的方向跟什么因素有關。

結合實驗現象與多媒體課件，觀察:

(1)導線ab向左做切割磁感線運動

現象:電流表的指針向一個方向偏轉

(2)導線ab向右做切割磁感線運動

現象:電流表的指針向另一個方向偏轉

(3)把兩個磁極對調，改變磁感線的方向，使導線ab仍向左做切割磁感線運動

現象:和(1)比較電流表的指針也向另一個方向偏轉

學生歸納:導體中的感應電流的方向，跟導體運動方向和磁感線方向有關。(見附表2)

學習內容四: 磁感應現象中能的轉化

教師提出下列問題，引導學生討論回答:

在電磁感應現象中，導體作切割磁感線運動，是什么力使導體運動呢?(外力)

它消耗了什么能?(機械能)

得到了什么能?(電能)

在電磁感應現象中實現了什么能與什么能之間的轉化?(機械能與電能的轉化)

學習內容五:發電機(可安排于第二課時)

教師:出示自制發電機模型和手搖發電機。搖動線圈，使小燈泡發光。

用多媒體物理教學課件演示物理書圖1640發電機的原理:放在磁場里的線圈，兩端各連一個銅環K和L，它們分別跟電刷A和B接觸，并跟電流表組成閉合電路。讓線圈在磁場中轉動，讓學生觀看，接在電路中的電流表指針會怎樣運動?線圈轉動一周電流方向改變幾次?引導學生得出:由于磁感線方向不變，線圈一條邊的運動方向改變，造成感應電流方向改變和電流表指針的擺動。

讓學生思考:通過電流表中的電流與過去在實驗室里使明的干電池、蓄電池輸出的電流的不同點，進而引入交流電的概念。

放映教學錄象片使學生對實際的發電機以及原理有進一步的認識，開拓學生的視野，鞏固所學的知識。

作業布置:

(1)完成評價手冊

(2)課外小制作:自制簡易發電機。

附錄:

表 1

序號導體運動情況磁場電流表指針及方向

1導線(ab)靜止

2導線(ab)上下運動

3導線(ab)向左運動

4導線(ab)向右運動

5線圈框轉動

………………U型磁體內部

實驗次序不變量變量指針擺向說明的問題

1磁感線方向不變

A 導體向左切割磁感線

B 導體向右切割磁感線指針偏轉方向不同感應電流方向與導體運動方向有關

2導體切割磁感線方向不變

A 磁體N極在上，S極在下

B 磁體N極在下，S極在上指針偏轉方向不同感應電流方向與磁場方向有關

6 教學反思

本節規律探究課，老師是按照提出問題、設計實驗方案、學生探究、分析結論、評估反思、拓展延伸幾個環節步步推進，展開教學活動。綜合起來有以下幾個方面:

(1)大膽創新，將學生的探究過程分為“無序”和“有序”兩個階段進行，很好的處理了探究課中“放”和“收”這一對矛盾。

(2)本節課的評估和反思是一個新知識的再生地，是對磁生電探究的繼續和延伸，是學生求知興趣的發源地。解決學生在自主探究中遇到和發現的問題，同時也是對教材的深入學習和完善，還能培養學生發現問題、提出問題、解決問題的能力，激發學生的科學探究興趣。

(3)本節課對法拉第發現電磁感應現象的故事的介紹，這是課堂主旋律之外的一個精彩的插曲。豐富了課堂的趣味性和藝術性，從科學家們的事跡中讓學生逐步形成良好的科學精神和科學態度。

(4)采用多種形式和手段突破本節的重點。本節的重點內容是感應電流產生的條件，除了在探究中突出了這個重點，還制作了非常直觀的教具、課件。

(欄目編輯趙保鋼)