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【沪科粤教版】第十六章《电动机与发电机》课标要求和教材分析  

2012-04-12 07:58:18|  分类: 粤沪版物理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【沪科粤教版】第十六章《电动机与发电机》课标要求和教材分析



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【沪科粤教版】第十六章《电动机与发电机》课标要求和教材分析


 

    一、《课标》要求:

    1.通过实验,了解通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向和电流及磁场的方向有关系。

    解读:这条标准既有过程性要求,又有终结性要求。对于终结性要求,要让学生知道通电导线在磁场中受力这一事实,还要知道电流的方向或磁场的方向改变时力的方向也会改变,不要求学生理解或知道左手定则,也就是说,不要求判断力的方向。

    2.通过实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。

    解读:这条标准只有纯过程性要求,它要求学生必须进行探究,但对产生感应电流的条件,即磁通量的变化或“切割磁感线”,不做要求。

    3.能用实验证实电磁相互作用。

    解读:要通过实验验证“电生磁”和“磁生电”。这个实验不要局限在具体的电与磁的关系上,而要通过电与磁的关系认识到不同形式的运动之间的联系,《标准》中给出例2就是这个意思。

    二、本章教材分析

    1、本章概述

    本章的重点是“安培力”和“电磁感应”。它们是电磁学中核心内容,也是电动机的动力和发电机发电的原理所在。由于通电导体在磁场中会产生力的作用而运动,反过来受力作用的导体在磁场中运动又会产生电流,可见,安培力的产生和电磁感应现象,是机械运动和电磁运动相互转换表现。同时也说明了自然界存在着多种多样的运动形式,它们之间是相互联系的。因此教材将它们编织在一起构成一章内容。

    教材在编排本章内容时,考虑到教学目标三个维度的要求,将“电动机和发电机”作为“章标”。目的是把“安培力”和“电磁感应”两个知识的应用价值彰显出来,并从“章标”中引发出“电动机为什么会转动”和“发电机为什么能发电”两个问题,成为全章内容探究的引领。这样,可以激发学生从知识的价值观念中产生学习本章内容的起始情趣。接着采用“从物到理”的方式,将学生带进探究电动机原理和发电机原理的两个过程之中,并在这两个过程中给与相应的方法指导和“STS”思想观点的渗透,以达到培养与训练学生科学素养的目的。

    例如,在引导学生猜想电动机为什么会转动的的过程中,首先让学生经历“让电动机转起来”和“打开电动机看看”两个活动,使他们在认识电动机主要部件的同时,引导学生猜想电动机动力产生的原因和验证猜想的实验设计,以及进行实验,其中包括简化方法的指导和换向器技术支持的介绍,进而得出电动机的基本原理和工作原理。这就是“从物到理”的过程。

    又例如,在探究发电机为什么能发电的过程中,教材同样采用探究电动机动力产生原因的方式,首先安排“让我们自己来发电”的活动,接着引导学生对“磁生电”的实验设计和实验操作并收集证据,进而揭示电磁感应原理,认识发电机的工作原理。

    2、编写特点

    (1)坚持“动中学”的理念。培养学生动眼、动手与动脑相结合的学习习惯。教材中刻意安排学生动手“让电动机转起来”、“打开电动机看看”、“让我们自己来发电”等实践活动的目的就在于此。

    (2)让学生经历过程,给学生指导方法。如教材让学生经历电动机动力产生的原因和发电机为什么能发电的探究过程,采用实验探究和理性思考两种方法相结合,引导学生用“观察实验”和“理性思考”两条腿走路的方式来完成两个科学探究过程,其中特别是对合理简化的方法,不仅采用图解的形式展示合理简化过程,而且在“金钥匙”栏目中,强调说明合理简化是科学研究中常用的一种思想和方法。

    (3)注意合理渗透STS思想,让学生感悟科学、技术与社会的互动关系,感受电磁转换的对称美。如换向器在电动机持续转动中技术作用,教材将电动机和发电机安排在一起就是让学生体会到电磁相互转换的对称美,同时还让学生感悟理论的价值,即磁场对通电导体的作用规律发现,为电动机的诞生奠定了理论上的基础;电磁感应原理的发现,为发电机的诞生奠定了理论上的基础。

    3、课时安排

    本章教材共3节,建议全章教学用6课时,其中16.1节用1课时,16.2和16.3节各用2课时,复习与总结评价1课时。

 



