Научно-методический анализ темы Электромагнитная индукция

Обобщение и систематизация.
Обобщение – предполагает изучение отдельных объектов, выявление в них
существенно нового и особенного, объединение их в группы по отобранным
существенным признакам.
Систематизация – мысленная деятельность, в процессе которой изучаемые
объекты организуются в определённую систему на основе выбранного признака.
Уровни систематизации:
 уровень научных фактов
 уровень научных понятий
 уровень законов и теорий
 уровень физической картины мира
 уровень естественно-научной, обще-научной картины мира
Объекты систематизации и обобщения:
1. Структурные формы материи.
2. Свойства тел, объектов и явлений.
3. Явления, процессы, виды движения.
4. Приборы, механизмы, установки.
5. Методы исследования.
6. Физические величины, характеризующие свойства тел, процессов и явлений.
Обобщающие уроки.
1. По дидактической цели:
o
Урок установления взаимосвязи между единицами знаний;
o
Урок связи с практическим использованием достижений науки;
o
Урок обобщения знаний о методах исследования.
2. По содержанию:
o Уроки по установлению внутрипредметных связей;
o Уроки по установлению внутрицикловых межпредметных связей;
o Уроки по установлению межпредметных связей;
o Урок проведения философских обобщений.
3. По самостоятельности учащихся:
o С реализующим руководством учителя;
o С направляющим руководством учителя.
4. По методу включения в учебный процесс:
o Уроки вводного обобщения;
o Уроки промежуточного обобщения;
o Уроки завершающего обобщения.
Обобщающий урок физики – это целостная система, состав и структура компонентов которой, отличается от всех видов и типов урока.
Особенности обобщающих уроков:
1. цель урока – это обобщение знаний учащихся, элементы знания определённой темы или раздела курса физики должны быть представлены в
виде логически замкнутой, целостной системы. Отдельные элементы
системы должны быть взаимоувязаны и структурированы.
2. обобщающие уроки способствуют осознанию учащимися методологических знаний, пониманию логики процесса познания.
3. углубление приобретенных ранее знаний. При этом речь идёт не о введении новых элементов знания, а о понимании существенных, наиболее значимых характеристик и связей, отражённых через структуру
знания.
Идея структурирования элементов физического знания является основной
методологической идеей разработки содержания обобщающего урока физики.
Конспект обобщающего урока по теме «Электромагнитная индукция»
Цель урока: обобщить знания учащихся по теме «Электромагнитная индукция».
Продолжительность урока: 40 минут
Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.
Задачи урока:
- образовательная – углубить приобретенные ранее знаний
по теме «Электромагнитная индукция»
- развивающая – развитие методов познания – анализ, синтез, обобщением
- воспитательная – формирование научного мировоззрения.
Ход урока.
1 этап Организационный.
Здравствуйте ребята. Сегодня наш урок будет проходить в нетрадиционной
форме. Мы будем проводить ролевую игру-соревнование «Счастливый случай». С помощью проведения данной игры мы обобщим и систематизируем
знания по теме: «Электромагнитная индукция»
2 этап. Вводно-мотивационный
Итак, вашим домашним заданием было разделиться на две команды и подготовить интересные задания к 3 гейму игры, который называется «Ты мне – я
тебе». Ну а сейчас начнём игру.
3 этап Организационно-содержательный
Ребята, сегодня мы будем играть в очень интересную игру «Счастливый случай», надеюсь, что вы будете полагаться не только на случай, но и на ваши
знания, полученные при изучении данной темы. Итак, начнём
1 гейм «Гонка за лидером»
Я кратко напомню правила данного гейма. Каждой команде будет задано по
три вопроса. Вопросы будут выбирать капитаны команд при помощи кубика,
на гранях которого написаны цифры, которые будут указывать номер вопроса и на одной из граней изображён символ, он характеризует ваш счастливый
случай. Это означает, что при выпадении данного символа, мы можете передать ход сопернику.
Вопросы 1 команде
1. Если поток магнитный в контуре начнём мы изменять,
То, безусловно, вскоре начну я возникать!
И для эксплуатации не требую инструкции
Ведь я ………………………………………..
2. Меня физик английский открыл,
И тем самым весь мир удивил
Назови ты его поскорей
Ведь его же зовут ………………
3. Ну-ка скажите мне без промедления,
Как назвать ток при моём появлении?
Вопросы 2 команде
4. Вы правило Ленца нам расскажите
И применение его покажите.
5. В чём сущность явления самоиндукции,
Вы нам расскажите, раскройте конструкцию.
6. У меня есть две обмотки симпатичные
Обмотка первичная, обмотка вторичная,
Я напряжение в сети изменяю,
Хочу понижаю, хочу повышаю.
2 гейм «Спешите видеть»
При проведении этого гейма мы предлагаем вам решить задачи.
Задача №1.
На детский обруч наматывают 100 витков изолированной проволоки диаметром 0,2 мм. Концы этой проволоки соединить с помощью двух проводов
длиной не менее 2 м к клеммам школьного демонстрационного гальванометра. Взять правой рукой ту часть обруча, от которой отходят эти провода.
