全國第六屆“立思杯”全國第六屆“立思杯”大學生與研究生物理教學技能展評參賽教案參賽選手：

參賽單位：陜西師范大學感生電場《感生電場》教學設計人教版普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-2·第四章第五節。課標要求課標要求（1）電磁感應現象中的感生電場是人教版普通高中課程標準實驗教科書·物理選修3-2第四章第五節的內容；（2）《普通高中物理課程標準（實驗）》對這部分內容的要求是：認識到變化的磁場可以產生電場；理解感生電場是變化的磁場產生感應電流的實質。教材分析教材分析（1）選修3-2是人教版普通高中課程標準實驗教科書《物理》中選修系列模塊之一，本模塊知識內容分為電磁感應、交變電流、傳感器三部分。學生通過對本模塊的學習將了解和掌握其中的基本物理概念和物理規律，并認識到其對社會發展的深遠影響；在經歷科學探究的過程中，領悟物理學研究的思想與方法。（2）感生電場是繼感應電流產生的條件、法拉第電磁感應定律及楞次定律后對電磁感應現象的進一步認識，它的發現揭示了電與磁之間的本質聯系。通過實驗探究，深刻體會由變化的磁場激發出了感生電場，且是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質，將為學生進一步學習電磁學知識、形成更加清晰的電磁學物理圖像和對客觀物理世界的認識奠定堅實的知識和認知基礎。內容分析內容分析學生已經建立了電場、磁場等基本概念，掌握了電磁感應現象、感應電流產生的條件、法拉第電磁感應定律以及楞次定律。在這節課中將學到感生電場，它也是回路中變化的磁場產生感應電流的實質。變化的磁場可以在空間激發出一種電場，雖與電荷發出的電場有本質上的區別，但它對電荷的作用和電荷發出的電場對電荷的作用是一樣的，我們把這種電場叫做感生電場。當閉合導體處在感生電場中時，導體中的電荷由于受到電場力的作用將會發生定向移動，形成電流，這就是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質。所以如何將感生電場展現出來是理解變化的磁場產生電場和回路中變化的磁場產生感應電流的關鍵，也是這節課的重點和難點。通過感應電流產生條件的學習，學生應該得到以下重要結論：變化的磁場產生電場，這個電場就叫感生電場；（2）感生電場是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的本質。學情分析學情分析本節課授課對象為高二學生。在這之前，學生已經完成了必修模塊和選修3-1的學習，基本了解了物理學的特點，并掌握了一些物理學的研究方法。他們基本形成了與他人合作學習的意識和習慣，具備了觀察和描述實驗現象、進行科學猜想假設、辯證邏輯推理以及基本的實驗設計和動手操作能力。學生在此之前已經掌握的相關知識有：電場、磁場等一些基本概念；電磁感應現象、法拉第電磁感應定律和楞次定律；教學目標教學目標（一）知識與技能（1）認識到變化的磁場產生電場，這個電場就是感生電場；（2）理解感生電場是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質。（二）過程與方法（1）經歷探究“變化的磁場產生電場”全過程，了解科學探究的一般步驟和方法；（2）通過參與實驗探究，認識到人類對物理現象、規律的認識是逐步深入的，經歷探究“感生電場是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質”和直觀“觀察”感生電場對電子束作用的過程，體會將“抽象的物理問題直觀化，微觀現象宏觀化”等物理學思想和方法在物理學研究中的使用。（三）情感、態度、價值觀（1）保持對物理世界奇妙現象的好奇心和物理學習的興趣，體驗科學探究的樂趣和了解物理世界奧妙后的快樂；（2）通過合作探究實驗，增強參與和團隊合作意識，形成合作、交流、相互傾聽，共同進步的學習習慣和理念。（3）領略科學、技術與社會的關系密不可分，關注物理學對社會和人們生活的影響。教學重點教學重點本節課的教學重點是：變化的磁場產生電場且這個電場是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質。教學難點教學難點感生電場是由變化的磁場產生的，且是閉合回路中變化的磁場產生感應電流的實質，較為抽象，是學生學習的難點。突破這一難點的基本思路是：將抽象機理直觀化、微觀過程宏觀化，物理機制圖像化。教法分析教法分析通過生活情境導入，利用問題驅動法和巧妙的實驗設計，將感生電場通過其對電子束的作用展示出來，降低學生理解“變化的磁場產生電場以及合回路中變化的磁場產生感應電流實質”的難度。學法分析學法分析通過教師引導下的學生合作實驗探究。提出問題、做出猜想假設、進行實驗驗證，最后師生一起對實驗結果進行分析，經討論得出一般性的結論。教學準備教學準備教具：線圈、收音機、擴音器、高壓電源、陰極射線管、導線、開關創新之處創新之處教法創新通過實驗將感生電場由可觀測的電子束的偏轉直觀展現出來，通過這一實驗展現變化的磁場產生電場這一抽象的物理規律，體現出了將抽象機理直觀化、微觀過程宏觀化的物理思想。實驗創新本節課除去導入新課使用的趣味實驗外，設計了兩個探究實驗。