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高中物理《楞次定律》教学设计

2016-03-07 11:09阅读：

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《楞次定律》教学设计
孙建龙（重庆市复旦中学校 400012）
一、教材分析：
本节课教学内容是人教版教材，高中物理选修3-2第一章第三节“感应电流的方向——楞次定律”。 楞次定律是电磁感应规律的重要组成部分，它与法拉第电磁感应定律一样也是本章的一个教学重点，是分析和处理电磁感应现象问题的两个重要支柱之一。
由于此定律所牵涉的物理量和物理规律较多，只有对原磁场方向、原磁通量变化情况、感应电流的磁场方向、以及会用安培定则进行正确的判定，才能得到正确的感应电流的方向。同时，学生还必须能正确运用安培定则，左手定则，安培定则解决问题，所以这部分内容也是电学部分的一个难点。
二、教学重难点：
教学重点：理解感应电流的方向与引起感应电流的磁通量变化之间的关系。
教学难点：根据教学目标，进行实验设计与操作。
三、学情分析：
学生
已经掌握了磁通量的概念，并会分析磁通量的变化。已经知道了条形磁铁的磁感线的分布。学生已经利用（条形磁铁、电流计、线圈等）实验器材研究感应电流产生的条件。
四、教学目标：
1．知识与技能
（1）会表述感应电流的方向与引起感应电流的磁通量的变化之间的关系。
（2）会用自己的语言组织表述“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”中的“阻碍”的意义。
（3）会用楞次定律判断电磁感应现象中感应电流的方向。
2．过程与方法
（1）通过探究过程体会提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、分析论证、验证等科学探究要素。
（2）通过楞次定律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验在物理学发展过程中的作用。
（3）通过实验探究，学会用实验探究的方法研究物理问题。
3．情感态度与价值观
（1）通过楞次对法拉第研究成果的关注到发现感应电流方向的规律的介绍，让学生发展对科学的好奇心与求知欲，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
（2）通过实验学会与他人主动交流合作，培养团队精神。
五、设计思路：
本节作为一堂物理规律课的教学，重点在于指导学生思考问题的方法和利用实验研究物理规律的手段，为此本课采用学生分组随堂实验探究的操作模式，学生在老师的启发和帮助下通过自己实验操作来发现、解决问题，获取新知识。
为了突破难点本课利用'引导探究'式教学法，课堂教学设计是这样的：创设一个问题情景→学生讨论、猜想→设计实验→探索实验→（将演示实验改变为学生自己做探索性实验）→分析实验现象→得出楞次定律→课堂讲练→课堂练习。
在教学过程中，抓住知识的产生过程，积极引导学生主动探究，突出学生的课堂教学的主体地位。
六、器材准备：
多媒体平台、线圈、条形磁铁、导线、干电池、条形磁铁、灵敏电流计、楞次定律演示器．
七、教学过程：
（一）、新课引入（提出问题）
1、提问： 如何判断闭合电路中是否能产生感应电流？
2、再问：那如何判断电磁感应中感应电流的方向呢？
教师提出本课的教学目标：“探究感应电流的方向与引起感应电流的磁场之间的关系。”
（二）、新课教学
1、猜想：感应电流是由线圈中磁场变化引起的，所以感应电流的方向与原磁场的变化情况有关。
2、实验方案的设计与制定
为了检验各自猜想的正确性，分小组利用手中的实验器材（线圈、条形磁铁、灵敏电流计、导线）设计实验方案。教师可以利用以下几个问题进行引导：
（1）、如何知道引起感应电流的线圈中原磁场的方向与变化？
（2）、如何知道感应电流的方向？（教师演示说明灵敏电流计指针偏转方向与电流流向的关系。请学生用一节旧电池与滑动变阻器串联后与灵敏电流计相连，观察电流分别从两个接线柱流入电流计时，指针的偏转方向，确定所用电流计的电流方向与指针偏转方向的关系。同时提醒学生不同的电流计电流方向与指针的偏转方向关系不同）
（3）、如何知道感应电流激发的磁场的方向？
学生：根据实验要求利用（灵敏电流计，标明导线绕向的线圈，条形磁铁，导线等）实验器材设计出实验电路图，说明实验操作过程，并设计出实验现象记录表格。
学生可能通过磁铁的运动改变线圈磁场；也可能用电磁铁代替磁铁，通过电磁铁的运动、滑动变阻器的滑动或电键的通断控制磁场变化等。
根据巡查的情况，挑选具有典型代表性的方案让学生上台介绍说明，并利用实物投影仪显示。最后根据老师和同学们的建议，修订完善一个简单易做的实验方案。）方案如下：

高中物理《楞次定律》教学设计
条形磁铁运动的情况
 N 极向下
插入线圈
 N 极向上
拔出线圈
 N 极向下
插入线圈
 N 极向上
拔出线圈
原磁场方向（向上或向下）