Держа обруч перед собой на вытянутой руке так, чтобы рука находилась в
одной плоскости с ним, поворачивать руку и кисть руки в одном направлении, а затем быстро в обратном направлении на 180 градусов. Стрелка гальванометра отклонится от нулевого положения. Объясните это явление.
Задача №2.
Мимо полюса полюсового магнита с постоянной скоростью движется медное
кольцо, плоскость которого перпендикулярна оси магнита. Будет ли в этом
кольце индуцироваться электрический ток?
Задача №3
Над катушкой Томсона повесить на тонких резинках другую катушку примерно из 500 витков, замкнутую накоротко. Включить в катушку Томсона
переменный ток соответствующего напряжения. Подвешенная катушка оттолкнётся. Замкнуть её концы на конденсатор, ёмкостью 10-15 мкФ. Повторить опыт. Она притянется. Объяснить это явление.
Задача №4.
В цепь небольшого электродвигателя последовательно с ним включают электрическую лампу мощностью, примерно равной мощности электродвигателя.
В момент включения двигателя в цепь лампа загорается, а затем быстро гаснет. Объясните это явление.
3 гейм «Ты мне – я тебе»
Задаются друг другу вопросы членами команд.
4 гейм «Дальше, дальше, дальше…»
 Почему якорь двигателя постоянного тока набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга, а не отливают в виде
сплошной болванки, что было бы проще.
 При каких условиях в замкнутом контуре возникает индукционный
ток?
 От чего зависит ЭДС самоиндукции?
 Что называется индуктивностью?
 Что происходит со свободными электрическими зарядами в проводнике, движущимися в магнитном поле?
 В чём отличие индукционного электрического тока от электростатического?
 Каким образом в генераторе постоянного тока происходит превращение механической энергии в электрическую?
 Как зависит индуктивность катушки от числа витков?
 Почему при замыкании цепи сила тока в ней не нарастает мгновенно?
 Почему возникает ток размыкания? В каком направлении он протекает?
4 этап Рефлексивно-оценочный.
Оценивается активность учащихся, подводятся итоги игры, выставляются
оценки.
Внеклассная работа по физике.
Внеклассная работа – является обязательной составной частью учебновоспитательного процесса, осуществляемого школой, учителем.
К деятельности учителя – предметника применяют два типа внеклассной работы:
1. Занятия с учащимися, отстающими в своей работе от других (дополнительные занятия).
2. Занятия с учащимися, проявляющими к изучению предмета повышенный интерес и способности.
Задачи внеклассной работы:
 Повышения воспитательного воздействия всех форм внеурочной
деятельности;
 Всемерное развитие познавательной и творческой активности
учащихся;
 Усиление практической направленности знаний, формирование у
учащихся устойчивых умений и навыков;
 Осуществление индивидуализации и дифференциации в работе с
детьми;
 Всестороннее развитие личности ребёнка.
Виды внеклассной работы:
индивидуальная работа;
групповая работа;
массовая работа.
Формы внеклассной работы:
кружок (физические, физико-технические, технические);
вечера по физике;
конференции по физике;
Особенности содержания и организации внеклассной работы:
1. Привлечение научной, педагогической общественности к работе с
учащимися.
2. Развёртывание внеклассной работы по новым отраслям науки и техники.
3. Усиление мировоззренческого, общевоспитательного аспекта работы с
учащимися.
4. Отражение к тенденции интеграции учебных предметов.
5. Поиск новых форм, предметов организации внеклассной работы, способствующих привитию интереса к предмету.
Правильно организованная работа оказывает большое влияние на формирование личности учащегося, на развитие его самостоятельности, инициативных и творческих способностей.
Командная игра на тему « Электромагнитная индукция».
Правила игры: Игра состоит из трёх конкурсов - это приветствие, разминка и домашнее задание. Ученики класса разбиваются на две команды. Результаты конкурсов оценивают жюри. В игре оценивается как личное, так
и командное первенство.
Подготовка к игре – Ученики самостоятельно готовят домашнее задание
по данной теме.
Методические рекомендации: Игра позволяет проверить качество знаний,
развивать творческие способности учащихся.
Содержание игры.
1 конкурс Приветствие.
Команда№1 «Потомки Фарадея», команда №2 «Дети лейтенанта Ленца».
Мы предлагаем примерное содержание приветствий команд.
Команда №1.
Мы потомки Фарадея
Мы на свете всех мудрее,
Мы явление открыли, про печали все забыли.
Наш девиз – всегда вперёд,
Тот кто знаёт, тем везёт!
Команда №2.
Мы дети лейтенанта Ленца
Достойно мы идём вперёд
И нам все беды по коленце
От нас удача никогда не отстаёт.
Наш девиз – быть всегда всем вместе
И никогда не стоять на месте.
Далее команды кратко представляют биографические справки об учёных (М.
Фарадей, Э.Х.Ленц), рассказывают историю открытия электромагнитной индукции, самоиндукции и правила Ленца. Объясняют сущность данных явлений и сущность правила Ленца.
