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第四章
电磁感应
全章教学设计
全章教学内容分析
奥斯特发现了“电生磁”，
法拉第在“自然力统一”思想的影响下设想并发现了
“磁生
电”，打开了电和磁联系的大门，经过麦克斯韦的进一步研究，建立了电磁理论，
统一解释
了各种电磁现象。
本章内容介绍电磁感应的基本规律，
从电磁感应产生的条件，
到判断感应
电
流方向的楞次定律，
再到计算感应电动势大小的法拉第电磁感应定律，
< br>构成电磁感应的知
识体系，而关于电磁感应的动态分析，则涉及了受力过程、运动
过程、电磁感应过程、电流
变化过程、
做功过程和能量转化过程
等的动态分析，
对学生综合运用力电知识提出了很高的
要求，<
/p>
同时介绍了复杂物理过程的分析方法，
培养学生综合运用所学知识
解决物理问题的能
力。本章知识与交流电及电磁振荡、电磁波等有着密切的联系，掌握电
磁感应的分析方法，
为后续相关知识的学习打下了良好的基础。
课标要求
1
．
内容标准
(1)
收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会人类探索
自然规律的科学态度和科
学精神。
(
2)
通过实验理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
(3)
通过探究理解楞次定律。理解法拉
第电磁感应定律。
例
1
：
分析电动机运转时产生反电动势的现象，
分别用力
的观点和能量的观点进行说明。
(4)
通过实验，了解自感现象和涡流现象。列举并说明自感现象和涡流现象在生活和生
产中
的应用。
例
2
：观察日光灯电路，分析日光灯镇流器的作用和原理。
例<
/p>
3
：观察家用电磁灶，了解电磁灶的结构和原理。
2
．
活动建议
从因特网、
科技书刊上查阅资料，
了解
电磁感应在生活和生产中的应用，
例如磁卡阅读
器、录音机、录
像机的原理等。
知识板块及知识结构
电磁感应现象及产生条件→感应电流方向
(
楞次定律
)
→感应电动势大小
(<
/p>
法拉第电磁感
应定律
)
< br>→自感和涡流→电磁感应的综合应用。
知识结构图
教学目标
1
．知识与技能
(1)
了解对电磁感应的探索过程。
1
(2)
掌握磁通量的概念。
(3)
掌握电磁感应及感应电流的概念。
(4)
掌握产生感应电流的条件，并能应用解决实际问题。
(5)
能从能量角度讨论电磁感应中的能量转
化。
2
．过程与方法
(1)
通过重现科学家的探究过程，培养探究能力、构建能力，促进创新能力养成。
(2)
通过小组活动培养实验设计、
电路设计能力，学会分类与归纳方法，培养抽象、归
纳能力。
(3)
培养运用物理规律解决实际问题的能力及知识迁移能力。
3
．情感态度与价值观
(1)
培养学生探索的欲望。
(2)
通过探究过程培养团结协作精神。
<
/p>
(3)
在探究中培养实事求是的科学态度。
学情分析
学生在学习了磁场知识之后，
对于“磁生电”的思想有了一定的思想
准备，
对电磁感应
现象及条件接受起来并不困难。对楞次定律的
理解和应用，应该是本章学习的第一个考验，
同时，
右手定则的
应用过程中也容易与左手定则及安培定律混淆。
感应电动势大小的计算中，
最容易因磁通量、
磁通量变化量、
磁通量变化率等概
念区分不清而出现错误。
电磁感应的综
合应用不仅要求学生重新
熟悉力学及电路的相关知识，
同时对学生的综合能力提出了较高的
要求，
动态分析的方法则在前面有过接触，
应该在原有基础上
更加熟练。
本章探究性实验很
多，不仅要求学生动手操作，而且
要求根据实验现象作出判断。
教学要求与建议
1
．充分利用电磁现象的有关物理学
史展开教学。在电磁学简单回顾的基础上，通过学
习法拉第发现电磁感应这一划时代的发
现，
引起学生的浓厚兴趣，
随后在后续知识的学习中，
不断接触楞次、
法拉第等科学家及他们的研究情境，
在知识之外，
更便于方法教育和价值观
的影响。
2
．充分开发课内外资源，指导学生开展各种形
式的探究学习。本章适合探究的题材很
多，在电磁感应产生条件、楞次定律、动生电动势
、自感互感、电磁驱动和电磁阻尼等环节
都可以开展不同程度的实验探究。
在法拉第电磁感应定律及其应用中，
则可以选取适合的内
容引导理论探究。
3
．注重以法
拉第电磁感应定律的理解和应用为核心的综合应用。应在学习中采取先分
后总、
先孤立后联结的方式，
逐步构建电磁感应动态分析的知识网络，
逐渐培养灵活运用各
种知识进行分析综合的能力。
4
．继续重视理论联系实际。电磁感应现象的应用非常广泛
，教学中应注意让学生了解
其多方面的应用。
教材中介绍了许多
实际应用的实例，
可以充分利用这些实例引导学生操作
