資源簡介

13.3《 電磁感應現象》課時教案
學科 物理 年級冊別 高二上冊 共1課時
教材 人教版（2019）高中物理必修第三冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于人教版高中物理必修第三冊第十三章第三節，是電磁學核心知識的起點。教材通過法拉第實驗引入電磁感應現象，明確“磁生電”的條件，引導學生理解閉合回路中磁通量變化是產生感應電流的根本原因。本節內容為后續學習楞次定律、法拉第電磁感應定律及交變電流奠定基礎，具有承上啟下的作用。教材采用“實驗觀察—現象歸納—概念建立”的邏輯結構，突出科學探究過程，體現物理學科核心素養的培養。
學情分析
高二學生已掌握靜電場、恒定電流和磁場的基本知識，具備一定的實驗觀察能力和邏輯推理能力。但對“磁生電”這一反直覺現象缺乏直觀體驗，容易將電磁感應與靜電感應混淆。學生在理解“磁通量變化”這一抽象概念時存在困難，尤其對“變化”與“存在”的區別認知不清。此外，學生的科學探究意識尚在形成中，需通過情境驅動和任務引導激發其探究興趣。本節課將通過真實實驗與生活案例結合，幫助學生突破認知障礙，建立正確的物理圖景。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解電磁感應現象的基本概念，能準確描述感應電流產生的條件。
2. 掌握磁通量變化是產生感應電流的本質原因，能在具體情境中判斷是否產生感應電流。
科學思維
1. 通過分析法拉第實驗，歸納總結出“只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，電路中就有感應電流產生”的規律，發展歸納推理能力。
2. 能運用控制變量法設計簡單實驗，分析不同因素對感應電流的影響，提升科學探究中的邏輯思維水平。
科學探究
1. 能夠獨立或合作完成電磁感應現象的模擬實驗，正確連接電路并觀察記錄實驗現象。
2. 能提出關于“磁如何生電”的可探究問題，并設計實驗方案進行驗證，體驗完整的科學探究過程。
科學態度與責任
1. 感受法拉第十年堅持不懈探索電磁感應的科學精神，培養嚴謹求實、勇于探索的科學態度。
2. 認識電磁感應在發電機、變壓器等現代技術中的廣泛應用，體會物理與社會發展的緊密聯系，增強社會責任感。
教學重點、難點
重點
1. 電磁感應現象的發現過程及其基本規律。
2. 感應電流產生的條件：穿過閉合回路的磁通量發生變化。
難點
1. 理解“磁通量變化”是產生感應電流的本質原因，而非磁場本身的存在。
2. 區分“磁通量變化”與“磁場強弱”的關系，避免常見認知誤區。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、講授法、合作學習法
教具準備
條形磁鐵、線圈、靈敏電流計、導線、多媒體課件、實物投影儀、手搖發電機模型
教學環節 教師活動 學生活動
導入新課
【5分鐘】 一、情境導入：點亮未來的微光 （一）、播放視頻，引發思考。
教師播放一段夜景視頻：城市燈火通明，地鐵飛馳而過，手機正在充電，醫院的CT機在運轉……畫面逐漸聚焦到一盞臺燈上，燈光柔和溫暖。教師輕聲提問：“同學們，我們生活中幾乎每一刻都離不開電。那么，這些電從哪里來？”學生可能會回答“發電廠”。教師繼續追問：“發電廠是如何把煤、水、風甚至陽光，最終變成我們手中的電能的呢？這其中隱藏著一個改變世界的物理秘密。”
（二）、講述歷史，激發興趣。
教師講述：“1820年，奧斯特發現了電流能產生磁場，震驚了整個科學界。人們開始思考：既然電能生磁，那磁能不能生電呢？接下來的十年里，無數科學家投身于這個難題，但都失敗了。直到1831年，一位英國科學家——邁克爾·法拉第，在經歷了上千次失敗后，終于在一個普通的下午，發現了‘磁生電’的秘密。正是這個發現，開啟了電氣化時代的大門。今天，我們就沿著法拉第的足跡，親手揭開電磁感應的神秘面紗。”
（三）、提出驅動性問題。