Максимальная оценка за этот конкурс 6 баллов.
2 конкурс Разминка
Вопросы командам.
1. Я таможенный инспектор, проходя через контроль
Если ты идёшь с железом, я скажу тебе постой.
Если ты идёшь пустой, Проходи здесь и не стой!
А при чём здесь изучаемое явление
Догадайся и ответь нам без сомнения!
2. Что позволяет считывать вам информацию с магнитных лент,
Спросил меня однажды незнающий студент,
Ведь я то это знаю, я профессор
И вы мне расскажите, интересно!
3.Что появляется при размыкании контакта
В катушке, расскажите мне ребята.
4 Я трансформатор и моё устройство
Вы расскажите это же так просто.
5.Решите задачу: В обмотке катушки сила тока равна 12 А. Длина катушки
30 см, диаметр витка равен 4 см, плотность намотки равна 40 витков/см. Катушка намотана на ферромагнитный сердечник, магнитная проницаемость
которого в магнитном поле равна 500. Найдите индукцию магнитного поля,
индуктивность катушки и плотность энергии магнитного поля.
6. Конденсатор электроёмкостью 600 мкФ заряжен до напряжения 300 В. Его
замыкают на катушку с индуктивностью 25мГн. Найдите максимальную силу
тока в катушке?
В данном конкурсе оценивается наиболее точные и правильные ответы.
Конкурс также предполагает проявление и реализацию творческих способностей участников игры. Максимальная оценка за этот конкурс 5 баллов.
3 конкурс Домашнее задание.
Предлагается примерное содержание домашнего задания для команды «Потомки Фарадея». Данная команда будет рекламировать явление электромагнитной индукции. Аналогично можно прорекломировать для команды «Дети
лейтенанта Ленца» - правило Ленца.
Содержание рекламы явления электромагнитной индукции.
На сцене несколько девушек. Мимо них ходит туда и обратно юноша. Когда
юноша подходит к одной из девушек, та хватается за сердце, протягивает к
нему руку, но, увидев, что он удостоил её вниманием, опускает руку и отворачивается. В стороне стоит ещё одна девушка, которая проносит магнит над
катушкой, соединенный с гальванометром. Она время от времени останавливает магнит.
Юноша, отчаявшись добиться успеха у одной девушки, подходит к
другой.
Юноша: Что вы делаете?
Девушка: Моделирую ваши действия. Когда я несу магнит над катушкой, в
ней возникает ток, причём, чем быстрее несу, тем больше ток. Но стоит мне
магнит остановить, как ток тут же пропадает. Совсем как у вас с этими девушками.
Юноша: Но почему они себя так ведут эти девушки и эта катушка?
Девушка: На счёт девушек догадываюсь, но не хочу вас обижать, а с катушкой всё просто: она реагирует не на любое магнитное поле, а только на переменное. Точнее, в ней возникает ток, когда меняется пронизывающий её
магнитный поток. Это называется явлением электромагнитной индукции.
Причём я могу менять магнитный поток разными путями, например так:
вдвигать и выдвигать магнит, ставить на катушку другую, присоединенную к
источнику тока, включает и выключает ток. Эффект, как видите, один и тот
же.
Юноша: Понимаю. Видимо, эти девушки тоже реагируют только на переменное поле и боятся постоянства. Но тогда зачем же я трачу время? Какая
мудрая эта ваша наука!
Девушка: Если хотите понять глубже, что такое любовь…
Юноша: Если не хотите ошибаться в жизни …
Оба: Пользуйтесь явлением электромагнитной индукции!
Жюри подводит итоги и выбирается команда победитель
Самостоятельная работа учащихся по физике.
Под самостоятельной работой учащихся понимается такая работа, которая
выполняется учащимися по заданию и под контролем учителя, но без непосредственного его участия в ней в специально предоставленное для этого
время.
Значимость самостоятельной работы:
 получение большого объёма информации;
 самообразование;
 развитие новых качеств личности.
Самостоятельная работа учащихся
Приобретение новых знаний
-
-
-
наблюдение за
опытами, демонстрируемыми
учителем, и выводы
из них;
работа с раздаточным материалом;
работа с учебником;
фронтальный
эксперимент.
Овладение умениями и навыками
Применение
знаний, умений
и навыков
Лабораторнопрактические задачи;
Решение задач (построение графиков, вычисления, выполнение
измерений).
объяснение
демонстрируемых
учителем
явлений;
выполнение контрольных работ
по решению задач;
выполнение индивидуальных
заданий;
выполнение заданий по усовершенствованию
приборов.
-
-
Закрепление
знаний, умений
и навыков.
Лабораторнопрактические
работы;
Работа с кинематическими схемами;
Решение задач;
Работа с
учебником.
Виды самостоятельной работы:
По уровню познавательной активности:
 работа по образцу;
 задания вариативного типа;
 задания реконструктивного типа;
 творческие задания.
Включение самостоятельной работы в урок
Варианты включения самостоятельной работы в урок предлагаются по учебнику: Касьянов В.А. Физика. 11 кл. - М.: Дрофа,2002.
