《楞次定律——感應(yīng)電流的方向》教學(xué)設(shè)計(jì)

王菡　李長(zhǎng)齊

（ 1.內(nèi)容簡(jiǎn)析

《楞次定律——感應(yīng)電流的方向》位于人教版選修模塊3-2第四章第三節(jié)。它是在第二節(jié)探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探究感應(yīng)電流方向的問題。楞次定律是電磁學(xué)的重要規(guī)律，也是分析和解決電磁學(xué)問題的理論基礎(chǔ)，因此它是本章的重點(diǎn)，也是物理學(xué)的重點(diǎn)。學(xué)生在此之前已經(jīng)比較全面的掌握了電場(chǎng)、磁場(chǎng)，并對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象有了初步的認(rèn)識(shí)，應(yīng)該說學(xué)習(xí)楞次定律是順理成章的事情。但本節(jié)知識(shí)涉及的因素比較多，規(guī)律也比較隱蔽，學(xué)生對(duì)楞次定律的探究和理解，都存在一定的難度。因此本節(jié)課以問題為主線，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察分析，輔助以多媒體進(jìn)行教學(xué)。

2.教學(xué)目標(biāo)

（1）通過探究實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)出楞次定律的內(nèi)容。

（2）理解楞次定律中阻礙的含義。

（3）通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高總結(jié)概括的能力。

（4）親身體驗(yàn)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、比較及科學(xué)假說等研究問題的方法，感受科學(xué)家對(duì)規(guī)律的研究過程，學(xué)習(xí)他們對(duì)工作嚴(yán)肅認(rèn)真不怕困難的科學(xué)態(tài)度和堅(jiān)持真理、勇于探索的科學(xué)精神。

3.教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：通過探究、分析，得出判斷感應(yīng)電流的方向的規(guī)律—楞次定律。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析、推理和概括，以及對(duì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)這個(gè)“中介” 的引入。

4.器材準(zhǔn)備

鋁盤、靈敏電流計(jì)、強(qiáng)磁體、磁鐵、線圈、塑料小車。

5.教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一：舊知鏈接多媒體展示問題

（1）環(huán)形電流的磁場(chǎng)可以用安培定則表示：讓右手彎曲的四指與__________的方向一致，伸直的拇指所指的方向就是________________。通電螺線管是由許多匝環(huán)形電流串聯(lián)而成的，通電螺線管的電流方向和它的磁感線方向之間的關(guān)系，也可用安培定則來判定.通電螺線管內(nèi)部磁感線方向是·

（2）如圖，已知通電螺線管的磁場(chǎng)方向，電流方向如何？

（3）感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是

磁通量的變化包括_____________。

設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)舊知，為學(xué)習(xí)新知識(shí)熱身。

環(huán)節(jié)二：魔術(shù)表演，引入新課

首先表演魔術(shù)——神奇的魔法棒和會(huì)跳舞的鋁盤，引入問題。這是普通的鋁盤，注意觀察。

問題1：鋁盤為什么會(huì)隨著魔法棒的起舞？

驗(yàn)證學(xué)生猜想教師揭開魔法棒的神秘面紗，并用銀幣驗(yàn)證是不是磁鐵。

問題2：磁鐵是鐵磁性物質(zhì)，不吸引鋁，為什么在魔術(shù)中鋁盤會(huì)隨著磁鐵的快速運(yùn)動(dòng)而隨之運(yùn)動(dòng)呢，受到魔力一樣？

驗(yàn)證學(xué)生猜想，連接鋁盤和靈敏電流計(jì)，在快速移動(dòng)強(qiáng)磁鐵時(shí)，學(xué)生會(huì)觀察到靈敏電流計(jì)的指針左右偏轉(zhuǎn)。

從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得出，不僅產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小和方向都發(fā)生了變化。

問題3：感應(yīng)電流的方向遵從什么樣的規(guī)律？

實(shí)驗(yàn)： 把線圈、兩個(gè)并聯(lián)反向發(fā)光二極管連接，當(dāng)磁鐵快速插入和拔出時(shí)，二極管交替發(fā)光。

問題4：兩個(gè)二極管交替發(fā)光說明感應(yīng)電流的方向怎樣了？

問題5：什么原因?qū)е赂袘?yīng)電流方向改變了？

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感應(yīng)電流方向與磁通量的變化有關(guān)。

顛倒磁極重復(fù)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真觀察兩個(gè)二極管發(fā)光的順序。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向也有關(guān)系。

問題6：感應(yīng)電流周圍存在磁場(chǎng)嗎？這個(gè)磁場(chǎng)的方向該怎么怎么判斷呢？

請(qǐng)同學(xué)們接著觀察我們的實(shí)驗(yàn)，在磁鐵快速向上提起時(shí)，鋁盤隨之向上跳起，如果我們已知磁鐵的N極和S極，能否根據(jù)初中學(xué)過的同名磁極相互吸引，異名磁極相互排斥來判斷感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向呢？

在我們知道了感應(yīng)電流的磁場(chǎng)時(shí)，能不能確定感應(yīng)電流的方向呢？如果可以，根據(jù)的哪個(gè)定則？

改裝實(shí)驗(yàn)：把線圈和塑料小車?yán)壴谝黄穑迦牒桶纬龃盆F時(shí)，小車會(huì)移動(dòng)，通過小車移動(dòng)方向和磁鐵的原磁場(chǎng)方向可以判斷感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向，從而判斷處感應(yīng)電流的方向。

