02人教版高中物理必修三第十三章《电磁感应现象及应用》研讨活动教学视频(2023年高中物理“双新”实施示范课)

　　说话人 1

　　老师好，朋友们好，请坐，大家一起看，这是我们学校的模型，老师在大楼内部沾上了八光二极管，但没有安卓任何电源，大家可以近距离道观察一下。

　　说话人 1

　　现在老师想要点亮他该怎么做呢?大家请看。

　　说话人 2

　　火。

　　说话人 1

　　亮了，灯亮了，说明产生了什么。

　　说话人 2

　　电流。

　　说话人 1

　　可是没有电源，电流是怎么产生的呢?带着这个问题，我们一起来学习今天这节课电子感应现象及应用。

　　说话人 1

　　刚刚我们大楼产生电流只用了一瞬间，但历史上却经历了无数个春秋。在过去，随着社会的发展，人们认识了变现象与雌现象，逐渐的又认识了雌化现象。体能在附近的铁棒上产生磁性，又认识了静电感应现象代电体。体能在附近的导体上感应出电荷，也就是磁能生磁，电也能生电，可是却始终没有认识到电现象与雌现象之间有怎样的联系。直到 1820 年，奥斯克发现了电可以生磁。突然间，一个崭新的研究领域遁拍在人们眼前，是法拉利就响了。既然电能生磁，那要想构成电与磁之间的闭环，则词也可以生病。于是他在他的日记上写下了这样的猜想，对曲转词为电，并进行了长达十年的探索。

　　说话人 1

　　如果我们有幸去到英国的伦敦博物馆，见到他的这本日记，你会发现日记的每一页上都有一个词，no，每一个 no 的背后是他一次实验与猜想的失败，直到最后一页终于换来了一个yes，他成功了。今天我们就一起翻开法拉利的实验日记，一起去见证这个伟大的发现。由词生变，既然是磁生电，磁怎样才能生电呢?是不是就像奥斯特的实验一样，稳定的电流可以产生磁场，那稳定的磁场是不是也可以产生电流?嗯，这个猜想对不对?需要我们通过实验进行检验，那我们先清楚第一个问题，怎样制造稳定的磁场呢?

　　说话人 2

　　磁铁，电流油。好。

　　说话人 1

　　磁铁，那我们用条形磁铁了。嗯，好，打起看是条形磁铁，这是回路，我们将磁铁放入回路中，回路就有磁场了，闭合开关应该就有电流了吧?嗯，好，我们采用电流传感器检测，在这个过程中产生电流，这就是电流传感器。电流传感器可以检测低至 UVN 的电流，我们将它的一侧与计算机相连，另一侧串联接入回路，观察是否有示数的变化。请旁边的同学帮忙移动一下实验系统。好，再需要一名同学来控制一下计算机离得最近的刘子涵来吧。好，大家看， the 回路已经连接好了，将磁铁放进去，闭合开关，要注意观察。有电流吗?

　　说话人 2

　　没有，既然。

　　说话人 1

　　没有电流的产生实验失败了，这是为什么?可是有磁场就应该有电流呀?

　　说话人 1

　　磁铁产生的磁场会不能产生电流呢?好，咱们刚刚还说了，还有什么可以产生磁场电流?可是一根导线产生的电流很微弱，我们可以采用线管。好，大家请看，做第二个实验，这是两个国柱，其中我们将右侧命名为b，左侧为a，我们将右侧开关闭合通电螺线管就能产生磁场了。好，放入左侧带 b 和开关a，这下总该有电流了吧?嗯，我们再请旁边的同学帮忙移动一下气彩，小心一点啊。

　　说话人 1

　　大家请看回炉已经连接好了，我们先把开放 B2 注意观察线圈已经放进去了，有电流吗?没有，还是没有电流，看来问题并不在产生磁场的材料上，是不是磁就不能生电呢?其实在过去有许多科学家都尝试由此生变，均以失败告终，但是法拉利坚信了此一定能够胜利。既然问题不在只产生磁场的磁材料上，那咱们能不能从回路上找一找有什么问题啊?

　　说话人 2

　　地方太小。

　　说话人 1

　　了。那再来试一次哦。还是没有。

　　说话人 2

　　电流。

　　说话人 1

　　太小了。怎么样增大电流?

　　说话人 2

　　电脑器调节滑动电阻器。

　　说话人 1

　　可是系数是0，你们怎么说有电流呀?