1. Самостоятельная работа с текстом учебника:
 Прочитать параграф №34 «Опыты Генри», провести анализ явления самоиндукции, используя план обобщённого характера о физическом явлении.
 Ответить на вопросы после параграфа, ответы записать в тетрадь;
 Разбить текст данного параграфа на смысловые части и озаглавить каждую часть.
2. Самостоятельная работа с рисунком:
 §32 «Электромагнитная индукция» изображен рисунок: возникновение индукционного тока при изменении площади контура. Перенести рисунок в тетрадь и самостоятельно проанализировать его.
3. Самостоятельная работа с графиками:
 Рассмотреть график на стр. 124, указать какие величины отложены
по координатным осям, определить масштаб, охарактеризовать кривую.
4. Самостоятельная работа с задачами:
 Рассмотреть задачу №1 на стр. 119. Выделить что дано, что нужно
найти; вспомнить формулы или условия необходимые для решения
задачи; решить задачу; по аналогии составить свою задачу.
5. Инновационные виды самостоятельной работы:
 Россыпь слов: например определение правила Ленца, данное определение написать на листочке и разделить на отдельные слова, учащимся предлагается собрать определение правила Ленца воедино;
 Завершить фразы на основе текста учебника;
 По одной фразе из текста учебника, например: «Приведём характерные примеры использования электромагнитной индукции…» и составить рассказ.
Закон электромагнитной индукции
Поток магнитной индукции (магнитный поток). Элемент произвольной поверхности можно представить как вектор DS, численно равный площади элемента поверхности DS и направленный по нормали к поверхности .По определению потоком магнитной индукции через элемент поверхности DS называется скалярное произведение вектора магнитной индукции B на вектор DS:
F = BDS = BDScosa. Пользуясь наглядной картиной силовых линий поля,
можно сказать, что магнитный поток равен числу силовых линий вектора
магнитной индукции, проходящих под прямым углом через площадку DS.
Размерность магнитного потока: [Ф] = Тл/м2 = Вб (вебер).Величина магнитного потока через какую-то поверхность может меняться со временем по
двум причинам: если меняется величина магнитной индукции, т.е. B = B(t);
если меняется площадь поверхности, через которую проходят силовые линии
магнитного поля, т.е. S = S(t).Явление электромагнитной индукции. При
вдвигании и выдвигании постоянного магнита в окружающем магнит конту-
ре возникает ток. В катушке, подключенной к гальванометру, возникает ток,
если: двигать другую катушку, насажанную на общий сердечник; менять с
помощью реостата ток во второй катушке. Таким образом, в замкнутом проводящем контуре возникает ток при изменении по любой причине потока
магнитной индукции через поверхность, натянутую на этот контур. Этот поток есть в общем случае функция времени: F = F(t). Но сила индукционного
тока пропорциональна не самому потоку, а скорости изменения магнитного
потока через контур. Поскольку для возникновения тока необходима ЭДС, а
сопротивление контура является заданным параметром, то сила тока пропорциональна ЭДС в цепи и закон электромагнитной индукции можно сформулировать для ЭДС, а не для силы тока: ЭДС индукции в замкнутом контуре
равна взятой с обратным знаком скорости изменения потока магнитной индукции через этот контур: индукции. Знак “минус” в этой формуле соответствует правилу Ленца: Магнитное поле возникающего индукционного тока
всегда противодействует тому изменению магнитного потока через контур,
которое вызвало этот ток. Иллюстрация закона электромагнитной индукции
для подвижной рамки с током в постоянном магнитном поле:
F(t) = BBS(t) = BBlx(t),
Появление индукционного тока в цепи обусловлено возникновением индуцированного электрического поля. Особенностью этого поля является то, что
его силовые линии замкнуты (силовые линии обычного электрического поля
всегда начинаются и заканчиваются на зарядах). Поэтому индуцированное
электрическое поле называют вихревым электрическим полем по аналогии с
магнитным полем. Итак, закон электромагнитной индукции можно переформулировать на качественном уровне как утверждение, что переменное магнитное поле порождает переменное вихревое электрическое поле. Видеофрагмент - "Демонстрация явления электромагнитной индукции".
Основное содержание темы и её характеристика.
Структура элементов знаний
Компонент
В.А. Касьянов
структуры эле- Физика 11 кл
ментов знаний
А.А. Пинский
Физика 10 кл
Физические
величины
ЭДС
индукции,
индуктивность,
плотность энергии
магнитного поля,
плотность энергии
электромагнитного
поля, ЭДС самоиндукции, энергия
магнитного поля
катушки с током
ЭДС индукции,
Коэффициент
трансформации,
время релаксации,
индуктивность
Физические яв- Самоиндукция,
Индукционный
ления
Электромагнитная ток,
самоиндукиндукция
ция, электромагнитная индукция,
индукционный ток
в сплошных проводниках,
Свойства тел,
Возникновение
Взаимодействие
Объектов и яв- электрического
электрических залений
тока в замкнутом рядов, возникноконтуре при изме- вение электриченении потока маг- ского тока в занитной индукции мкнутом контуре
А.А. Дятлов
Б.М. Яворский
Общий курс
физики 2
Магнитная
индукция, динамическая индуктивность
контура,
статическая индуктивность контура, ЭДС самоиндукции,
полный магнитный
поток, потокосцепление контура,
сила
Лоренца,
разность потенциалов,
полная
ЭДС
индукция,
коэффициент
трансформации,
энергия магнитного поля электрического тока,
собственная энергия,
взаимная
энергия токов.
