高中物理《楞次定律》 教案22

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111 楞次定律的教學(xué)設(shè)計(jì) 湖南湘鄉(xiāng)東山學(xué)校 潘志威 一、教學(xué)目標(biāo) (1)知識(shí)與技能 理解楞次定律的含義，并能應(yīng)用它判斷感應(yīng)電流的方向. (2)過(guò)程與方法 讓學(xué)生親歷探究楞次定律的過(guò)程，掌握猜想、實(shí)驗(yàn)、分析、比較、歸納、概括、總結(jié)規(guī)律的科學(xué)研究方法;在分析多變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，尋找感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向、磁通量的變化三者之間的關(guān)系，從中訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力。 (3)情感態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上分析概括出楞次定律，從而啟示學(xué)生不但要重視實(shí)驗(yàn)，更要重視對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和本質(zhì)屬性之間因果關(guān)系的分析。 二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) (1)重點(diǎn):理解楞次定律的物理意義并能應(yīng)用它判斷感應(yīng)電流的方向. (2)難點(diǎn):分析多變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，概括出楞次定律. 三、教學(xué)媒體 計(jì)算機(jī)、投影儀、探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)裝置 四、教學(xué)過(guò)程 (一)創(chuàng)設(shè)情境，提出探究課題 【事件1】復(fù)習(xí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，同時(shí)利用多媒體模擬產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，電路如圖1和圖2所示，進(jìn)而提出問(wèn)題:它們的感應(yīng)電流的方向如何判斷呢? 【事件2】學(xué)生利用右手定則很容易判斷圖1中電流的方向，但是對(duì)圖2中電流方向的判定學(xué)生感到困惑。 【事件3】教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)右手定則的局限性，同時(shí)提出探究課題:探究具有普遍意義的判斷感應(yīng)電流方向的方法。 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的求知欲。 (二)探索研究 1.提出問(wèn)題 【事件4】學(xué)生從自己感到困惑的問(wèn)題開(kāi)始探究，按圖2所示連接電路親自實(shí)驗(yàn)，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(zhuǎn)方向，加深對(duì)感應(yīng)電流方向的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)提出問(wèn)題:感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)? 2.猜想和假設(shè) 【事件5】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)及實(shí)驗(yàn)中所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，對(duì)決定感應(yīng)電流方向的因素提出猜想，師生共同討論，對(duì)提出的各種猜想進(jìn)行分析、篩選、合并、歸納，總結(jié)出與感應(yīng)電流方向有關(guān)的因素可能有兩個(gè):磁通量的變化及原磁場(chǎng)方向。 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)所觀察到的現(xiàn)象和已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)提出猜想，還應(yīng)要求學(xué)生分析其合理性。 3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 【事件6】教師給學(xué)生提供以下實(shí)驗(yàn)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(dǎo)線等。 【事件7】學(xué)生根據(jù)已經(jīng)掌握的探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)技能，很容易形成兩種實(shí)驗(yàn)方案:A組實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示，B組實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示。同類實(shí)驗(yàn)的小組間通過(guò)討論，完善實(shí)驗(yàn)方案，并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表。 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】由于學(xué)生已經(jīng)具有探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件的經(jīng)驗(yàn)，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，所以教師僅幫助學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案即可. 4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 【事件8】為使學(xué)生有效地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)前教師提出問(wèn)題:在今天的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，如何確定感應(yīng)電流的方向?繼而，教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到在實(shí)驗(yàn)中需要用電流表判斷感應(yīng)電流的方向，因此，實(shí)驗(yàn)前需要首先確定出電流方向跟電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定. 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】新課程提倡探究學(xué)習(xí)，但并不是要求事事都由學(xué)生獨(dú)立探究，尤其是在時(shí)間有限的課堂內(nèi)，有些輔助性的知識(shí)和方法可以由教師直接告訴學(xué)生. 【事件9】學(xué)生根據(jù)最終形成的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)，研究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)方向;B組將電鍵閉合、斷開(kāi)，或左右移動(dòng)滑線變阻器的觸頭，觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向，記錄感應(yīng)電流的方向，再將電源的正、負(fù)極反過(guò)來(lái)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程.A, B組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄分別見(jiàn)附錄二中的表2和表3,(在學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師需要根據(jù)學(xué)生的記錄情況，及時(shí)幫助學(xué)生修正觀察表，確保學(xué)生準(zhǔn)確而全面地記錄有關(guān)信.