　　说话人 2

　　启动的时候有电流。

　　说话人 1

　　的，我们再来试一试啊。好，确实有电流了，那大家有没有发现稳定了?有没有吧?这是为什么呀?好，咱们尝试一下相似的操作，再来试一试，如果还可以动一动线圈出来，有有有，进去有，放在这稳定了没有就没有了，没有啊。会动。动什么开关?动一下开关试一下。

　　说话人 2

　　有有有有。

　　说话人 1

　　稳定下来没有了，没有了。好，这些操作都很类似，那我们用类似的操作再回到实验一试一试。好，请小助手调到第一通道，刚刚是移动的俄罗斯体，这次没有了，没有闭合开关。观察的真仔细，我们把开关闭合再来试一下，拿出来有了。好，有电流了。嗯，放进去没有，放在就不动了，没有了。好，我们找到了电流，发现了磁确实可以生电，但是有一定的条件。大家现在可以根据我们实验一与实验 2 操作的结果，填写一下自己的悬案，分析一下这些能够产生电邮的操作究竟具有怎样的共同点，小组之间可以简单进行交流，然后给大家分享一下。

　　说话人 1

　　大家已经有自己的答案了，好，那我们请戴国祥同学来分享一下。

　　说话人 2

　　首先我认为磁确实是能产生变的，但是光有磁场它应该是不够的，必须是有变化的磁场才行。因为通过刚才的实验我们发现当我们在动开关还有滑动变阻器的过程当中，它是有电流产生的，而当防冻变阻器和开关静止的过程中，它又没有电流产生，所以我认为只有变化的滋长，它才可能有电流的产生。嗯，请坐。

　　说话人 1

　　变化好。戴国祥同学的总结能力很强，一针见血，直接点出了问题的关键所在，推翻了我们最初的猜想词，可以升电，但是稳定行不行啊?稳定需要变化。其实法拉蒂当时也是在无意间观察到了，在闭合开关的瞬间检测到了电动。 1831 年他在他的日记上记录了第一次慈生电成功的实验，他是这么写的。有一个铁环的两侧分别接上 a 线圈与 b 线圈，其中 a 与电源相连，在 b 和 b 开关的时候瞬间检测到了电流，这是法拉当时用过的线圈，老师也还原了一下瓦拉迪当时的线圈啊。我们请旁边的同学移动一下器材，我们一起来观察一下。

　　说话人 1

　　来，请小助手再次调一下看看。 7 调至第三通道，大家注意观察，这是里面是铁芯，这是 a 线圈与电源相连了。 b 和开关，观察一下在 b 线是否感应出电流，我们依然采用传感器检测这个过程中的电流。有好有电流了，闭合和断开的瞬间都有电流。法拉第成功了。也是从此刻起，法卡拉蒂终于意识到此确实可以生电，但是这是在一个变化的过程中产生的。并且法拉利在他的日记中第一次采用感应这个词描述这个过程。他将磁升电的现象命名为电子感应，将产生的电流命名为感应电流。

　　说话人 1

　　其实有许多现象都是在偶然的过程中发现的，法拉利这个偶然他坚持了 10 年，看似偶然，实际上也是一种必然。好，我们得出了初步的结论，慈生变要在变化的过程中产生。描述磁场的物理量有很多，究竟是哪个物理量发生变化，产生了电流呢?接下来我们进行分组实验，小组合作。大家的桌子上，老师提供了一些器材，有字体导线、不同规格的线圈以及电流传感器，我们进行大胆自由的尝试，目的是找到感应电流，再做下一步的分析，在操作的过程中大家可以填写一下自己的悬，好，现在开始行动吧。

　　说话人 1

　　没有给这个钱，然后这个三个都可以使用不同显示数，仪表曲线都可以老，为什么?因为你这个小调的是整数的，你可以给他调成显示两位小数和一位小数，因为感应电流本身就是尝试一下怎样才可以常用。

　　说话人 2

　　电流?