教師展示一個線圈和一塊磁鐵，將其靠近但不接觸電流計：“如果我把磁鐵插入線圈，或者從線圈中抽出，電流計的指針會動嗎？什么時候動？為什么動？讓我們帶著這些問題，開啟今天的科學探索之旅。” 1. 觀看視頻，感受電力的重要性。
2. 傾聽法拉第的故事，產生探究興趣。
3. 思考磁與電的關系，提出猜想。
4. 明確本節課的學習任務和目標。
評價任務 提出猜想：☆☆☆
興趣激發：☆☆☆
目標明確：☆☆☆
設計意圖 通過真實生活情境和科學史故事雙線并進，既讓學生感受到電磁感應的現實意義，又通過法拉第十年磨一劍的堅持精神激發其科學探究的內在動力。提出驅動性問題，為后續實驗探究埋下伏筆，形成“問題—探究—解釋”的完整學習鏈條。
新知探究
【20分鐘】 一、實驗探究：重現法拉第的偉大發現 （一）、演示實驗：磁鐵與線圈的“對話”。
教師將線圈與靈敏電流計用導線連接成閉合回路，放置于講臺上。首先，將條形磁鐵靜止在線圈旁邊，觀察電流計指針無偏轉。然后，緩慢將磁鐵N極插入線圈，學生觀察到指針向一側偏轉；當磁鐵停止運動時，指針回零；再將磁鐵從線圈中抽出，指針向相反方向偏轉。教師重復實驗，加快插入和抽出的速度，學生發現指針偏轉幅度更大。教師引導學生記錄現象，并提問：“電流計指針偏轉說明了什么？什么時候產生電流？與磁鐵的什么動作有關？”
（二）、學生分組實驗：自主驗證與拓展。
將學生分為四人小組，每組配備一套實驗器材（線圈、條形磁鐵、靈敏電流計、導線）。任務一：重復教師演示實驗，驗證“磁鐵運動時產生電流，靜止時不產生”。任務二：嘗試用S極插入和抽出，觀察電流方向是否改變。任務三：保持磁鐵不動，移動線圈，觀察是否產生電流。任務四：將磁鐵完全插入線圈后靜止，觀察是否有電流。教師巡視指導，提醒學生注意觀察指針偏轉方向與幅度，記錄實驗現象。
二、歸納總結：尋找“磁生電”的密碼 （一）、組織討論，提煉規律。
教師組織學生匯報實驗結果。各小組代表發言，描述觀察到的現象。教師在黑板上列表歸納：
1. 磁鐵插入線圈 → 電流計偏轉 → 有感應電流
2. 磁鐵抽出線圈 → 電流計反向偏轉 → 有感應電流
3. 磁鐵在線圈中靜止 → 無偏轉 → 無感應電流
4. 移動線圈靠近或遠離靜止磁鐵 → 有偏轉 → 有感應電流
教師提問：“產生感應電流的關鍵是什么？是磁場的存在，還是磁鐵的運動？”引導學生認識到：只要磁鐵與線圈之間有相對運動，導致穿過線圈的磁場發生變化，就會產生電流。
（二）、引入核心概念：磁通量的變化。
教師講解：“物理學中，我們用‘磁通量’來描述穿過一個面的磁場的強弱和方向。當磁鐵靠近或遠離線圈時，穿過線圈的磁通量發生了變化。正是這種‘變化’，而不是磁場本身，才是產生感應電流的根本原因。因此，電磁感應現象的本質是：只要穿過閉合電路的磁通量發生變化，電路中就會產生感應電流。” 1. 觀察演示實驗，記錄現象。
2. 分組動手實驗，驗證猜想。
3. 討論實驗結果，歸納規律。
4. 理解磁通量變化是本質原因。
評價任務 實驗操作：☆☆☆
現象記錄：☆☆☆
規律歸納：☆☆☆
設計意圖 通過“教師演示—學生驗證—合作探究—歸納總結”的遞進式教學，讓學生親身經歷科學發現的過程。實驗設計覆蓋多種情境（磁動、線圈動、極性變化），幫助學生建立“相對運動導致磁通量變化”的物理圖景。通過對比“靜止無電流”與“運動有電流”，有效突破“磁場存在≠產生電流”的認知誤區，深化對“變化”這一關鍵詞的理解。
深化理解
【10分鐘】 一、辨析誤區：磁場與磁通量的“真假美猴王” （一）、設置辨析情境。
教師提出問題：“如果我把一塊強磁鐵放在閉合線圈旁邊，雖然它很強，但它不動，線圈也不動，有沒有感應電流？”學生回答“沒有”。教師追問：“那如果我把線圈的一部分切割磁感線，比如快速轉動一個金屬框，有沒有電流？”學生可能猶豫。教師展示手搖發電機模型，搖動把手，小燈泡亮起。“為什么它能發電？它沒有磁鐵插入線圈啊？”
（二）、動態演示：切割磁感線的本質。
