《怎樣產(chǎn)生感應電流》教學(xué)設計模板
(一)[設計意圖]
法拉第電磁感應現象的發(fā)現，凝聚了法拉第十年的心血，是一個(gè)艱辛而漫長(cháng)的探究過(guò)程，我們今天的學(xué)習，不可能要求學(xué)生在短短的一節課時(shí)間內，完全通過(guò)自己的努力來(lái)重現這一偉大的發(fā)現，本節的教學(xué)重點(diǎn)應在于引領(lǐng)學(xué)生在探究過(guò)程中領(lǐng)會(huì )科學(xué)的研究方法，形成正確的探究觀(guān)念和探究意識；在于通過(guò)物理學(xué)史的介紹，使學(xué)生被科學(xué)家的精神所感動(dòng)，從而達到發(fā)展學(xué)生積極的情感、態(tài)度和價(jià)值觀(guān)的教學(xué)效果��！
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1、講述“逆向思維結碩果”故事（見(jiàn)附錄1）
2、如圖所示，師生共同做奧斯特的“電磁”實(shí)驗，啟發(fā)思考：磁 -->電？
說(shuō)明：以故事引入新課，一方面能激發(fā)學(xué)生的興趣，另一方面是本節課以“逆向思維”為主線(xiàn)的起點(diǎn)。
二、對探究磁－－>電實(shí)驗器材的選擇
1、引導學(xué)生對“電 磁”實(shí)驗中各部分器材作用的分析：
(1)電源——產(chǎn)生電流；
(2)導線(xiàn)和開(kāi)關(guān)——形成閉合電路；
(3)小磁針——檢驗磁場(chǎng)的產(chǎn)生
2、繼續運用“逆向思維”選擇磁 電實(shí)驗器材：
(1)磁鐵——產(chǎn)生磁場(chǎng)；
(2)導線(xiàn)和開(kāi)關(guān)——形成閉合電路；
(3)電流表——檢驗電流的產(chǎn)生。
說(shuō)明：①啟發(fā)學(xué)生思考如何選擇檢驗電流產(chǎn)生的儀器，學(xué)生可能有小燈泡、電動(dòng)機、電流表等方案，類(lèi)比奧斯特實(shí)驗中選用靈敏的小磁針，確定選用靈敏電流計； ②在這一過(guò)程中，同學(xué)們面前擺放的是電 。磁實(shí)驗器材，并且要求他們合上課本，運用“逆向思維”對實(shí)驗所需器材進(jìn)行分析推理。
三、探究磁 電的實(shí)驗過(guò)程
1、閉合開(kāi)關(guān)、觀(guān)察的電流計的指針沒(méi)有偏轉；
2、師生共同分析是否因為磁場(chǎng)不夠強，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，分別改接條形磁鐵和馬蹄形磁鐵并分別將它們放在導線(xiàn)的不同位置后閉合開(kāi)關(guān)；
3、在“失望”地認為磁不能產(chǎn)生電后，教師似“無(wú)意間”拿走馬碲形磁鐵，學(xué)生們突然發(fā)現指針偏轉了，重復實(shí)驗，發(fā)現磁的確能產(chǎn)生電流；
4、得出初步結論：“運動(dòng)”是磁生電的必要條件。
說(shuō)明：似乎無(wú)意間發(fā)現磁能生電，符合法拉第發(fā)現電磁感應現象的探究歷程（見(jiàn)附錄2）
四、學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗，探究“運動(dòng)”是否是磁生電的充分條件？
1、給學(xué)生提供靈敏電流計和馬蹄形磁鐵，進(jìn)行分組實(shí)驗；
2、學(xué)生通過(guò)實(shí)驗可能會(huì )發(fā)現，雖然導線(xiàn)在運動(dòng)，但在如下情況不能產(chǎn)生電，如：①開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；②導線(xiàn)里外運動(dòng)；③導線(xiàn)上下運動(dòng)。
五、利用直觀(guān)表示磁場(chǎng)的“磁感線(xiàn)”，分析產(chǎn)生上述現象的原因，得出產(chǎn)生感應電流的條件——切剖磁感線(xiàn)。
說(shuō)明：①從“四”到“五”的過(guò)渡語(yǔ)言：因為磁場(chǎng)是看不見(jiàn)摸不著(zhù)的特殊物質(zhì)十分抽象，所以在前面我們是用什么方法來(lái)直觀(guān)地研究磁場(chǎng)？生答：磁感線(xiàn)，那么我們這里也利用磁感線(xiàn)來(lái)研究:為什么同樣是導體在磁場(chǎng)中運動(dòng)，產(chǎn)生的現象卻不同?