設(shè)計(jì)意圖：通過魔術(shù)表演激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，通過分析現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。繼而再通過環(huán)環(huán)相扣的問題，將本節(jié)課的重點(diǎn)從探究感應(yīng)電流與原磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)化為探究感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的問題。

環(huán)節(jié)三：新課教學(xué)、分組實(shí)驗(yàn)、探索定律

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄扛袘?yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)器材：磁鐵、線圈、塑料小車

實(shí)驗(yàn)原理：

實(shí)驗(yàn)步驟：

實(shí)驗(yàn)表格：

設(shè)計(jì)意圖：通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，自己制定實(shí)驗(yàn)步驟，自己繪制實(shí)驗(yàn)表格，再以小組合作動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，探究多個(gè)線索之間的關(guān)系。通過車載線圈的運(yùn)動(dòng)情況，可以直觀判斷出車載線圈的受力情況，通過同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引，判斷出感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，降低探究實(shí)驗(yàn)的難度，從而較好的突破重難點(diǎn)。

環(huán)節(jié)四：總結(jié)規(guī)律，深化理解

多媒體展示問題

（1）從相對(duì)運(yùn)動(dòng)看，當(dāng)磁鐵靠近線圈時(shí)，線圈——磁鐵，從而—— 磁鐵的靠近，當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離線圈時(shí)，線圈——磁鐵，從而——磁鐵的遠(yuǎn)離。簡(jiǎn)言之： ————。

（2）從磁通量的變化來看，當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向——，從而——磁通量增加；反之，當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向——，又——磁通量減少。表現(xiàn)形式是——，本質(zhì)是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要——磁通量的變化。

（3）請(qǐng)同學(xué)們觀察在表格中添加線圈的繞制方向、感應(yīng)電流的方向一欄，并根據(jù)線圈的繞制方向和安培定則把實(shí)驗(yàn)中感應(yīng)電流的方向判斷出來。

設(shè)計(jì)意圖：通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生總結(jié)出隱藏在現(xiàn)象后面的規(guī)律。

（4）把線圈和兩個(gè)并聯(lián)反向的發(fā)光二極管連接起來，檢驗(yàn)判斷是否準(zhǔn)確。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，驗(yàn)證學(xué)生結(jié)論是否正確，加深學(xué)生對(duì)自己總結(jié)規(guī)律的認(rèn)識(shí)

環(huán)節(jié)五：拓展延伸，理解定律

師（1）誰在阻礙？阻礙什么？怎么阻礙？能否用“相反”或者是“阻止”來替換阻礙？

師（2）觀察演示實(shí)驗(yàn)，用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 并解釋魔術(shù)本質(zhì)

學(xué)生結(jié)論：從磁通量變化的角度來看，感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的__變化__；從導(dǎo)體和磁體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來看，感應(yīng)電流總要阻礙_____相對(duì)運(yùn)動(dòng)__。

“阻礙”的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，楞次定律是能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過形象化的總結(jié)使學(xué)生加深對(duì)楞次定律理解

環(huán)節(jié)六：課堂練習(xí)，當(dāng)堂達(dá)標(biāo)

例題：在圖4.3—10中CDEF是金屬框，當(dāng)導(dǎo)體AB向右移動(dòng)時(shí)。

請(qǐng)用楞次定律判斷ABCD和ABEF兩個(gè)電路中感應(yīng)電流的方向。

思考：能否用這兩個(gè)電路中的任一個(gè)來判定導(dǎo)體AB中感應(yīng)電流的方向？

設(shè)計(jì)意圖：鞏固知識(shí)，強(qiáng)化訓(xùn)練

環(huán)節(jié)七：自主完善，意義構(gòu)建

（1）總結(jié)知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生回顧楞次定律的內(nèi)容，抓住“阻礙”，深化對(duì)楞次定律的理解。并體會(huì)該規(guī)律的隱蔽性、抽象性和概括性。

（2）總結(jié)方法。引導(dǎo)學(xué)生回顧探究過程，回味猜想、實(shí)驗(yàn)、分析、比較、歸納、概括、總結(jié)規(guī)律的科學(xué)研究方法。相對(duì)于楞次定律本身，該科學(xué)研究方法更重要。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生自我總結(jié)、自我完善、總結(jié)梳理的自學(xué)能力，鞏固學(xué)習(xí)的內(nèi)容和方法。

教學(xué)反思：

成功之處：

1）通過魔術(shù)表演吸引學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性。

2）通過發(fā)光二極管的交替發(fā)光，引入本節(jié)課題。

3）通過直觀實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)本節(jié)問題的轉(zhuǎn)化，降低研究問題的難度。

4）通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，解決本節(jié)重點(diǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。

5）通過習(xí)題練習(xí)鞏固本節(jié)所學(xué)知識(shí)，同時(shí)引出下節(jié)知識(shí)。

不足之處：本節(jié)知識(shí)較難掌握，學(xué)生對(duì)定律的總結(jié)存在難度，課堂展示和以往相比有點(diǎn)少。