Индукционный
ток, электромагнитная индукция,
самоиндукция,
взаимная индукция, токи Фуко
Скин-эффект,
возникновение
электрического
тока в замкнутом
контуре при изменении потока
через поверхность при изменении поограниченную
тока
магнитной
этим контуром
индукции
через
поверхность ограниченную
этим
контуром
Структурные
Магнитное поле
Индукционное
формы материи
электрическое поле,
электромагнитное поле
Законы и закономерности
Модели
Методы познания
Приборы, механизмы, установки.
магнитной индукции через поверхность ограниченную этим контуром
Переменное магнитное поле, Индукционное электрическое поле,
вихревое поле
Закон
Фарадея- Закон электромаг- Закон Ленца, осМаксвелла
нитной индукции новной
закон
Правило Ленца
Правило Ленца
электромагнитной
индукции
Модель
транс- Модель электри- Модель
трансформатора
ческого генератора форматора
постоянного тока
Теоретический,
Наблюдение, экс- Теоретический,
эмпирический,
перимент, анализ, эмпирический,
синтез, обобщение
Генератор, транс- Прибор для де- Трансформатор,
форматор, катуш- монстрации опыта катушка индукка индуктивности, Ленца,
катушки тивности, магнит,
магнит, детекто- индуктивности,
флюксметр (приры.
источник
тока, бор для измерегальванометр,
ния
магнитной
магнит, микрофон, индукции), балгромкоговоритель, листический
электрический ге- гальванометр, линератор постоян- нейный контур
ного тока, машина
постоянного тока
Методика формирования теории и законов в теме «Электромагнитная
индукция».
1. Методика формирования правила Ленца.
Исследовав в 1831 г. все важнейшие стороны электромагнитной индукции,
Фарадей установил несколько правил для определения направления индукционного тока в различных частных случаях, однако общее правило ему
найти не удалось. Оно было установлено позднее, в 1834 г., петербургским
академиком Э.Х. Ленцем (1804-1865) и носит поэтому его имя.
1.
Приступая к изучению данной темы, в начале следует повторить известное учащимся из курса физики 7 класса качественные опыты по получению индукционного тока в катушке, а также в проводнике, движущемся в
магнитном поле.
2. Затем ставят задачу нахождения правила для определения направления
индукционного тока. Для этого сначала проводят вводный опыт. Берут 1,5-2
м провода, свертывают из него несколько витков, концы которых присоединяют к демонстрационному гальванометру. Затем в данную цепь через дополнительное сопротивление включают источник постоянного тока и устанавливают, в какую сторону отклоняется стрелка в зависимости от направления тока.
3. После этого приступают к выполнению и анализу основного эксперимента. Вдвигают в виток магнит и по отклонению стрелки гальванометра
определяют направление индукционного тока в витке. Обращают внимание
на то, что магнитный поток, пронизывающий контур витка, изменялся, и
предлагают учащимся связать изменение этого потока с направлением индукционного тока I .
4.
Правило Ленца является следствием закона сохранения энергии и поэтому может быть получено путем следующих рассуждений.
Поднятый на высоту h над витком магнит обладает потенциальной энерmv2
гией W=mgh . Если нет индукционных токов, то mgh=
2
, где v- скорость
магнита на уровне витка. Потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую энергию. Если же виток замкнут, то в нем возникает индукционный ток и часть механической энергии перейдет в энергию электрическую.
Скорость падения магнита должна уменьшиться. Следовательно, магнит
должен отталкиваться витком и на стороне витка, обращенной к магниту,
возникает одноименный полюс. Таким образом, мы приходим к тому же правилу Ленца.
2. Методика изучения закона электромагнитной индукции производится
по плану обобщенного характера о физическом законе.
1.Связь между какими явлениями или величинами, характеризующими явления выражает данный закон?
Закон электромагнитной индукции ( закон Фарадея- Максвелла) устанавливает связь между ЭДС электромагнитной индукции и изменение магнитного
потока.
2. Формулировка закона:
ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и
противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
3.Математическое выражение закона:
ε = - Ф'
4. Опыты, подтверждающие справедливость закона электромагнитной индукции:
Опыт Фарадея с постоянным магнитом, опыт Фарадея с катушками.
5.Примеры использования закона электромагнитной индукции на практике:
трансформатор, детектор металла, запись и воспроизведение информации
с помощью магнитной ленты, генератор и т.д.
Место темы «Электромагнитная индукция» в электродинамической теории.
К экспериментальному базису электродинамики можно отнести эмпирические законы: Ампера, Кулона, электромагнитной индукции.