教師用多媒體動畫展示矩形線框在勻強磁場中旋轉的過程。動畫中標注磁感線，并用顏色深淺表示磁通量大小。當線框平面與磁場垂直時，磁通量最大；當線框平面與磁場平行時，磁通量為零。教師邊演示邊講解：“當線框轉動時，穿過它的磁通量不斷變化，從最大到零再到最大，因此產生了感應電流。所謂‘切割磁感線’，本質上仍然是導致磁通量發生變化的一種方式。”
二、聯系實際：從實驗室到發電站 （一）、展示應用實例。
教師播放一段水電站發電的動畫：水流推動渦輪機旋轉，帶動線圈在強磁場中高速轉動，產生強大電流，通過變壓器升壓后輸送到千家萬戶。教師講解：“這就是電磁感應的實際應用。無論是水力、火力、風力還是核能發電，核心原理都是讓線圈在磁場中轉動，使穿過線圈的磁通量持續變化，從而源源不斷地產生電能。”
（二）、強調科學價值。
教師總結：“法拉第當年可能沒想到，他的發現會徹底改變人類文明的進程。從一盞燈到一座城市，從一臺手機到整個互聯網，背后都是電磁感應的偉力。科學探索的價值，往往在多年后才被真正顯現。” 1. 辨析“磁場存在”與“磁通量變化”的區別。
2. 理解“切割磁感線”是磁通量變化的表現形式。
3. 觀看發電原理動畫，建立應用圖景。
4. 感受科學發現的深遠影響。
評價任務 概念辨析：☆☆☆
本質理解：☆☆☆
應用遷移：☆☆☆
設計意圖 通過設置認知沖突情境，引導學生深入辨析“磁場”與“磁通量變化”的本質區別，防止將“切割磁感線”作為孤立條件記憶。利用動畫直觀展示旋轉線圈中磁通量的動態變化過程，將抽象概念可視化。聯系發電站實際，讓學生體會到物理知識的真實價值，實現從“知識學習”到“價值認同”的升華。
課堂總結
【7分鐘】 一、結構化回顧：知識脈絡梳理 （一）、師生共同總結。
教師引導學生回顧本節課的主要內容：“今天我們從法拉第的探索開始，通過實驗發現了電磁感應現象。我們明白了，產生感應電流的關鍵不是磁場的強弱，也不是磁鐵是否靠近，而是——穿過閉合電路的磁通量是否發生變化。無論是磁鐵動、線圈動，還是線圈在磁場中旋轉，只要磁通量變了，就會產生感應電流。”
（二）、板書強化重點。
教師在黑板上寫下核心結論：“電磁感應現象：當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，回路中就會產生感應電流。”并用紅筆圈出“閉合”、“磁通量”、“變化”三個關鍵詞。
二、升華式總結：科學之光，照亮未來 （一）、情感升華。
教師深情總結：“法拉第曾說：‘一旦科學插上幻想的翅膀，它就能贏得勝利。’他用了整整十年，做了上千次實驗，才捕捉到那微弱的電流信號。這告訴我們，偉大的發現從來不是偶然，而是堅持與智慧的結晶。今天我們在實驗室里看到的每一次指針偏轉，都是對那段科學史詩的致敬。”
（二）、展望未來。
“同學們，你們手中的筆，或許正在記錄下一個改變世界的靈感。希望你們像法拉第一樣，保持對未知的好奇，對真理的執著。也許有一天，你們會發明更高效的發電機，或是全新的能源轉換方式。因為科學的火炬，正等待著你們去傳遞。” 1. 回顧實驗過程與結論。
2. 理解并記憶核心條件。
3. 參與知識梳理，形成體系。
4. 感受科學精神，樹立理想。
評價任務 知識掌握：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
未來展望：☆☆☆
設計意圖 采用“結構化總結+升華式總結”雙模式收尾。先通過師生互動梳理知識脈絡，強化“磁通量變化”這一核心概念；再通過引用法拉第名言和富有詩意的語言，將科學知識與科學精神、社會責任相結合，激發學生的使命感和探索欲，實現知識、能力、情感的三維統一。
布置作業
【3分鐘】 一、基礎鞏固：理解與判斷 （一）、完成書面作業。
教師布置課后練習：
1. 判斷下列情況是否會產生感應電流，并說明理由：
（1）將一磁鐵靜止放置于閉合線圈旁；
（2）將磁鐵迅速插入閉合線圈后靜止；
（3）將磁鐵從閉合線圈中緩慢抽出；
（4）閉合線圈在勻強磁場中勻速平動；