【沪科粤教版】第十五章第三节《探究电磁铁的磁性》教材说明与教学建议


  

    1、教学目标:

    ◆知识与技能

    ⑴知道什么是电磁铁,了解电磁铁在生产、生活和自动控制中的应用。

    ⑵理解电磁铁的特性和工作原理

    ◆过程与方法

    ⑶经历探究电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关的过程,进一步熟悉控制变量法。

    ◆情感态度与价值观

    ⑷通过了解电磁铁在生产实践中的应用,认识物理是有用的,以激发学生的学习兴趣。

    ⑸通过一系列制作、实验探究活动,让学生感知实验的意义和价值。

    2、教材说明

    本节主要内容有:电磁铁及其在现代生产实践中的应用;通过实验认识电磁铁的特点;实验探究影响电磁铁磁性强弱的因素。

    本节内容是电流的磁效应的拓展和深化,是下一节课学习电磁继电器与自动控制的基础,因此具有承上启下的作用。

    本节的编写思路:首先通过演示实验,让学生认识到通电螺线管加入铁心后磁性大大增强,引入电磁铁。接着介绍电磁铁在现代工业和自动控制中的作用,引发学生探究电磁铁工作原理的兴趣。探究电磁铁的工作原理时,先从观察电磁铁的结构入手,然后通过给电磁铁通电的实验,让学生初步了解电磁铁工作特点:磁性的有无可以用通断电流的方式控制,再进一步探究影响电磁铁磁性强弱的因素。

    本节教学重点和难点:电磁铁的工作特点是应用电磁铁的基础,因而是本节课的重点之一。探究电磁铁的磁性强弱,是对电磁铁工作特点认识的深化和延伸,涉及到“控制变量”的研究方法,同时实验中需要学生自己绕制螺线管,对于学生动手操作能力要求较高,因而这部分内容既是本节课的教学重点也是难点。

    3、教学建议

    本节课涉及的实验器材简便、操作简单,效果明显,因而建议多给学生创造动手探究的机会,以激发学习兴趣,增强学习效果。

    什么是电磁铁

    本节课引入时可以通过播放磁悬浮列车、电磁起重机等视频或图片,创设情境,激发兴趣,引出课题。

    然后,安排学生分组完成教材图15-19所示的实验:先把一个通电螺线管(可以用一个电磁铁抽出铁芯),放在离磁针适当远的位置,给螺线管通电,让学生看到磁针受磁力作用而运动,然后,保持其它条件不变,把铁芯插入螺线管,发现磁针受到的作用力大大增强,从而认识到通电螺线管中加入铁芯后,磁性会大大增强,进而引出电磁铁。如果限于条件不能进行分组实验,也可由教师演示,但可见度要尽量大,实验效果要明显。这样让学生通过观察到“通电螺线管中加入铁芯后,磁性会大大增强”的事实,激发探究兴趣,同时为下面进一步探究电磁铁的结构、性质打下基础。

    认识电磁铁

    在介绍什么是电磁铁以后,教师可以引导学生完成活动1A,观察图15-22中电磁铁的结构,以加深对电磁铁的认识和了解。

    为了保证课堂效果,每组都要配备结构基本相同的电磁铁,让学生经历观察--拆卸--观察--组装的过程,要求学生把观察结果填在课本上。由于学生是第一次通过“拆卸观察”的方法了解研究对象的结构,因而要注意培养学生良好的“拆卸观察”习惯。比如要求学生在动手前要明确实验目的;在拆卸过程中要注意不要损坏器材;拆卸下来的零件要有序放置,以方便最后的重新组装;观察要分清主次,注意根据实验目的判断哪些是主要部件,哪些是次要部件等等。

    上述活动结束后,可以从与一般的永磁体对比的角度,启发学生思考:电磁铁能够在生产实践中广泛应用,说明电磁铁与一般磁体相比有何优点,让学生猜测电磁铁可能有哪些方面的特点。这里的猜测活动的目的是引导学生根据已有经验,进行简单推理,培养学生良好的思考习惯。至于学生猜测的正确与否,不必过于追究,重要的是培养学生推理和思考的习惯。