　　说话人 2

　　在这个线圈进入进出解说，那就是在这里。

　　说话人 1

　　还可以，还有一个线圈呢。对，两个都可以试试。

　　说话人 2

　　两个不同那个的，如果我们不动也可以。

　　说话人 1

　　显示。

　　说话人 2

　　很明显。对，嗯，但是这样。

　　说话人 1

　　的话。

　　说话人 2

　　这个电流很微弱，所以动的时候幅度稍微。

　　说话人 1

　　小。

　　说话人 1

　　看来大家已经完成任务了，找到感应电流了吗?找到了几种方法，请每个小组派一名代表来分享一下自己小组的实验操作。

　　说话人 2

　　请坐，大家也是这么操作的吗?不是，有没有其他方法?有。

　　说话人 1

　　好，我们请第二小组同学来分享一下自己小组的操作。

　　说话人 2

　　我们将这个线圈放这个磁场中，然后再就是发现它在改变这个线性的形状的时候，就改变形状，然后它那个箭头会有非常明显的。

　　说话人 1

　　好，第二小组采用的是曲线显示的方法，非常直观，还用的是没有框架的这个线圈。好，那我们请第三小组分享一下自己还有哪些不同的操作。

　　说话人 2

　　那个我们是让这个线圈它反复的进出磁场，然后我们在我们发现这个线圈在反复进出磁场的过程中，我们观察到了这个很明显的感应电流。当它停留在这个磁场中的时候，然后我们发现感应电流就消失了。好，第三小组不仅。

　　说话人 1

　　找到了可以产生感应电流的方法，还发现了不能产生感应电流的方法，效率很高啊。来看一下第四小组还有其他不同的操作没有吗?还有，好，来看一下。

　　说话人 2

　　但是当我们旋转这个解决的时候就会有很强的。

　　说话人 1

　　好旋转线圈也有感应电流，非常明显，那曲线的峰值很高。好，咱们每一个小组通过分工合作都找到了感应电流，非常棒，那老师也找到了几种可以产生感应电流的操作，我们一起来看一看。咱们操作一样吗?一样的，一样。好，看来我们的想法是不谋而合的啊。那这四种坑位究竟是改变了哪个物理量?我们一个一个来进行分析。好，首先是第一小组找到的翻动磁铁是第几种情况。好，我们能从这个动态示意图中很明显的发现磁场的强弱变了。

　　说话人 2

　　对，描述强弱。

　　说话人 1

　　的物理量是哪个。

　　说话人 2

　　强度?

　　说话人 1

　　反应强度、可感应强度的变化是唯一的因素吗?那咱看看二三次小组的操作磁感应强度变了没有?没变，反而这个第二小组的操作改变的是回路，哎，在这个线圈变大变小的过程，回路的那沟里量变了，面积练了好，又找到了一个影响因素，面积。那第三个小组进出磁场也变，面积也是面积变了。最后一个旋转线框的过程中，那都物理量变了。

　　说话人 2

　　加那个加加强，加小队长。

　　说话人 1

　　我们能从这个上面看到磁场是垂直于纸面的，所以在旋转的过程中线框与磁场的夹角发生了变化。非常好，我们从得出的初步结论变化，现在小组合作进一步得出了三个变化的物理量。那咱们能不能大胆一点?这 3 个变化的物理量能不能总结为一个好?嗯，你可以回忆一下上一节课除了磁感应强度，我们还学了哪个物理量?物理磁力量自通量的表达式是什么?包含这三个物理量吗?

　　说话人 2

　　i 等于 SI 等于BI，SI。

　　说话人 1

　　等于BS。当我们当时还学了如果说磁场与平面不垂直，那么这个 s 指的是什么?那所以我们当时还得出了一个公式， by 等于 b s 乘以哦，这一下大家再观察一下我们找到的三个变化的量，有没有都包含在磁通量的表达式里?嗯，好，到这里我们就得出了结论，应该是 b 和回路的雌通量发生变化产生了。

　　说话人 2

　　好，沈学伟同学有什么问题?老师，那我们刚才得到这个结论就是产生感应电流的条件是闭合回路的空量发生变化和我们初中所学的切割磁感线产生感的电流这两个。

　　说话人 1

　　结论是否冲突的呢?好，请坐。沈学伟同学对我们刚刚得出的结论提出了一个小问题，出了时候咱们还讲过一种产生感应变和条件切割，感谢。好，那我们再回到刚刚的动态示意图，看一下这 4 种操作都切割磁感线了吗?第二个没有切割磁感线，那就说明了切割磁感线是不是产生感应电流的必要条件。不是不是。哎，那我们从这节课的结论，从磁通量变化的角度，能不能解释一下切割磁改线的过程中为什么能产生尬音电流?老师现在把示意图画在黑板上，大家思考一下还有答案了吗?然后赵玉彤手举的最高，你来说一下。