（5）閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉動。
2. 簡述電磁感應現象的發現者及其重要意義。
二、拓展實踐：觀察與思考 （一）、生活觀察任務。
請學生回家后觀察家中的電器，如手機充電器、電磁爐、無線耳機充電盒等，思考它們是否利用了電磁感應原理？嘗試向家人解釋其工作原理。鼓勵有條件的學生拍攝相關設備的照片或視頻，下節課分享。 1. 完成判斷題并說明理由。
2. 簡述法拉第的貢獻。
3. 觀察生活中的電磁感應應用。
4. 準備下節課分享交流。
評價任務 判斷準確：☆☆☆
理由充分：☆☆☆
觀察認真：☆☆☆
設計意圖 作業設計分層遞進：基礎題鞏固核心概念，強化“磁通量變化”條件的應用；拓展任務引導學生將物理知識與生活實際聯系，培養觀察能力和表達能力，體現“從生活走向物理，從物理走向社會”的課程理念。
作業設計
一、基礎練習
1. 判斷下列情況是否會產生感應電流，并說明理由：
（1）將一磁鐵靜止放置于閉合線圈旁；
（2）將磁鐵迅速插入閉合線圈后靜止；
（3）將磁鐵從閉合線圈中緩慢抽出；
（4）閉合線圈在勻強磁場中勻速平動；
（5）閉合線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸轉動。
2. 簡述電磁感應現象的發現者及其重要意義。
二、拓展探究
請觀察你家中使用的手機無線充電器、電磁爐或變壓器等設備，思考：
（1）這些設備的工作原理是否涉及電磁感應？
（2）你能嘗試用本節課學到的知識解釋其工作過程嗎？
（3）請拍攝一張相關設備的照片，并附上你的簡要說明，準備在下節課進行分享。
【答案解析】
一、基礎練習
1. （1）不會。理由：磁鐵靜止，穿過線圈的磁通量不變。
（2）會。理由：插入過程中，磁通量增加，發生變化。
（3）會。理由：抽出過程中，磁通量減少，發生變化。
（4）不會。理由：勻速平動時，若磁場均勻，磁通量不變。
（5）會。理由：轉動時，穿過線圈的磁通量周期性變化。
2. 發現者是英國物理學家邁克爾·法拉第。重要意義：揭示了“磁生電”的規律，為發電機、變壓器等電氣設備的發明奠定了理論基礎，開啟了電氣化時代，極大地推動了人類社會的發展。
二、拓展探究
（1）是，這些設備都利用了電磁感應原理。
（2）例如無線充電器：充電底座中的線圈通入交變電流，產生變化的磁場，手機內部的接收線圈處于該磁場中，因磁通量變化而產生感應電流，從而為電池充電。
（3）學生根據實際情況提供照片與說明。
板書設計
13.3 電磁感應現象
【左側】實驗現象記錄：
磁鐵插入 → 指針偏轉 → 有電流
磁鐵抽出 → 指針反偏 → 有電流
磁鐵靜止 → 指針不動 → 無電流
線圈移動 → 指針偏轉 → 有電流
【中間】核心結論（紅色粉筆）：
當穿過閉合導體回路的
磁通量 發生 變化 時，
回路中就會產生感應電流。
【右側】生活應用：
發電機 → 線圈轉動 → 磁通量變 → 發電
變壓器 → 交流電 → 變化磁場 → 電壓變換
無線充電 → 交變磁場 → 接收線圈感應 → 充電
教學反思
成功之處
1. 以法拉第的科學史為主線貫穿全課，增強了課堂的人文性和感染力，有效激發了學生的學習興趣和探究欲望。
2. 實驗設計層次分明，從演示到分組，從觀察到歸納，學生在動手實踐中深刻理解了“磁通量變化”這一核心概念，突破了教學難點。
3. 板書設計清晰，關鍵詞突出，配合多媒體動畫，幫助學生構建了完整的知識結構。
不足之處
1. 部分學生在分組實驗中操作不夠規范，導致電流計指針抖動劇烈，影響觀察效果，今后需加強實驗前的操作培訓。
2. 對“磁通量”概念的引入略顯倉促，部分學生對其物理意義理解不夠深入，可在后續課程中通過更多實例加以強化。
3. 拓展作業的反饋機制有待完善，需設計更有效的分享與評價方式，確保探究活動落到實處。

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