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《楞次定律》探究性教学设计

编辑:宁喆 发布时间:2013-11-24 11:39:38点击次数:

《楞次定律》探究性教学设计

 

黄梅一中  蔡赛军

 

教学内容人教版新大纲高中物理第二册(必修加选修)第十六章 第三节

教学目标

一、知识与技能

1.归纳和总结楞次定律

2理解楞次定律的实质

          3会运用楞次定律判断感应电流的方向

   二、过程与方法

1通过创设贴近生活的小实验和学生分组实验,培养学生的观察能力、知识迁移能力和分析概括能力

    2.让学生在实验探究中体验物理研究的基本思想和方法  

   三、情感态度与价值观

1.通过实验探究和交流活动培养学生对科学探索的兴趣,团队合作精神,让学生获得成功体验

2.通过教与学的过程,使学生知道自然规律是可认识的、可利用的辨正唯物主义观点

3.引导学生学会欣赏和体验楞次定律的简洁美

教学重点

1.楞次定律的实验设计和归纳

2.楞次定律应用步骤的总结与使用

 教学难点

    1楞次定律的实验归纳与实质分析

    2楞次定律应用步骤的总结与使用

教学方法

      自主探究与实验探究相结合

教学用具

   多媒体、 投影仪、铁架台、细线、铝环两个(1个闭合的,1个不闭合的)、条形磁铁(8根)、螺线管(8) 、灵敏电流计(8个)、导线若干

教学过程

教学环节

教学内容

设计思路

 

 

 

 

 

 

 

 

师:请大家观看一段视频......磁悬浮列车这种现代交通工具是怎样获得动力的?回答这个问题的重要理论依据之一,就是我们今天要探究学习的物理规律——楞次定律。

板书(课题):楞次定律

下面我们来做一个有趣的小实验(蹄形磁铁穿铝环)                                                

大家见到的装置左端是闭合的铝环(A环),右端是不闭合的铝环(B环),现在我用磁铁的磁极分别靠近或远离A环和B环,大家观察到什么现象?

学生可能的回答(简称“生”):蹄形磁铁的磁极靠近A环时,A环远离磁铁(或被排斥);靠近B环时,B环不动;远离A环时,A环靠近磁铁(或被吸引);远离B环时,B环不动。

师:回答正确,换用另一磁极重复上述操作,又会发生怎样的现象?

生:现象跟前面一致。

师:我们再用课件展示一下实验现象。为什么会产生这种现象呢?

生:A环中产生了感应电流,B环中没有感应电流。

师:磁铁的某一极靠近 A环,A环被排斥,说明有斥力;远离A环,A环被吸引,说明有引力。

问题:磁极不变,它靠近和远离A环时却产生了不同方向的力,这是为什么呢?

生:只可能是A环中的感应电流方向发生了改变。

师:对,是感应电流的方向发生了改变。那么铝环中的感应电流方向该如何确定呢?下面我们就来探讨这个问题。(在课题旁边加“——感应电流方向的判断)

 

 

 

通过创设贴近生活情景的实验,学生观察实验现象,分析实验现象,探究物理规律,培养学生的观察能力、知识的迁移能力、提高学生学习的兴趣。通过对现象的分析、比较、总结出规律的过程,培养学生的分析能力和归纳能力。通过教学反馈,让学生体验、感悟,进一步巩固所学的知识,培养学生的创新能力、实践能力和建立物理模型的能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

师:环中的电流方向无法观察,有没有什么器材替代铝环能观察电流方向呢?

生:有,标有绕向的螺线管。

师:对,螺线管的好处就是绕向可以辨别。那么,有什么方法可以很容易地判断出螺线管中电流的方向?

生:把灵敏电流计与螺线管串联起来构成一个闭合回路,通过电流计的指针偏转就可以确定螺线管中感应电流的方向。

师:下面大家自己通过实验找出电流计指针的偏转方向与电流方向的关系。(提示大家用试触法)

学生实验的结果:左进左偏,右进右偏

师:蹄形磁铁有两种运动方式。

         

                  S极插入

插入  N极插入

两种方式                   (课件显示)

拨出  S极拨出

        N极拨出

师:怎样进行实验?实验中要记录哪些内容?

生:让两个小组的同学简述实验设计和要记录的内容。

师:好,下面大家就按各自设计的方案进行分组实验。

学生分组实验,教师在组间巡视,适时指导。

板书:(一)实验探究

1、现象

  展示学生的实验记录并作比较。(投影显示结果)

  师:通过分组实验,我们已经成功地找出了具体情况下螺线管中感应电流的方向,那么感应电流的方向有什么规律可循吗?

  学生讨论并回答。

  师:大家谈谈猜想。

  生甲:可能与感应电流的磁场和磁铁的磁场有关。

师:对,有这种可能。还有什么猜想?

生乙:与穿过螺线管的磁通量有关。

师:嗯,有可能。

师:下面大家就分析一下感应电流的磁场方向、原磁场的方向以及穿过螺线管的磁通量变化情况,并做好记录。

讨论记录情况,让学生发表自己的看法。(用投影显示)

用课件再重复一下实验记录结果。

师:插入时,穿过线圈的磁通量φ增加,而BB 方向相反,BB有削弱作用,好象B不让φ增加一样;拨出时,穿过线圈的磁通量φ减少,而BB 方向相同,BB有增强作用,好象B不让φ减少一样。换句话说,原磁通量要增加时,感应电流的磁场不让它增加;原磁通量要减少时,感应电流的磁场不让它减少。大家想一想,有什么合适的词语能表达这种意思吗?