息。) 5.分析與論證 【事件10】學(xué)生分析多變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，尋找I感方向與B原方向、Φ變化之間的關(guān)系。A組同學(xué)難以找出上述關(guān)系，B組同學(xué)也不能找出它們之間的直接關(guān)系，但容易發(fā)現(xiàn)I感與Φ變化和I原之間的關(guān)系，即Φ增加時(shí)，I感與I 原反向，Φ減小時(shí)，I原與I感，同向. 【事件11】教師借助B組同學(xué)發(fā)現(xiàn)的I感與I原及Φ變化之間的關(guān)系，啟發(fā)學(xué)生尋找同類物理量間的方向關(guān)系更容易，從而把學(xué)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(guān)系引導(dǎo)到尋找B感方向與B原方向、Φ變化之間的關(guān)系上來(lái)。同時(shí)要求學(xué)生在記錄表中補(bǔ)充B感方向一欄，并將學(xué)生修改完善的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表用多媒體展示出來(lái)，便于學(xué)生分析和交流討論。 表2 A組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表 磁鐵運(yùn)動(dòng)情況 N極插入 N極拔出 S極插入 S極拔出 I感方向 逆時(shí)針 順時(shí)針 順時(shí)針 逆時(shí)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄表 I原 順時(shí)針，通電或變阻器右移 順時(shí)針，斷電或變阻器左移 逆時(shí)針，通電或變阻器右移 逆時(shí)針，斷電或變阻器左移 I感方向 逆時(shí)針 順時(shí)針 順時(shí)針 逆時(shí)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(shí)，A, B兩組同學(xué)都很容易發(fā)現(xiàn)。增加時(shí)，B感與B原反向;Φ減小時(shí)，B感與B原同向. 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】當(dāng)學(xué)生面對(duì)多變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感到迷惑，抓不到本質(zhì)時(shí)，教師應(yīng)該將其研究思路引領(lǐng)到正確的方向上來(lái).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(guān)系轉(zhuǎn)移到尋找感方向與B原方向、Φ變化之間的關(guān)系上來(lái)，是分析論證得出結(jié)論的關(guān)健. 【事件13】引導(dǎo)學(xué)生深入分析上述關(guān)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(yīng)電流方向的描述統(tǒng)一起來(lái)，進(jìn)而概括出楞次定律的內(nèi)容:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化. (三)深化理解 【事件14】引導(dǎo)學(xué)生從不同角度理解“阻礙”的含義: (1)從感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系理解“阻礙”的含義:“增則反，減則同”。 (2)從磁鐵與線圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度理解“阻礙”的含義:磁鐵與感應(yīng)電流間的相互作用力總是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即“來(lái)則拒、去則留”。 (3)從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度理解“阻礙”的含義:通過(guò)“阻礙”作用，把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，“阻礙”反映了楞次定律與能量守恒定律從本質(zhì)上是一致的。 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)楞次定律，不僅可以加深學(xué)生對(duì)定律的理解，還有助于培養(yǎng)學(xué)生從多個(gè)角度分析問(wèn)題的能力。 (四)學(xué)以致用 【事件15】學(xué)生觀察下列演示實(shí)驗(yàn)，并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，鐵架臺(tái)上掛一個(gè)布娃娃，在娃娃的底部裝有一塊磁鐵，其下方有一銘板.反復(fù)將鋁板從娃娃下面迅速抽出、插入。 學(xué)生交流討論，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:銘板抽出或插入時(shí)，由于穿過(guò)它的磁通量發(fā)生了變化，鋁板內(nèi)產(chǎn)生了感應(yīng)電流.由楞次定律知，娃娃底部的磁鐵與鋁板內(nèi)感應(yīng)電流間的相互作用力總是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致娃娃隨鋁板一起運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向一致。 【事件16】學(xué)生完成以下練習(xí)，學(xué)會(huì)應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向。 (1)如圖5所示，讓閉合線圈abcd由位置I通過(guò)一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)到位置II，線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，什么時(shí)候有感應(yīng)電流產(chǎn)生?感應(yīng)電流的方向如何? (2)如圖6所示，試判斷線圈中感應(yīng)電流的方向。 【事件17】針對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行講解，然后讓學(xué)生歸納出應(yīng)用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟。 (1)確定原磁場(chǎng)的方向; (2)確定原磁場(chǎng)的磁通量是增加還是減少; (3)根據(jù)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向; (4)應(yīng)用安培定則確定感應(yīng)電流的方向. 【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】學(xué)生在練習(xí)的基礎(chǔ)上，自己總結(jié)解題方法和步驟，突出了學(xué)生的主體地位，發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性. 五、總結(jié) 這一教學(xué)設(shè)計(jì)注重讓學(xué)生親歷楞次定律的探究過(guò)程，并根據(jù)楞次定律的內(nèi)容特點(diǎn)和學(xué)生的能力水平重點(diǎn)突出了科學(xué)探究的兩個(gè)要素:收集證據(jù)、分析與論證.這不僅可以使學(xué)生在時(shí)間有限的課堂內(nèi)順利完成探究學(xué)習(xí)任務(wù)，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析、概括物理規(guī)律的能力，并從中學(xué)會(huì)歸納法、列表法、比較法等科學(xué)研究方法。 111