�、诎训匕搴吞旎ò宸謩e比喻成磁體的`N極、S極，請同學(xué)們舉手表示“磁感線(xiàn)”，教師用手中的教棒模擬切割磁感線(xiàn)運動(dòng)，進(jìn)一步加強同學(xué)們對“切割”的感性認識。如果想讓學(xué)生親身體會(huì )一下“切割”的感覺(jué) ，只要兩人合作，一人舉手代表磁感線(xiàn)，另一人舉手代表導體，十分方便有效！
六、換用不同的磁鐵或線(xiàn)圈進(jìn)一步驗證產(chǎn)生感應電流的條件后，打開(kāi)課本理解法拉第的電磁感應定律。
七、練習鞏固
說(shuō)明：若時(shí)間允許補充說(shuō)明物理學(xué)中引入圖1、圖2表示方法的必要性。老師們喜歡用射箭比喻磁場(chǎng)的方向，我覺(jué)得這還不夠，就像物理學(xué)中引入了很多字母，但總有一部分同學(xué)不喜歡用，是其記不住嗎？我覺(jué)的不是，關(guān)鍵是教師沒(méi)有交代清楚其引入的意義和必要性，如圖中圓圈表示導體里外放置，是因為當導體運動(dòng)到圖示位置時(shí)，我們從正面只能觀(guān)察的其橫截面，同理圖2也是如此，在教學(xué)過(guò)程中我們可利用課件或實(shí)物，讓學(xué)生觀(guān)察到動(dòng)態(tài)的過(guò)程，從而真正達到理解的效果。
附錄一：“逆向思維”結碩果
傳說(shuō)我國古代滄州城外有一座廟宇，年久失修，一天山門(mén)坍塌了，門(mén)前的一對石獅滾進(jìn)了附近的一條河中。一年后，和尚重建山門(mén)，想起還有一對石獅留在河里，于是雇人坐船到河的下游去打撈，尋找了十余里，終無(wú)所獲，感到很奇怪。這時(shí)一位老船工路過(guò)這里，問(wèn)明了石獅沉河的經(jīng)過(guò)，便叫打撈的人到上游去尋找。眾人聽(tīng)后十分驚訝，半信半疑地懷著(zhù)試試看的心情到上游去找。果然很快在上游八里外的河底找到了那兩個(gè)石獅子。眾人嘆服老船工的指引，便探問(wèn)緣由。老船工說(shuō)：“石獅很重，沉入河底后，河水難于沖動(dòng)石獅，卻把石獅的泥沙帶走了。天長(cháng)日久，石獅受水沖擊的上游方向逐漸形成了一個(gè)凹坑，坑越?jīng)_越大，當它深度超過(guò)石獅的一半時(shí)，石獅便向上游方向滾進(jìn)坑里，這樣年復一年，石獅就自然(科學(xué))而然滾到河的上游去了。眾人聽(tīng)后心悅誠服。
世上有些事乍看起來(lái)有些違反常規，但實(shí)際上卻合情合理，因為事物本來(lái)是復雜的，是由多種因素促成的，要想對付復雜的事物，自己的頭腦就要變得聰明些，而上述事物正好說(shuō)明“逆向思維”給我們的啟示。類(lèi)似的創(chuàng )意還有：
在動(dòng)物園里，把動(dòng)物關(guān)在籠子里，游人在園內觀(guān)賞動(dòng)物是一般常規。但是在野生動(dòng)物園里，動(dòng)物是放牧式的，為了防止獅虎對人的襲擊和傷害，卻讓游人坐到封閉的汽車(chē)內去進(jìn)行參觀(guān)游玩，卻又別有一番情趣。