Основание
Проявление и действие электромагнитного поля, основные понятия и
величины.
Ядро
Четыре качественных положения о связи поля и зарядов (Система уравнений
Максвелла-Лоренца).
Следствия
Электростатика, постоянный ток, магнитное поле, электромагнитная индукция, магнитные свойства вещества, излучение электромагнитного поля.
Методика формирования основных понятий темы: «Электромагнитная индукция»
Понятие
Научное
держание
нятия
со- Содержание и
по- объем понятий
в
базовой
школе
Электромаг- Возникновение Дается опреденитная
ин- электродвижу- ление электродукция
щей силы в магнитной инпроводящем
дукции.
(При
контуре, нахо- всяком изменедящемся в пе- нии магнитного
ременном маг- потока, пронинитном
поле зывающего
или движуще- контур замкнумуся в постоян- того проводнином магнитном ка, в этом прополе.
воднике возникает электрический ток, существующий
в
процессе всего
изменения магнитного потока.
Содержание и объем
понятий в средней школе
Самоиндукция
Возникновение ЭДС индукции в проводящем
контуре при изменении в
нем силы тока.
Возникновение
ЭДС индукции
в проводящем
контуре
при
изменении
в
нем силы тока.
-
Электромагнитная
индукция - физическое явление, заключающееся в
возникновении электрического тока в замкнутом
контуре при изменении
потока магнитной индукции через поверхность,
ограниченную этим контуром. Даётся формулировка закона электромагнитной индукции ( ЭДС
электромагнитной
индукции в замкнутом контуре численно равна и
противоположна по знаку
скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную
этим контуром. ), Рассматривается использование электромагнитной
индукции в технике.
Формирование понятия явления электромагнитной индукции на основе
плана обобщенного характера о физическом явлении.
1.Выясните внешние признаки явления (признаками, по которым оно обнаруживается):
Электромагнитная индукция обнаруживается при любом изменении магнитного потока в контуре.
2. Выяснить, при каких условиях протекает явление:
Наличие переменного магнитного поля и изменяющегося магнитного потока.
3. Связь данного явления с другими:
Явление электромагнитной индукции связано с явлением самоиндукции, с
ЭДС индукции.
4.Выяснить с помощью каких величин можно дать количественную характеристику явления:
Магнитный поток, площадь контура.
5. Записать формулу
εi= - Ф'
6. Познакомиться с наиболее важными применениями явления на практике:
трансформатор, детектор металла, запись и воспроизведение информации
с помощью магнитной ленты, генератор и т.д..
Обоснование содержания и возможных подходов к изучению темы
«Электромагнитная индукция».
Общие принципы формирования содержания и образования. Общие принципы отбора позволяют отобрать содержание образования на самом высоком
уровне.
- принцип соответствия уровня содержания образования уровню науки
Данный принцип реализован в теме электромагнитная индукция, эта тема
широко освещена в школьном курсе физики.
-принцип единства содержательной и процессуальной сторон обучения.
Данный принцип характерен для всей физики, так как он предполагает представляем ость всех видов деятельности в их взаимосвязи во всех предметах
учебного плана.
Дидактические принципы
В теме «Электромагнитная индукция» реализуются следующие дидактические принципы: принцип научности и доступности, принцип наглядности,
принцип саморазвития, принцип связи теории с практикой.
Частно-методический принцип
Для теме «Электромагнитная индукция» характерен принцип ступенчатого
построения курса физики.
Отбор содержание данной темы
Производится на основе закона об образовании, базисного учебного плана,
образовательного стандарта общего образования.
Из минимума содержания основного общего образования учащихся по курсу
электромагнитная индукция должны знать следующее:
Явления и факты: явления электромагнитной индукции.
Законы: закон электромагнитной индукции.
Практически важные вопросы: применение явлений электромагнитной индукции в современной технике.
Программа для старшей профильной школы.
Тема: «Электромагнитная индукция » (12 часов)
Электромагнитная индукция. ЭДС индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревое электрическое поле. Электродинамический микрофон. Самоиндукция. Индуктивность. Влияние среды на индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии. Относительность
электрического и магнитного полей. Понятие об электромагнитном поле.
Фронтальная лабораторная работа: изучение явлений электромагнитной
индукции.
Возможные подходы:
1.Физика 11 кл.: / В.А. Касьянов.- М.: Дрофа, 2002.
По данному учебнику на тему электромагнетизм приходится 16 §- с 31§по
46§ . На тему электромагнитной индукции выделяется 5§ с 32 по 36.
Просмотрим последовательность содержания материала данной темы:
1. Электромагнитная индукция.
2. Способы индуцирования тока.
3. Опыты Генри.
4. Использование электромагнитной индукции.
5. Генерирование переменного электрического тока .
2.Физика 10 кл /А.А. Пинского .- М.: Просвещение, 1993.
Последовательность изучения материала темы «Электромагнитная индукция»
1. Закон электромагнитной индукции.
2. Правило Ленца.
3. Самоиндукция.
4. Энергия электромагнитного поля.
5. Электрический генератор постоянного тока.