實驗1是電子束在瞬間通電線圈的作用下發生偏轉，說明通電線圈周圍有場產生，但這個實驗還不能證明這個場就是電場，因為這時還有磁場產生，磁場也能使電子束發生偏轉。實驗2是電子束在平行于它的瞬間通電線圈的作用下發生偏轉，這時已排除了磁場對電子束的作用，所以電子束的偏轉就是由于電場的作用，也就證明了變化的磁場可以產生電場。教學流程圖教學流程圖猜想假設猜想假設觀察思考；提出問題PPT“會放音的線圈”小實驗結束演示實驗感生電場的產生及作用課堂小結作業開始教學過程教學過程 趣味實驗引入新課教師活動創設情境，引入新課：同學們，通過前邊幾節課的學習，我們對電磁感應現象已經有了較深刻的認識，這節課我們進一步來研究電磁感應現象，來一起學習電磁感應現象中的感生電場。首先請大家來觀察一個有趣的實驗現象。實驗觀察教師活動會放音的線圈引導學生觀察：當把連接在收音機上的線圈插入到連接在擴音器上的線圈中時，在擴音器中聽到清晰的音樂，這是為什么呢？學完本節課的內容后，我們就知道原因了。設計意圖用新奇的實驗激發學生學習興趣，培養學生觀察能力，由此提出問題，引入新課。分析引入實驗提出問題教師活動提問：能在擴音器中聽到聲音，說明了什么？學生活動教師活動學生活動教師活動學生活動說明連接在擴音器上的線圈中有電流產生提問：這個電流是如何產生的？運用已經學過的知識，引導學生共同分析：收音機正在播放音樂，則連接在其耳機孔的線圈中必有變化的電流通過，則一定產生變化的磁場，所以當把連接在收音機上的線圈插入到與擴音器相連的線圈中時，在與擴音器相連的線圈中有電流產生，也就在擴音器中聽到清晰地音樂。引導學生思考：仔細想一想：既然在變化的磁場的作用下與擴音器相連的線圈中產生了電流，那線圈中的自由電荷就必然發生了定向移動；在什么情況下自由電荷會發生定向移動呢？受到力的作用教師活動是變化的的磁場提供了這個力嗎？引導學生共同思考：磁場對電荷的作用是使電荷受到洛倫茲力，而電荷要受洛倫茲力必須是運動的，但在剛才的實驗中，這個線圈中的電荷是靜止的，所以電荷不可能受到洛倫茲力，也就是磁場不能提供這個使自由電荷發生定向移動的力。提問：閉合回路中確實有電流產生了，那變化的磁場到底是如何使線圈中產生電流的？設計意圖通過分析引入實驗現象，引導學生認真觀察，在已有知識的基礎上認真思考，提出問題，培養學生觀察、思考、提出問題的能力。深入分析提出猜想教師活動學生活動教師活動同學們仔細觀察這兩個線圈，看有沒有新的發現？我們知道還有一種力可以使自由電荷發生定向移動；提問：是什么力？電場力那是不是說變化的磁場產生了電場，自由電荷在這個電場的作用下發生了定向移動，產生了感應電流。教師活動提問：那我們這個猜想是不是正確呢？若變化的磁場能產生電場，那我們是否可以檢測這個電場呢？設計意圖鼓勵學生積極觀察和描述實驗現象，提高其邏輯思維能力。并能從實驗中發現問題，提出猜想，培養學生通過合作、交流進行學習的意識和能力。實驗探究驗證猜想實驗新探提出猜想教師活動學生活動教師活動提問：能不能將電場展現出來？如何展現出來？各種猜想---電場可以使一個一個的電荷受到電場力，而發生定向移動，形成電流，但這還不夠直觀。電場還可以對一束電荷產生作用，它會使這束電荷發生偏轉。教師活動學生活動教師活動學生活動教師活動學生活動教師活動進行演示實驗介紹實驗儀器陰極射線管可以產生一束電荷。將線圈連接成一個閉合回路，接通陰極射線管，產生電子束；將線圈靠近陰極射線管，在閉合或斷開開關的瞬間，引導學生觀察現象。電子束發生明顯偏轉。再演示一遍引導學生思考：電子束發生明顯偏轉；但這就能說明變化的磁場產生了電場嗎？不能雖然偏轉很明顯，但這時還有磁場產生，有可能是磁場的作用使電子束發生了偏轉，那如何展現出電場？引導學生思考：既然有磁場的作用，我們能不能排除磁場的作用呢？我們知道如果電荷受到洛倫茲力作用，那磁場的方向一定與電荷的運動方向有一定夾角，那如果使磁場的方向與電荷的運動方向平行，電荷就不會受到洛倫茲力的作用，這樣就排除了電荷受洛倫茲力的作用，也就排出了磁場對電荷的作用。根據右手螺旋定則，通電線圈的磁場從線圈的一端穿出，從另一端進入，將線圈與陰極射線管平行放置，也就是磁場與電子束平行。再次進行演示實驗。引導學生觀察現象當磁場方向與電子束平行時，電子束發生偏轉。這就完全說明，電子束的偏轉確實是由于電場力的作用，這也就驗證了我們剛才的猜想是正確的。設計意圖鼓勵學生積極觀察和描述實驗現象，提高其邏輯思維能力，培養學生合作學習的意識和能力。得出結論教師活動通過以上的實驗，我們可以得出這樣一個結論：變化的磁場在空間激發出一種電場，這個電場就叫做感生電場。這種電場與電荷產生的電場有著本質上的區別，但它和靜電場一樣都可以使自由電荷受電場力而發生定向移動，所以它是變化的磁場產生感應電流的實質。解釋引入實驗。教師活動與學生分享本節課的收獲：知道了變化的磁場產生電場，這就是感生電場；理解了感生電場是變化的磁場產生感應電流的實質；學會了如何分析抽象現象—抽象機理，直觀展示；教師活動布置課后作業：查閱資料，寫一篇關于感生電場在現代科學研究中應用的小論文。設計意圖與新課導入首尾呼應，學以致用，鞏固新知。從生活走向物理，從物理走向社會。拓展課外第二課堂，培養學生自主學習能力。板書設計板書設計第四章第五節感生電場一、實驗探究實驗：現象結論1電荷移動力的作用2電子束偏轉電場二、感生電場變化的磁場感生電場感應電流教學反思教學反思