生產(chǎn)玩具的廠(chǎng)家，其設計一般都追求色彩鮮艷、造型美觀(guān)可愛(ài)而贏(yíng)得顧客的喜愛(ài)，然而美國鬼才公司卻設計了一種外皮皺巴巴丑惡的玩具狗，這種一反常態(tài)的構思，是一種風(fēng)格迥異的丑狗，丑中還透出一絲憨態(tài)，從而引起人們的獵奇心，覺(jué)得花幾個(gè)錢(qián)抱一只奇異的狗回家是值得的。不出所料，皺皮狗成為市場(chǎng)上的暢銷(xiāo)產(chǎn)品。
美國物理學(xué)家瑞利采用逆向思維法取得重大發(fā)明并獲得諾貝爾獎。一次他在測量氮氣密度時(shí)，分別采用哈考特法和雷尼奧法，結果得出的氮氣密度相差千分之一。這么小的誤差對一般人往往很難引起注意。然而瑞利認為這個(gè)誤差超出了正常實(shí)驗的范圍。于是他采用“逆向思維法”，即不是減少差值，而是相反擴大差值去探索其中原因，經(jīng)過(guò)反復試驗終于發(fā)現了氬原子。
另一位科學(xué)家蘭米爾，他采用“逆向思維”法，發(fā)明了充氣電燈泡。當時(shí)的電燈泡有個(gè)致命的弱點(diǎn)，鎢絲通電后很容易發(fā)暗，使用不久燈泡壁就會(huì )發(fā)黑。一般人按常規思維都認為要克服這個(gè)毛病必須進(jìn)一步提高燈泡的真空度。但蘭米爾的想法與眾不同。他不是去提高燈泡的真空度，而是相反采用充氣法，他分別將氫氣、氮氣、二氧化碳、氧氣等充入燈泡，觀(guān)察和研究它們在高溫低壓下與鎢絲的作用。與他發(fā)現氮氣有減少鎢絲蒸發(fā)的作用時(shí)，便斷定鎢絲在氮氣中可以延長(cháng)工作時(shí)間。1928年，他由于充氣燈泡的發(fā)明而榮獲帕金獎?wù)隆?/p>
把思維方法來(lái)個(gè)一百八十度的大轉變，有時(shí)竟取得想不到的效果。歷史上有許多科學(xué)家就是采用逆向思維法而取得重大發(fā)現和發(fā)明的。
附錄二：法拉第發(fā)現“電磁感應”
自從1820年奧斯特宣布電能使磁針偏轉后，法拉第就想，電真的變成了磁，反過(guò)來(lái)想，磁為什么變不成電呢?他在筆記本上寫(xiě)了：“轉磁為電”幾個(gè)大字，口袋里常裝著(zhù)一塊馬蹄形磁鐵，一個(gè)線(xiàn)圈。就這樣苦思苦想，常驗常試。他先是用磁鐵去碰導線(xiàn)，電流計不動(dòng)，在磁鐵上繞上導線(xiàn)，還是沒(méi)有電。干脆把磁鐵裝在線(xiàn)圈的肚子里，接上電流計，指針依然紋絲不動(dòng)。法拉第就這樣顛來(lái)倒去，從1821年開(kāi)始到1831年不覺(jué)已過(guò)去整整10年，腦汁絞盡，十指磨破，也沒(méi)變出一絲絲電來(lái)。一天，他又在地下實(shí)驗室干了半天，還是毫無(wú)結果，便說(shuō)了聲：“算了吧!”氣得將那根長(cháng)條磁鐵向線(xiàn)圈里嗵地一聲扔進(jìn)去，仰身向椅子上坐去�？