6. Магнитная запись информации.
Значение темы: « Электромагнитная индукция»
Задачи ОВР
Значение:
В данной теме изучаются основные опытные факты по электромагнитной индукции, установленные Фарадеем, и закон электромагнитной индукции.
Закон электромагнитной индукции – один из важнейших фундаментальных законов физики, которым объясняются многочисленные явления в
неживой и живой природе и который по этому лежит в основе многих разделов современной электро- и радиотехники и их практических приложений.
Явление электромагнитной индукции, применяется во многих областях
науки и техники (энергетики, медицине, металлургической промышленности,
электроники, электротехнике и т.д.).
Образовательные задачи:
o Формирование понятия электромагнитной индукции, самоиндукции;
o Ознакомить учащихся с законом электромагнитной индукции,
рассмотреть применение данного закона в различных областях
науки и техники
Воспитательные задачи:
o познаваемость мира
o связь эксперимента с теорией
o раскрытие причинно-следственной связи между явлениями (индукции, самоиндукции)
o задача политехнического воспитания (изучение приборов таких
как трансформатор, генератор переменного тока, простейший детектор, имеющих широкое применение как в технике так и в быту)
o формирование практических, политехнических умений и навыков;
o экологическое воспитание (экологически чистые источники энергии)
Развивающие задачи:
o развитие мышления;
o развитие методов познания физики таких как сравнение (сравнение явления электромагнитной индукции и самоиндукции), анализ, синтез, моделирование (на основе создания моделей трансформатора, генератора);
o развитие творческих способностей учащихся; формирование познавательного интереса.
Особенности темы: «Электромагнитная индукция».
Особенности изучения данной темы рассматриваем на основе сравнительносопоставительной характеристики изучения темы «Электромагнитная индукция» в различных учебниках.
Касьянов В.А. Физика 11 класс
Пинский А.А. Физика 10 класс
На изучение темы выделяется 5§. На изучение данной темы выделяется
Данная тема является составной ча- одна глава, которая называется
стью темы «Электромагнетизм».
«Электромагнитная индукция». Данная глава включает в себя 6§
Наличие демонстраций
1. Электромагнитная индукция.
1. Электромагнитная индукция.
2. Правило Ленца.
2. Правило Ленца.
3. Зависимость ЭДС индукции от
3. Зависимость ЭДС индукции от
скорости изменения магнитноскорости изменения магнитного потока.
го потока.
4. Самоиндукция.
4. Самоиндукция.
5. Зависимость ЭДС самоиндук5. Зависимость ЭДС самоиндукции от скорости изменения сиции от скорости изменения силы тока в цепи и от индуктивлы тока в цепи и от индуктивности проводника.
ности проводника.
6. Демонстрация записи и воспроизведении звука.
Наличие лабораторных работ
Измерение электромагнитной индукции.
Наличие упражнений
o После каждого § предлагаются
o После каждого § предлагаются
вопросы.
вопросы, на которые необхоo После изучения темы предладимо ответить.
гаются количественные задачи
o После каждого § рассматривапо данной теме.
ются примеры решения задач и
o После каждой темы выделяютдалее идут задачи для самостося основные положения.
ятельного решения.
Последовательность изучения
материала.
Электромагнитная индукция.
Способы индуцирования тока.
Опыты Генри.
Использование электромагнитной индукции.
5. Генерирование
переменного
электрического тока .
1.
2.
3.
4.
1. Закон электромагнитной индукции.
2. Правило Ленца.
3. Самоиндукция.
4. Энергия
электромагнитного
поля.
5. Электрический генератор постоянного тока.
6. Магнитная запись информации.
Наличие иллюстративного материала.
1. иллюстрации (возникновение
1. иллюстрации (опыты Фарадея
индукционного тока а) при изс магнитом и с катушками;
менении площади контура б) в
движение электронов в пронаружной катушке при вклюводнике; движение рамки в
чении тока во внутреннюю в) в
магнитном поле; правило Леннаружной катушке при вдвигаца; индукционный ток в
нии внутренней г) при вдвигасплошных проводниках; запись
нии в неё постоянного магнита;
и считывание информации с
токи Фуко; детектор металла;
магнитной ленты и с магнитнозапись и воспроизведение инго диска).
формации с помощью магнит2. Схемы (схема демонстрации
ной ленты; разделение зарядов
явления самоиндукции; принв рамке вращающейся в магципиальная схема микрофона и
нитном поле).
громкоговорителя).
2. схемы (схема постоянного тока
в L-R цепи; схема индукционные токи; принципиальная
схема трансформатора подключённого к нагрузке);
3. графики (ЭДС индукции в рамке как функция времени; индукционные токи).
Модели
Модель трансформатора, генератора Модель трансформатора, генератора
переменного тока.
переменного тока, микрофона и
громкоговорителя.
Материал
культурологической
направленности.
Краткие сведения об учёных.
Материал политехнической
направленности
Явление электромагнитной индукции, применяется во многих областях
науки и техники: энергетики, медицине, металлургической промышленности, электроники, электротехники
(Видеозапись, магнитная память
ЭВМ, трансформаторы, детектор).