和分析，
了解其原理。
课时分配建议
1
划时代的发现
2
探究电磁感应产生的条件
3
楞次定律
4
法拉第电磁感应定律
5
电磁感应规律的应用
6
互感和自感
7
涡流
电磁阻尼和电磁驱动
1
课时
2
课时
2
课时
2
课时
2
课时
1
课时
1
课时
2
1
划时代的发现
教学设计
(
一
)
整体设计
教学分析
《科学
课程标准》
强调“以培养科学素养为宗旨”，
“以探究学习为核
心”，
即通过科
学教育使学生逐步领会科学的本质，
乐于探究，
培养他们对科学的兴趣和求知欲。
而本
课时
作为电磁感应知识的引入和准备，
是在渗透物理学史的教学
活动中进行的。
借助于物理学史
这一载体，
让学生体验科学发现的过程，
从而很好地启迪学生的心灵，
培养并提高学生的科
学素养，逐步发展学生的探究能力。
教科书上把“划时代的发现”单独作为一节课来处理，
主要是因为奥
斯特的发现改变了
人们的自然观、世界观和思维方式
(
从相互联系中考察事物
)
。法拉第的发现揭开了
人类社会
迈进电气化时代的序幕，应该说这段科学史是科学思维中传统与创新交锋和突破
的生动事
例，
它同时还展示了创新思维的重要性和时代局限性对
创新的羁绊。
另外一个重要的原因就
是法拉第对电磁感应现象研
究的史实，可以成为科学方法和科学精神教育的很好素材。
本
课时重点讲述电磁感应现象的发现过程。
作为章节的起始教学，
并不要求学生理解深
奥的电磁学知识，
而是把重点放在电磁感应
发现的物理学史上。
教学中要注意引导学生尽可
能多地参与讨论
，
把自己了解的有关内容和观点说出来，
教师在此基础上加以补
充，
并引申
出相应的科学道理。
教学目标
1
．知道电磁感应、感应电流的定义。
2
．关注电磁感应现象的发现过程，了解相关的物理学史。
3
．学习法拉第的科学探索精神，领悟科
学探究的方法和艰难历程。
4
．了解
信念和机遇在科学发现中的作用，辩证认识传统观念对科学发展的利与弊。
教学重点难点
与电流磁效应和电磁感应现象的发
现相关的物理学史，特别是领悟科学探究的艰难历
程，以培养学生的科学方法和科学精神
。
教学方法与手段
教学方法：教师启发、引导学生自
主阅读、交流“电生磁”和“磁生电”发现过程，并
了解与其相关的物理学史。由此引发
学生思考、体会科学探索中的艰辛，领悟其中的方法，
从而提高学生的科学素养。
教学手段：计算机、投影仪、录像片。由于本课时偏重于物理学史，
文字性内容居多，
因此使用
PPT
课件
，以提高课堂效率。
课前准备
教学媒体
小磁针
、长直导线、电源，开关、导线若干、闭合铁芯、两个线圈、电流计等。
多媒体课件、实物投影仪、视频片段。
知识准备
了解相
关的物理史实，
奥斯特发现电流的磁效应的具体过程、
历史背景
、
他的迷失和机
遇，以及他的经验和启迪；法拉第生平，以及他
的科学思想、他的坚持不懈；同时代的其他
科学家在电磁学方面的研究，比如安培“坐”
失良机、科拉顿“跑”失良机的故事……
教学过程
导入新课
3
[
事件
1]
教学任务：作为全章的第
1
节，首先导
入整章概貌。
教师引导：
在上一册
(
选修
3
—
1)
我们学习了有关电场和磁场的知识，
对电现象和磁现象有了较为深
刻的理解。
我们已经知道电荷能够通过“感应”使附近的导体出现电荷，
电流能够在其周围
“感应”出磁场，那么磁场能否“感应”出电流呢？回答是肯定的，这就是电磁感应现象。
从这节课开始，我们就来学习这方面的知识。
[
事件
2]
教学任务：创设情景，导入本节新课。
情景导入：
【演示】
电流的磁效应实验：连接通
电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向
放置，小磁针平行放在直导线下面，然后
闭合开关，观察小磁针的运动。
教师引导：大家看到了什么现象？
观察并描述：接通电源时，小磁针发生了转动。
讨论与交流：上述现象说明了什么问题？
总结与归纳：
这就是电流的磁效应现象，
是由奥斯特发现的
。
这个现象说明了在电流的
周围产生了磁场，而通过磁场的作用
使得小磁针发生转动。
教师引导：
电
流的磁效应是在什么样的背景下发现的？它的发现有着怎样的曲折历程？
电流能够在其周
围“感应”出磁场，
那么磁场能否“感应”出电流呢？这节课我们就来了解
科学家们的探究历程，领悟其中的科学道理……
推进新课
[
事件
3]
教学任务：奥斯特梦圆“电生磁”
——
电流磁效应的发现。
问题引导：谁能说一说奥斯特发现电流的磁效应的故事？
学生活动：学生自由发言，说出自己知道的奥斯特发现电流的磁效应的故事……
教师活动：教师适时补充，然后展示思考题：
<
/p>
(1)
是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科
