第十三章《電磁感應(yīng)與電磁波初步》學(xué)習(xí)活動設(shè)計四：電能生磁，磁能生電嗎？課堂教學(xué)：【任務(wù)情境】1831年，法拉第把兩個線圈繞在一個鐵環(huán)上，一個線圈接電源，另一個線圈接“電流表”，第一次觀測到了期待已久的感應(yīng)電流。實驗中也沒有導(dǎo)體棒切割磁感線怎么會產(chǎn)生感應(yīng)電流呢？感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件應(yīng)該如何敘述？【學(xué)習(xí)任務(wù)一】重溫“切割”實驗，“初識”感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件教師活動：組織學(xué)生探究、交流和討論。情境一：閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線提問1：導(dǎo)體棒左右平動、前后平動、上下平動，哪種情況能產(chǎn)生感應(yīng)電流？做實驗驗證你的猜測。學(xué)生實驗并回答：只有左右平動時才有電流產(chǎn)生，也就是ab切割磁感線時有電流產(chǎn)生。提問2：對于產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件我們能得到的初步結(jié)論是什么？引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，導(dǎo)體中才會產(chǎn)生感應(yīng)電流。提問3：是不是切割磁感線是產(chǎn)生感應(yīng)電流的唯一方法呢？根據(jù)法拉第的領(lǐng)悟“磁生電是一種在變化、運動的過程中才出現(xiàn)的效應(yīng)?！痹谏厦娴那榫骋恢信c磁場相關(guān)的哪個物理量發(fā)生了變化呢？問題提示：為了便于分析產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，我們把情境一的實驗裝置畫成下圖所示的示意圖。學(xué)生討論總結(jié)：磁場不變而閉合電路ABCD的面積發(fā)生了變化，也就是說穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化。教師引導(dǎo)提升：感應(yīng)電流的產(chǎn)生是否與磁通量的變化有關(guān)呢？我們繼續(xù)來探究?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二】模擬法拉第實驗，尋找“磁生電”的條件教師活動：組織學(xué)生探究、交流和分享。情境二：線圈A通過滑動變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面。引導(dǎo)學(xué)生實驗：觀察下面幾種情況下線圈B中是否有電流產(chǎn)生。表1

提問1：在上面的實驗中，哪種情況下線圈B中有電流產(chǎn)生？這些情況中與磁場相關(guān)的哪個物理量發(fā)生了變化呢？學(xué)生分析總結(jié)：開關(guān)閉合、斷開的瞬間及開關(guān)保持閉合迅速移動滑動變阻器的滑片的情況下B線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生；這些情況下穿過B線圈的磁場強弱在變化。提問2：請結(jié)合前面兩個實驗，及法拉第觀測到感應(yīng)電流的實驗說說產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？你的分析是怎樣的？學(xué)生分析論證并匯報：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件應(yīng)該是磁通量發(fā)生變化，因為實驗1中是線圈面積發(fā)生變化引起了磁通量的變化，實驗2中雖然線圈的面積不變，但是迅速移動滑動變阻器的滑片（或者由于開關(guān)的閉合、斷開），線圈A中的電流迅速變化，又由于兩個線圈套在一起，所以線圈B中的磁場強弱也迅速變化，從而也引起了線圈B中的磁通量變化；而任務(wù)情境中法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗就跟我們實驗中的開關(guān)斷開、閉合的瞬間原理是一樣的。教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。教師引導(dǎo)學(xué)生實驗：我們初步得到上面的結(jié)論，它是否經(jīng)得起檢驗?zāi)?？下面我們就把它放到實踐中去檢驗一下。情境三：如圖所示，把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，或從線圈中抽出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。表2提問：你能通過我們的結(jié)論完善整個表格嗎？完成表格后用實驗來證明你自己吧。學(xué)生分析、實驗并總結(jié)：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)三】電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用教師活動：引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用提問：1831年法拉第發(fā)明了第一臺發(fā)電機，從此進入了電氣化時代，你能否舉例說明電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用？預(yù)測學(xué)生回答：發(fā)電機，變壓器，電磁爐，手機無線充電……教師總結(jié)提升：人類社會當(dāng)前的信息化高科技時代，幾乎每一個領(lǐng)域的高科技應(yīng)用技術(shù)的原理，都離不開法拉第的電磁感應(yīng)原理。在我們生產(chǎn)、生活和高科技領(lǐng)域中廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)、航天技術(shù)等都與電磁感應(yīng)原理密切相關(guān)。我們應(yīng)該緬懷把一生獻給了科學(xué)事業(yè)的法拉第，他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象打開了電氣化時代的大門。

【學(xué)習(xí)小結(jié)】1.經(jīng)歷感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的探究活動，提高分析論證能力。2.通過模仿法拉第的實驗，歸納得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。3.了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的重大歷史意義和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的廣泛應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)評價自測】1.勻強磁場中有一個矩形線框，在下列幾種情況下，線框中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流？（1）保持線框平面始終與磁感線垂直，線框在磁場中上下運動(圖甲)；（2）線框在磁場中左右運動(圖乙)；（3）線框繞軸線AB轉(zhuǎn)動(圖丙)。答案：圖甲、圖乙中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，圖丙中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。解析：圖甲中，線框在磁場中上下運動的過程中，穿過線框的磁通量沒有發(fā)生變化，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生；圖乙中，線框在磁場中左右運動的過程中，盡管切割磁感線，但是穿過線框的磁通量沒發(fā)生變化，所以無感應(yīng)電流產(chǎn)生；圖丙中，線框繞軸線AB轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量發(fā)生改變，有感應(yīng)電流產(chǎn)生。2.如圖所示，線圈Ⅰ與電源、開關(guān)、滑動變阻器相連，線圈Ⅱ與電流計相連，線圈Ⅰ與線圈Ⅱ繞在同一個鐵芯上，在下列情況下，電流計中是否有示數(shù)？(1)開關(guān)閉合瞬間；(2)開關(guān)閉合穩(wěn)定后；(3)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，來回移動滑動變阻器的滑片；(4)開關(guān)斷開瞬間。答案：(1)有

(2)無

(3)有

(4)有解析：本題主要考查閉合電路中電流變化導(dǎo)致磁場變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。(1)開關(guān)閉合時線圈Ⅰ中電流從無到有，故電流形成的磁場也從無到有，穿過線圈Ⅱ的磁通量也從無到有，故線圈Ⅱ中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計有示數(shù)。(2)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，線圈Ⅰ中電流穩(wěn)定不變，電流形成的磁場不變，此時線圈Ⅱ中雖有磁通量但磁通量穩(wěn)定不變，故線圈Ⅱ中無感應(yīng)電流產(chǎn)生，電流計無示數(shù)。(3)開關(guān)閉合穩(wěn)定后，來回移動滑動變阻器的滑片，電阻變化，線圈Ⅰ