    在学生广泛讨论,说出自己的猜测后,让学生以小组为单位,做活动1B图15-23中的实验。实验时教师要加强以下几方面的指导:⑴正确连接电路;⑵实验过程中用磁针检验电磁铁的磁场;⑶通电后,可以先根据连接电路情况,利用右手螺旋定则判断电磁铁的极性,然后利用磁针检验判断是否正确。一方面复习右手螺旋定则,同时加深“电磁铁磁极性质可以改变”印象。最后,让学生汇报实验成果,老师点拨总结。在实验中,有些学生可能会发现了电磁铁磁性强弱随电流的变化而变化,教师要及时给予肯定,也可以由此引出下一个探究活动。

    电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关

    由于该实验所用器材简单,实验过程也不复杂,同时实验中所用到的控制变量法学生已多次应用,因而建议把该实验设计成学生自主探究活动。教学时教师应把学习的主动权放给学生,让学生经历科学探究的过程,体验探究的乐趣和成功的喜悦,教师起引导和组织作用。建议按以下几个环节进行。

    (1)提出问题

    电磁铁磁性强弱跟哪些因素有关呢?

    (2)猜想与假设

    让学生猜想并说明猜想的依据。学生容易猜想到的因素有:①电流的大小;②线圈匝数的多少;③铁芯的大小;④组成线圈的导线材料、粗细等等。

    上面的几种猜想是学生根据已有的知识基础提出的,教师应引导学生对这些猜想进行筛选,确定共同的研究目标。其中组成线圈的导线材料、粗细等对电磁铁磁性的影响都可引导归入电流的大小。所以只研究电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数多少的关系即可。

    (3)制定计划与设计实验

    可以先让学生交流和讨论制定出实验方案,教师可提醒学生注意影响电磁铁磁性强弱的因素不止一个,应该采用怎样的方法来研究呢?在实验中如何控制变量?能否设计一个表格,以便记录数据、分析归纳结论?

    通过学生的思考、交流和讨论,老师的点拨,学生大都能制定出正确的探究计划,然后让学生介绍自己的方案,并且让全体学生对该方案进行评估、纠错、补充、完善。最后确定分三步探究:一、保持线圈匝数相同,铁芯相同,探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系;二、在铁芯相同,电流相同的情况下,探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少的关系。

    在学生汇报实验方案后,为了帮助学生设计实验,教师可以通过设置一系列问题,引导学生把探究方案进一步细化。①在实验中如何显示电磁铁磁性的强弱?②在探究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系时,怎样保证线圈和铁芯相同(使用同一个电磁铁或两个完全相同的电磁铁),怎样改变、显示线圈中的电流?⑶在探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数多少的关系时,怎样改变线圈的匝数?(在同一个铁芯上分别缠绕不同匝数的线圈,或用两个铁芯一样匝数不同的线圈),怎样保持电流相同?(把匝数不同的线圈先后接入同一个电路,通过滑动变阻器调节,或将两线圈串联在同一个电路中)。让学生通过讨论以上问题,确定实验器材以及具体的实验步骤。最后要学生画出电路图以及记录数据的表格。当然表格也可以直接用课本上的,只是对学生来说缺少了一次锻炼的机会。

    (4)进行实验与收集证据

    实验过程中,教师要给学生做如下具体指导:

    ①正确连接电路,必要时可以先复习电路连接的有关知识;②控制变量时,为了使实验效果明显,要使不同的量(比如线圈匝数或电流大小)的差别较大些;⑶每次实验时,都应将显示磁性强弱的大头针或曲别针与电磁铁尽可能充分接触。

    (5)分析与论证

    实验结束后,指导学生对实验现象和数据进行分析,对实验结果进行解释和描述。小组之间互相交流、分类整理,得出结论:电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数的多少有关。在线圈匝数一定的情况下,电流越大,电磁铁磁性越强;在电流相同的情况下,线圈匝数越多,电磁铁磁性越强。

    同时鼓励有兴趣的同学,在课后可探究电磁铁磁性与猜想的其他因素是否有关。

    最后,让学生阅读课本最后一部分,通过让学生观察课本图15-26、15-27、15-28图片或挂图,了解电磁铁在生产、生活中的实际应用,认识物理知识与生产生活的关系。教学中也可以出示电铃、电话的模型,并给电铃通电让学生获得真实的体验,效果会更好。对于基础较好的学生,也可让学生试着解释图15-26、15-27中电铃、电话的工作原理。



 

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