生:可以用“阻止”二字

师:也就是说,感应电流的磁场总是“阻止”原磁通量的增加或减少?

生:不对,要是“阻止”的话,原磁通量就不会增加或减少,也就不能产生感应电流了。

  师:对,不能用阻止,那么,用什么词语能准确表达上述意思呢?

生:可以用“阻碍”二字。

师:也就是说,感应电流的磁场总是“阻碍”原磁通量的增加或减少?大家同意这种表达吗?

生:同意,这种表达准确。

师总结:方式一中感应电流的磁场与原磁场方向相反,说明感应电流的磁场要阻碍原磁通量 的增加,可简述为“增反”也就是说,这里的“增”是指原磁通量在增加,这里的“反”是指BB相反;方式二中感应电流的磁场与原磁场方向相同,说明感应电流的磁场要阻碍原磁通量 的减少,可简述为“减同”。这就是我们所得到的实验结论。

(板书)2、结论:a.磁铁插入时,BB反向

b.磁铁拔出时,BB同向

师:归纳起来,该如何组织语言把这个规律表述出来?

生甲:感应电流的磁场总要阻碍原磁场的磁通量的增加。

生乙:感应电流的磁场总要阻碍原磁场的磁通量的减少。

师:综合起来,怎么表述?

生:感应电流的磁场总要阻碍原磁场的磁通量的变化。

师:对,这句话也就是当年俄国物理学家楞次所总结的规律,我们把它称为楞次定律。

板书:(二)楞次定律

1、内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。(课件显示)

 

 

在课堂内、采用分组学习的方式,培养学生的合作交流能力、自主探究能力,使学生在探索中成才。

让学生自己做实验、分析实验现象、归纳规律的过程,培养学生严谨的科学态度,树立从实践中来,再到实践中去的辨证唯物主义世界观。让学生查找科学家探究科学规律的故事,讲科学家艰苦的探索历程,培养学生坚韧不拔、探索真理的精神,提高学生的人文修养。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

让学生自己总结,培养学生对物理现象归纳总结的能力;同时让学生体会楞次定律的简洁美。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

师:学习了楞次定律之后,我们能不能解释前面的铝环小实验现象呢?

演示:靠近, 增加,i阻碍 增加;远离, 减少,i阻碍 减少。

(板书)2、理解:(从效果上看)

从磁通量变化的角度看,感应电流的磁场总要阻碍原磁通量的变化(增反减同)。前面已经讨论过。

从相对运动的角度看,感应电流的磁场总要阻碍物体间的相对运动(来拒去留)。

靠近环A,环A会远离磁铁,不让磁铁靠近;远离环A,环A会靠近磁铁,不让磁铁远离。

3从能量转化的角度看,产生感应电流的过程就是其它形式的能转化为电能的过程(发电过程)。

靠近的过程中出现斥力,手所施加的外力要克服斥力做功,消耗其它形式的能,转化成了电能;远离的过程中出现引力,手所施加的外力要克服引力做功,消耗其它形式的能,转化成了电能。

师:在实际中,利用效果①和②可以方便地判断出感应电流的方向。请看大屏幕。

尝试应用一:判断前面铝环A中感应电流方向,并总结运用楞次定律解决问题的方法步骤。(四步法)

我们现在能否解决前面提到的磁悬浮列车运行的动力问题呢?请看大屏幕。

尝试应用二:磁悬浮列车的运行原理可简化为如图所示的模型,长方形表示每节列车车箱下部固定的矩形线框,两平行线表示水平放置的两根平行直导轨,其间有竖直方向的磁场,当磁场运动时,线圈就会运动起来,从而带动列车前进。大家能为磁悬浮列车设计出合适的磁场吗?

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展示学生的可能设计:设计一(充满两道轨之间的竖直向上的磁场);设计二(充满两道轨之间的竖直向下的磁场);还有其他的设计方案吗?设计三(单一方向有边界的磁场);有没有更科学的设计方案?设计四(两个相反方向的有边界的磁场);两磁场的宽度有什么要求?

生:磁场宽度不能大于线圈宽度。

师:你能判断出此时线圈中感应电流的方向吗?

生:…………

师:结合前面学过的安培力知识,你能判断出线圈受到的安培力方向吗?是的,磁悬浮列车就是在这种安培力作用下,不断地向前运行的。

 

 

对规律进一步深入研究,让学生认识到一个物理规律往往有多方面的理解,培养学生多方位思考问题的能力。

 

 

 

师:同学们,这节课我们不但总结出判断感应电流方向的一般规律——楞次定律,还从三个角度对感应电流磁场的作用效果进行了探讨:

1阻碍原磁通变化(增反减同)。(课件显示)

2阻碍相对运动(来拒去留)。(课件显示)

3使它能变电能(发电过程)。(课件显示)

更值得骄傲的是,我们用自己的智慧设计出了磁悬浮列车的轨道磁场。我坚信,在我们的同学中间,将来一定会有伟大的科学家和工程师涌现出来,也一定会用我们的智慧和激情为人类社会创造更加美好的明天。

 

 

 

 

 


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