穿过线圈的磁通量变化情况（增加或减少）



感应电流的方向（流过灵敏电流计的方向）



感应电流的磁场方向（向上或向下）



实验结论
3．实验操作
要求学生根据实验方案进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象记录表格。
教师巡查，提醒学生实验操作的规范性，及时帮助学生解决实验中遇到的问题。
4、寻找规律，得出结论
提出问题：闭合电路中感应电流也要激发磁场，那么感应电流所激发磁场的方向与引起感应电流的原磁场之间有什么关系呢？
引导1：感应电流产生磁场的方向是否始终与原磁场的方向相同或相反？
　　回答小结：不一定。有时相同，有时相反。
引导2：在什么情况下，B感与B原同向？在什么情况下，B感与B原反向？
　　回答小结：当Φ原增大时，B感与B原相反；当Φ原减小时；B感与B原相同。（进一步探讨关系）
　 引导3：你认为感应电流产生的磁场对磁通量的变化起什么作用？（提炼关系）
回答小结：当Φ原增大时，B感与B原相反，它不想让穿过线圈的磁通量增大；当Φ原减小时；B感与B原相同，它不想让穿过线圈的磁通量减小。即B感对磁通量的变化起阻碍作用
　　得出初步结论：感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
5．结论验证
教师：上述结论是否在任何情况下都适用？大家可以利用其他实验方法进行验证，将实验用的电路图显示在屏幕上。
高中物理《楞次定律》教学设计
　　学生实验操作：同组的两个同学分别将原、副线圈的电路接好并弄清楚导线的绕向，接好后将原线圈放入副线圈中。分别验证电键闭合、断开瞬间和电阻大小改变时，感应电流的方向与用结论判断的是否一致，并完成表格的填写。

 K闭合瞬间
 K断开瞬间
 R变大时
 R变小时
原 磁 场 方 向



原磁通量的变化情况



理论判断感应电流的方向



实验中感应电流的方向



理论判断与实验是否一致



教师：总结得出楞次定律
　　内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化──楞次定律对“阻碍”的理解：当Φ原增大时，B感与B原相反；当Φ原减小时；B感与B原相同。即“增反减同”。
6.应用练习，指导实践
例：如图所示，试画出合上电键K时，线圈B中的感应电流方向。
高中物理《楞次定律》教学设计
启发学生按照一定的思路及步骤解决问题。
第一步：画出通电线圈A的磁场的磁感线，并使之穿过线圈B
第二步：分析可知，原磁场在线圈B中的磁通量增强，据楞次定律，让学生判断：　　 两磁场的磁感线方向应相反。请同学画出线圈B中感应电流磁场的磁感线（虚线所示）
第三步：借助右手螺旋法则判断感应电流方向，并标在图上
课堂练习：
1、如图， 无限长通电直导线旁有一个矩形线圈，当线圈远离直导线时，判断感应电流的方向
2、如图， 方形区域内为匀强磁场,在矩形线圈从左到右穿过的整个过程中，判断感应电流的方向。
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7、总结深化，加深理解:
针对刚才实验，引导学生进一步理解“阻碍”二字：
a、 谁起阻碍作用？——感应电流的磁场
b、 阻碍什么？——引起感应电流的磁通量的变化
c、如何阻碍？——增反减同
d、阻碍结果呢？——阻碍不是相反，阻碍不是阻止，阻碍使磁通量的变化延缓。
引申：针对刚才实验，从线圈与磁铁相互作用的角度再来探讨。
（1）从导体和磁体的相对运动的角度上看:电磁感应的效果是阻碍它们的相对运动;
（2）楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现．
从能量转换的角度来分析：螺线管中用楞次定理得出的感应电流所形成的磁场，在螺线管上端为N极，这个N 极将排斥外来的条形磁铁的运动，条形磁铁受此排斥力的作用而运动速度逐渐减小，即动能要减少；要维持其运动速度则需要有外力对磁铁做功．可见，电磁感应现象中线圈的电能是外部的机械能通过做功转化而来的．因此，楞次定理与能量转换与守恒规律是相符合的
（3）总结楞次定律的三种表述方式：
表述一：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；
表述二：导体和磁体发生相对运动时，感应电流的磁场总是阻碍相对运动；
表述三：感应电流的方向，总是阻碍引起它的原电流的变化
（4）楞次定律的表现形式：增反减同，来拒去留。
（三）、作业布置：阅读教材，完成课后练习1-6
八、板书设计
（一）楞次定律：
1、内容：感应电流具有这样的方向，就是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、理解：
（1）、“阻碍”不等于相反，不能阻止。
（2）、“阻碍”的表现形式：增反减同、来拒去留。
3、判断感应电流方向的步骤：
(1)判断回路中原磁场的方向及磁通量的变化情况
(2)根据楞次定律判断感应磁场的方向；
(3)根据感应磁场的方向，利用安培定则判断感应电流的方向
九、反思：
1、教学中应该注意通过物理史实回放引入本课可以让学生了解法拉第和楞次在电磁感应规律建立过程中的贡献，体会人类探索自然规律的科学态度与科学精神。
2、在猜想与假设阶段，问题由教师提出，明确猜想和探究的方向。鼓励大胆的猜测，并以小组为单位展开讨论。此环节应该充分发挥教师的引导作用，“变教为诱”“变教为导”，实现学生的“变学为思”“变学为悟”。
3、实验方案的设计与制定是探究过程的关键，难度也是最大的，学生不可能马上达到要求，因此可以通过教师的适当引导，小组的合作讨论加以操作，尽可能使实验简单易做，现象明显，使学生体会到探究的方法。在此过程中，通过教师的巡查，充分肯定每一种方案，提高学生学习物理的兴趣，培养学生的自信心。
4、在寻找规律，得出结论时，直接让学生从实验现象中规律比较困难，为此采用教师可以通过引导，让学生有思考的方向，减轻学生学习的难度，有利于学生找出它们的联系点，易使学生发现各现象间的联系。
5、要让学生明白：通过猜想、实验操作得到现象、对现象进行归纳总结、再对结论进行实验验证是探究物理规律的基本思想。

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