一、课标要求
通过探究电磁感应现象,要求学生知道电磁感应现象,理解产生感应电流的条件,进一步了解电和磁的联系;明确导体中感应电流的方向与导体运动方向,磁感线方向有关;通过控制变量法探究感应电流的大小与哪些因素有关;通过自主探究活动,培养学生的猜想能力、实验设计能力、归纳概括能力和动手操作能力,加强学生的交流合作和亲身体验,让学生体会到从实践到理论,都需要走过一段艰难又曲折的道路,有机地结合教学内容培养学生的科学素养。
二、教学设计思想
根据认知心理学和建构主义学习理论的观点,在物理课程和现实生活的情境中,教师要尽可能创造条件让学生去自己发现问题,动手设计实验进行验证,“在做中学”,在体验、理解和应用的过程中,培养学生的创新精神和实践能力。因此,本节课设计了三个探究实验,教师在课堂上做好学生学习的引导者、促进者,一切从学生的实际出发,所有的活动都围绕促进学生的发展而进行,真正把学生摆到主体和中心地位。
奥斯特发现了电流的磁场,第一个揭示了电与磁的联系;之后,法拉第发现了电磁感应现象,他的发现进一步揭示了电与磁的联系。电磁感应现象的发现是逆向思维的典型应用,也是培养学生科学探究的良好素材,所以将电磁感应现象的演示实验改为学生分组探究实验,在教师的引导下,让全体学生通过自己探究获得知识,培养能力,增加小组成员间的交流合作,激发学生的智慧潜能,提高学生探究兴趣和技能。
探究感应电流的大小与哪些因素有关,要运用到控制变量法的思想,经过近两年的学习,学生在前面已经有一定的知识、方法的储备,所以教学中要更多地注重学生的猜想和科学研究方法的运用,如加大学生的自主探究性活动量,让学生自主讨论设计方案、各种可能因素的控制、具体实验操作方法等。
理解“导体在磁场中作切割磁感线运动”是本节课的难点之一,理解的困难是由于初中学生的心理特点和生理特点形成的。“切割磁感线运动”的理解牵涉到磁极、导体以及磁感线方向、导体的运动方向等多种因素,空间感要求较高,初中学生的空间想象能力的发展还不够,根据教育的直观性原则、量力性原则,教师要注意教学方法的优化和多种教学手段的科学运用,化抽象为直观,化复杂为简单,因材施教,循序渐进,如通过多媒体课件展示模拟实验过程辅助教学,利用形象直观的模型、“切割磁感线”的动作模拟等措施来突破教学难点。
三、教学目标
1、知识目标:(1)知道电磁感应现象和产生感应电流的条件;(2)知道感应电流的方向和哪些因素有关;(3)知道在电磁感应现象中,能量是如何转化的。
2、能力目标:(1)通过探究性实验培养学生的观察能力和动手实验能力;(2)培养学生从实验事实中归纳概括物理概念和规律能力。(3)通过探究性实验渗透自然科学的研究方法,培养学生的逆向思维能力。
3、情感价值目标:(1)通过揭示电与磁的联系,让学生逐步树立“不同物质和不同运动形式之间的相互作用、对立统一的辩证唯物主义思想”(2)通过科学家法拉第的事迹介绍,培养学生不畏困难、探索科学真理的精神,激发学习自然科学的兴趣。
四、教学流程图
根据现代教育教学理论,结合本节内容特点和学生实际情况,本课的教学程序按学生认知发展规律进行设计,贯穿本节课的三个探究实验,都在引导学生经历类似科学研究的过程,主要包括提出问题、猜想、确定研究方案、设计实验、揭示实验问题、实验验证、归纳总结等环节,教学流程设计如下:
五、教学过程
1、质疑诱思,提出问题
(1)(多媒体课件显示奥斯特实验)复习提问:
这是什么实验?它说明了什么?
(2)逆向质疑:奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系,利用电可以产生磁,那么,反过来利用磁能否产生电呢?(学生猜想、思考、讨论。。。。。。)
(3)如果要设计实验来探究磁能否产生电,应选择什么器材,你的选择依据是什么?
(讨论交流:根据探究目的需要磁铁、导线;控制电路的开关;检验是否有电流的电流表。)
实验探究1 研究磁场产生电流的条件
问题:要观察导体在磁场中能否产生了电流,应怎样组成电路?
师生共同讨论,设计电路。教师组织学生分组,领取所需实验器材,为激发学生的兴趣,利用初中生的心理特点,组织一个小竞赛,比一比,谁最棒。
如果学生有困难,教师可适当引导:导体应怎样放入磁场中呢?是平放?还是竖放?是静止?还是让它运动?……有些方法学生暂时没发现的,教师可补充演示。
组织讨论:(1)还有哪些方法能获得电流呢?这些方法有什么特点?
(2)获得电流的条件有哪些?