学研究领域存在怎样的
历史背景？
(
2)
奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？
< br>
(3)
奥斯特的研究是一帆风顺的吗？能不能说奥斯特
非常幸运，“碰巧”发现了电流的
磁效应？
< br>(4)
电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。
总结与归纳：
(1)
在<
/p>
19
世纪
20
年
代之前的漫长岁月里，电和磁的研究始终独立地发展
着，包括库仑在内的众多物理学家，
仍然认为电与磁是互不相关的。
到了
18
世纪末，人们开始思考不同自然现象之间的联系，一些独具慧眼的哲学家如康
德等，
提出了各种自然现象之间相互联系和相互转化的思想。
深受其影响的丹麦科学家奥斯
特相信电与磁之间可能存在着某种联系。<
/p>
1803
年奥斯特指出：“物理学将不
再是关于运动、热、空气、光、电、磁以及我们所
知道的各种其他现象的零散的罗列，我
们将把整个宇宙纳在一个体系中。”
(2)
< br>奥斯特在
1820
年
4
月的一次演讲中，
碰巧在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针。
当电源接通时，
小磁针发生了转动。
说明电流
对小磁针产生了作用，
证明电流在其周围产生
了磁场，
这就是发现电流磁效应的过程。
通过前面的学习，
我们知道，
地磁场是南北方向的，
小磁针静止时指示南北方向
，
通电直导线的磁场方向遵守安培定则。
当通电导线南北放置时
，
4
导线下方的磁场沿东西方向，
小磁针受到电流的磁场作用由原来的南北方向转向东西方向。
奥斯特由小磁针的偏转，确
定了电和磁的联系，也就是电流的磁效应。
(3)
奥斯特的研究并不是一帆风顺的。经历了好多次失败，但奥斯特始终没有放弃。
机遇总是青睐那些有准备的头脑。
一直坚信电和磁之间存
在着某种联系的奥斯特，
在那
一次讲演中，
碰巧发现了在南北方向的通电导线下面放置的小磁针居然转动了。
听众中大概
没有人注意到这个现象，
但是奥斯特注意到了，
他以敏锐的洞察力注意到了这个现象。
并随
后做了相关的实验
，再次证明载流导线的确能使磁针偏转，这种作用称为电流的磁效应。
(4)
电流磁效应的发现揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系。奥斯特的
思维和实
践突破了人类对电与磁认识的局限性。
电流磁效应的发
现引发了科学认识领域的思考，
推动
了电磁学的发展。
科学的发展是艰辛曲折的。
从中我们得到，<
/p>
要想成功离不开坚定的信念、
坚持不懈的努
力和敏锐的洞察力。
教师活动：教师倾听学生回答，及时给出点评。
[
事件
4]
教学任务：法拉第心系“磁生电”
——
电磁感应现象的发现
—
讲法
1
教师活
动：
电磁感应现象的发现是一个划时代的发现，
它揭开了人类社
会迈进电气化时
代的序幕。
英国科学家法拉第受奥斯特发现的启
发，
敏锐地觉察到磁与电之间也应该有类似
的“感应”，并在<
/p>
1822
年的一篇日记中留下了“由磁产生电”这样闪光的思想字
迹。
法拉第初期观点，受到奥斯特等科学家的实验启发，既然
电能产生磁，那么，磁也应该
能产生电。
设置问题：
如果你是法拉第，
以此观点你能尝试设计一个用
以探索“磁生电”的实验方
案吗？
设
计实验：
限定学生在法拉第时代所具有的知识和经验基础上设计实验方案，
旨在把学
生带到历史上探究的事件中去，让学生转换角色，体验探究。
交流评价：
交流学生设计的实验方案，
并进行简要评价。
一是借以让学生进一步了解当
时的知识和认知背景；
二是为学生理解法拉第为探索磁生电所做的初始假设及未果实
验的合
理性和局限性做好铺垫。
让磁生电的扭
秤式实验装置
教师介绍：科学的道路
绝不平坦，法拉第于
1822
年
12<
/p>
月、
1825
年
11
月和
1828
年
< br>4
月做过三次集中的实验研究，然而均以失败告终。
<
/p>
实验
1
：他用两根长约
< br>4 m
的导线平行放置，相隔约两张纸厚的距离，先把其中的一根
导线接到电池的两端通电，再把另一根与电流计相连。
实验
2
：把一根螺旋线与电池两极连接，直导线穿过它，后者
两端连接电流计。
实验
3
：如下图所示，法拉第用一根线把一个铜线环固定在导线上并把它悬挂起来，像
一个扭秤一样，把强磁棒的磁极放置在环内。
每个实验将
装置呈现后由学生先预测结果，
教师再通过实验进行检验，
以增
加悬念，
调
动学生学习的积极性。
提出问题：法拉第这些实验失败的原因是什么？
原因分析：
回顾法拉第做过的失败实验，
可以看出，
这些实验都是在以往经验的启发下，
5