墒蔷驮谒錾硐蛞巫由献囊粍x那間，他忽然看見(jiàn)電流計上的指針向左顫動(dòng)了一下。他趕快眨了一下眼，再看指針又在正中不動(dòng)了。他想也許是看花眼了，因為人們在高度集中精力的實(shí)驗中，有時(shí)看到的只是自己希望的假象。他這么想著(zhù)就欠著(zhù)身子將磁鐵抽出來(lái)再試一次。不想這一抽指針又向右動(dòng)了一下，這回可是真真切切的。他忙又將磁鐵插回，指針又向左偏了一下。哎呀，有電了，磁成電了。十年相思苦，一朝在眼前!法拉第將那磁鐵在線(xiàn)圈里不停地抽出插入，上上下下就如同搗蒜一般，把個(gè)桌子捅得咚咚直響，那電流計上的指針也就像撥浪鼓似的左右搖個(gè)不停，原來(lái)磁變電是要通過(guò)運動(dòng)!這時(shí)法拉第那個(gè)賢惠溫柔的妻子薩拉見(jiàn)他到時(shí)還不上來(lái)吃飯，就端著(zhù)一盤(pán)面包、牛奶，幾樣小菜送到地下室來(lái)，剛一推門(mén)見(jiàn)法拉第正對著(zhù)線(xiàn)圈“搗蒜”，便撲哧一聲笑著(zhù)喊道：“邁克爾，開(kāi)飯羅!”法拉第抬起頭，扔掉磁鐵像一只小鳥(niǎo)一樣飛到薩拉面前，展開(kāi)雙臂摟住她的肩膀，就地打了一個(gè)旋。薩拉手中的牛奶面包菜碟統統掉在地上。她喊道：“邁克爾，你怎么啦，牛奶撒了，盤(pán)子打了，你吃什么呀�！� “不要了，什么也不要了。今天有電了，有電就夠了，只要電就行了!”他這樣語(yǔ)無(wú)倫次地念了一段“了了”歌后，便翻身去記日記：
“1831年10月17日。磁終于變了電……�！�
磁變電這種偉大發(fā)現的幸運何以偏偏落到一訂書(shū)徒出身的法拉第身上?原因很多，但有一點(diǎn)卻應引起我們特別的注意。就是十年前奧斯特通過(guò)實(shí)驗將電變成磁，法拉第聽(tīng)說(shuō)后即反過(guò)來(lái)這么一想：磁能不能變電?這便是一種相似思維。
世界上的事物都是互相聯(lián)系的，而這種聯(lián)系常常表現為它們之間的各種相似，抓住這個(gè)相似點(diǎn)也即抓住了它們的紐帶，偉大的發(fā)現常常由此而始。阿基米德身在澡盆里由物落水溢悟出浮力定律；牛頓見(jiàn)蘋(píng)果落地而推及地球與蘋(píng)果相互吸引，終發(fā)現萬(wàn)有引力；富蘭克林由毛皮摩擦的電火花而想到雷鳴電閃，因此而探得電的本質(zhì)；波義耳因酸霧使紫羅蘭褪色便反向聯(lián)想到以此來(lái)檢驗酸堿，竟發(fā)明了化學(xué)試劑。善于發(fā)現物與物間的相似，善于由這相似現象進(jìn)而探究其內在的聯(lián)系，這是科學(xué)研究的一條重要方法。猶如進(jìn)瓜地而先理其藤，藤在手則瓜無(wú)所漏；入宮尋寶而先尋其路，路既通則寶無(wú)所遺，新的發(fā)現就會(huì )層出不窮。
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