教师出示自制模型(如图1),硬纸板代表磁铁,北极下面挂有一些细线代表磁感线,小木棍代表直导线,利用模型模拟演示“切割磁感线运动”。同时利用多媒体课件模拟演示,让学生加深对导体是否“切割了磁感线”的理解,并在黑板板书,突出导体运动方向和磁感线方向的几何关系(如图2)。
图1 自制模型 | 图2 没有切割磁感线 | 切割磁感线运动 |
( 表示磁感线方向 表示导体运动方向 表示导体)
实验完毕,教师再利用多媒体课件回顾实验,并完成设计的实验表格(如下图样表),归纳概括出利用磁场获得电流的条件。
磁感线方向 | 导体运动情况 | 电流表指针偏转 | 电流有无 |
竖 直 向 下 | 静止不动 | ||
竖直向下 | |||
竖直向上 | |||
向左 | |||
向右 |
3、归纳概括:电磁感应现象
师生归纳概括电磁感应现象和感应电流。
引导学生分析电磁感应现象中能的转化情况:需要用力移动导线,消耗了机械能,获得了电能,实现了机械能向电能的转化。
介绍法拉第的生平事迹以及这个伟大发现的深远意义,给学生以科学精神的教育,激励学生为祖国的科学技术发展努力学习。
4、实验探究2:感应电流的方向跟哪些因素有关?怎样验证你的猜想?
学生分组实验探究,注意控制方法:①保持磁场方向不变,改变导体的切割磁感线运动方向,观察电流表指针的方向是否改变。②保持导体做切割磁感线运动方向不变,改变磁场方向,观察电流表指针的方向是否改变。
归纳得出实验结论。
5、实验探究3:感应电流的大小与哪些因素有关
鼓励学生猜想,选取有代表的几种因素进行探究,如:(1)导线切割的速度大小;(2)导线切割的速度方向(3)永磁体的磁性强度;(4)切割导线的条数;(5)切割的有效长度。
引导学生动手:设计实验方案,进行实验验证,引导学生注意各种条件的控制方法,注意哪些因素要控制不变,怎样改变研究的变量等实际问题。
实验完毕后交流讨论实验结果,得出结论。
6、深化拓展
组织讨论:
(1)如果不是闭合电路的导线切割磁感线,在导体中能否产生电流?导体两端能否产生电压呢?
(2)上述实验中,如果导体不动,磁体运动,情况又怎样呢?动手试试
(3)动手做做:教师拿出四驱车小马达、手电筒的小灯泡、导线等器材,用绳子使马达转动,观察能否使小灯泡发光。鼓励学生上讲台动手试试,实验操作简单,生动有趣,将课堂气氛推向高潮,同时为下一节课“发电机”的学习留下悬念,激发学生探究学习的热情。
7、巩固反馈
(1)学生思考小结,明确本节课学习的知识,采用了哪些科学研究方法,探究了哪几个问题,对照检查教学目标是否落实。
(2)课内反馈练习。(多媒体课件显示,师生共同交流评价。练习题的设计要紧扣本节课的重、难点,紧密联系生活生产的实际情况,旨在让学生加深知识的理解,培养学生的创新精神和能力)
(3)布置课后思考题和预习作业。
六、教学反思
1、本节课教师要处理好教师与学生的角色问题。学生是学习的主体,整个教学过程中,教师要把握好自己在教学中的角色和地位,始终以学生为中心,科学探究要注重学生的猜想和科学研究的方法教育,充分发挥学生的自主性,教师要敢于“放”,善于“引” 。这堂课在学生探究方法上和时间可能不够的问题上会比较突出,三个探究实验能否收到良好的教学效果,与教师的科学引导密切相关。如果“放而不引”,流于形式,不仅教学时间不够,学生也可能“玩无所获”,如探究“电磁感应现象”实验、“感应电流的大小与哪些因素有关”的实验,实验次数较多,操作中易出现如电路故障、方法不合理等这样那样的问题,没有教师的合理引导,学生不可能在有限时间内完成学习任务。因此教师适当“导”而不是“包”,对失败的学生多鼓励,培养学生面对失败不气馁的优良品质。
2、兴趣是最好的老师,在本节课的教学设计中,注重结合学生的学习心理特点,从学生的实际出发,采用“提问、猜想、假设、实验、结论、再实验、新的结论”的模式不断探究,初中学生好奇心强,喜欢动手,探究是他们非常喜欢的学习方式,因势利导,让学生由“老师要我学”变为“我要学”;利用小组竞赛激发学生的兴趣,增强学生的信心。在探究性学习过程中,有少数学生可能存在学习障碍,实验不能按时按量完成,教师在课堂上要对他们予以足够的注意和指导,并在课外进行适当的辅导,如果教师能够始终注意培养学生的学习兴趣,用科学的魅力吸引学生,不仅能较好地防止后进生的厌学、怕学心理出现,而且能让学生不断地享受探究学习的快乐。
3、 为突破理解“切割磁感线运动”的难点,教者制作了简单、方便、直观的模型,既能引导学生多动手解决问题,又能很好地理解难点问题,同时结合多媒体课件的展示、板书几何图示的辅助,将动态的立体问题,分解为静态的多个过程,克服学生空间思维能力的缺陷,反馈练习题的设置,也针对重难点以不同形式、从不同角度予以突破,效果良好。
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