Материал экологической направленности
-
Явление электромагнитной индукции, применяется во многих областях
науки и техники: энергетики, медицине, металлургической промышленности, электроники, электротехники
(Видеозапись, магнитная память
ЭВМ, трансформаторы, детекторы,
генератор переменного тока)
Экологически чистые источники
энергии (гидротурбина, электродвигатель).
Особенности методики изучения темы «Электромагнитная индукция».
1. Тему «Электромагнитная индукция» изучают в основной профильной
школе. Тема «Электромагнитная индукция »является подтемой темы
«Электромагнетизм». С понятием электромагнитной индукции учащиеся познакомились в базовом курсе физики, следовательно при изучении материала учителю необходимо добиться более глубокого и прочного его освоения.
2. Для повышения качества усвоения материала, важно опираться на ранее полученные знания (понятие электромагнитное поле, магнитного
поток, электрического тока).
3. Для облегчения усвоения понятий электромагнитной индукции, самоиндукции, правила Ленца необходимо использовать различные средства наглядности (графики, установки, фотографии, исторические сведения, компьютерное моделирование процессов).
1С:Репетитор Физика 1,5 Весь школьный курс. 1998-2001 год.
На этом диске по теме «Электромагнитная индукция» рассматриваются
следующие элементы:
 Иллюстрации а) явление электромагнитной индукции (на данной иллюстрации изображен магнит, катушка индуктивности и гальванометр;
звуковое сопровождение: иллюстрация к знаменитому опыту Фарадея.
При вдвигании магнита в катушку в цепи возникает ток. Прекращение
движения магнита влечёт исчезновение тока. Если выдвигать магнит
возникает противоположно направленный ток. Таким образом можно
прийти к выводу, что причиной возникновения тока в контуре является
изменение потока магнитного поля через контур. б) подвижная рамка
с током в магнитном поле (На данной иллюстрации изображена рамка
с током в магнитном поле; звуковое сопровождение: рисунок позволяет понять взаимное направление всех существующих векторов: скорость подвижного плеча рамки, направление тока, направление внешнего поля и поля возникающего по правилу Ленца и направленного так,
чтобы скомпенсировать влияние внешнего поля); в) принцип работы
трансформатора, г) плоский контур с током).
 Интерактивная модель (установление тока в цепи с индуктивностью,
график зависимости).
 Видеофрагмент (Демонстрация явления электромагнитной индукции).
 Исторические справки (об учёных: Фарадее и Э.Х. Ленце).
 Задачи
 Тест
Методика включения компьютерного эксперимента в урок:
1. На уроке изучения нового материала по теме «Электромагнитная индукция» учащимся можно показать иллюстрацию явления электромагнитной индукции; познакомить учащихся с устройством трансформатора; рассмотреть движение рамки с током в магнитном поле. С помощью проектора данные иллюстрации вывести на экран и предложить
учащимся следующие задания: зарисовать основные части трансформатора, перенести в тетрадь иллюстрацию, демонстрирующую движение рамки с током в магнитном поле.
2. На уроках повторения пройденного материала учащимся можно
предложить: а) просмотреть видеофрагмент без звукового сопровождения, а затем кто-нибудь из учеников попытается объяснить демонстрацию явления электромагнитной индукции; б) исследовать интерактивную модель: установление тока в цепи с индуктивностью, график зависимости; в) вывести на экран через проектор фотографии учёных и рассказать, кто изображён на фотографии и привести краткую биографическую справку об учёных.
3. На уроках обобщения и систематизации, уроках контроля знаний учащихся можно использовать задачи и тесты с данного диска.
Логическая структура темы «Электромагнитная индукция»
электромагнитная индукция
самоиндукция
ЭДС индукции
Закон
Фарадея
Правило
Ленца
Применение: Генераторы переменного тока, трансформаторы, электротехника, медицина.
Список литературы:
1. Большой энциклопедический словарь. Физика./ под ред.М. Прохорова. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1999-944с
2. Касьянов В.А. Физика 11.- М.: Дрофа, 2002.
3. Физика 10 кл /А.А. Пинского .- М.: Просвещение, 1993
4. Программно-методические материалы. Физика 7-11 классы/ В.А. Коровин, Ю.И.Дик. – М.:Дрофа, 1999.
5. Компакт диск «1с: репетитор. Физика 1,5»
6. Физика 9 кл :/ А.В. Перышкин, Е.М. Гутник- М.: Дрофа, 2002
7. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы / Под
ред. В.П. Орехова, А.В. Усовой. – М.: Просвещение, 1980.
8. Методика факультативных занятий по физике: Пособие для учителей /
под ред. О.Ф. Кабардина, В.А. Орлова. – М.: Просвещение,1988.
9. Теория и методика обучения физике в школе / под ред. С.Е. Каменецкого и Н.С. Пурышевой. – М.: Академия,2000.
10.Фронтальные лабораторные занятия по физике в средней школе / под
ред. А.А. Покровского. – М.: Просвещение,1970.