　　说话人 2

　　那个我发现在导体左右切割磁软件的过程中，左右切割。嗯，画一下，那左右切割磁感线的过程中，然后它产生了电流，然后我认为在左右切割这个过程中，它本质上是改变了面积，然后引起磁量变化。

　　说话人 1

　　面积变了引起了磁通量的变化，大家同意吗?嗯，好，到这里我们发现切割感谢只是产生感应电流的其中一个例子，它更本质的原因还是自通量发生了变裂。多大?好，到这里我们回到咱们最开始进行的实验一与实验二，也从磁通量变化的角度解释一下，为什么在这个过程中能产生钙应变动，这是我们的第一个实验进出场。请李欣仲同学来。

　　说话人 2

　　我认为这个实验中磁铁有三种状态，进出和停留。当磁铁进出的过程中，它没有改变面积，但是它改变了磁感应强度，所以产生电流。

　　说话人 1

　　好，请坐，大家同意吗?同意，好，在进出磁场的过程中面积没变，磁感应强度变了，引起了同样的变化。那同样的道理，咱们第二个实验通电螺腺管进出回路的过程中，那东西就要变了。进而引起了紫冲量变化，产生了感应链流。好，那开关放开集合磁场从无到有，从有到无的过程是不是也是雌同秒变了?产生了。

　　说话人 2

　　感应电流?

　　说话人 1

　　好，到这里我们就可以确认了，产生感应电阻的条件是闭合回路的不通量发生了变化。通过我们刚刚的一系列探究到现在，唉，可以说已经见到光明了，咱们也是真切地体会到了科学道路的不一。那么接下来我们进行一个小游戏，这是前几天老师们参加活动的照片。假如说现在老师在呼啦圈内部放上导线，那么当老师们穿过呼啦圈的过程中，我们就能在导线上检测出电流，老师已经提前做好了一个视频，大家来看一下游戏的过程中为什么会产生感应灭流呢?肯定还是。

　　说话人 2

　　磁生电。对对对。

　　说话人 1

　　但是磁场从哪来好?上一节课我们讲了地球本身就是一个天然的词语，可是光有磁场不够呀?咱们刚刚说了要产生电流必须有增量变化，又怎么知道在呼啦圈转动的过程中动量发生了变化呢?这个需要我们详细的去分析一下，我们所处位置的磁场是怎么回顾的啊。咱们刚刚说了，哎，上一节课讲的时候，第一次场的分布很类似于什么。

　　说话人 2

　　调解。

　　说话人 1

　　但是地祠的南北极与地理的南北极大致是相反的，我们所处的位置是北半球。从我们的视角去看，紫擀线由南指向北。好，我们现在将它放大到我们学校来观察一下。噢，我们面向东门紫海县，是不是由南指向北略微有一点点偏向?而且我们所属的这个区域它的磁场近一次的可以认为是云墙磁场，因此在呼啦圈转动的过程中，磁通量变了吗?变量改变了哪个物理量?

　　说话人 2

　　角度。

　　说话人 1

　　物好，改变了夹角。自从量发生了变化，产生了感应。

　　说话人 2

　　电流。好，到这里。

　　说话人 1

　　我们回到咱们课前的小实验大楼，为什么能够产生电流?好，咱们请旁边的同学把这两个器材搬开，我们刚才隔空就点亮了这个模型，老师一定在这个里面藏了什么?有没有同学愿意近距离的帮大家找一找哦?吴内容同学来的，找一找。

　　说话人 2

　　嗯，这个路中有一个有两根导线连带。

　　说话人 1

　　这里有两根导线。好，看到了导线。嗯嗯，好。那下面有什么呢?

　　说话人 2

　　下面这一张纸好像可以。

　　说话人 1

　　撕开。好，上面有张纸可以撕开。

　　说话人 1

　　好，找到了要请回给大家看一下这个下面有什么险全。根据我们刚才得到的结论，线圈中产生了电流，发生了什么?电量的变化，可视线圈的面积没有变，说明这个下面一定有变化的思考。那大家再猜一猜这个盒子的下面老师放了。

　　说话人 2

　　什么?磁铁?变成磁铁，可是磁铁没有动。

　　说话人 1

　　变化的磁场。好，大家打开来看一下，老师在这个下面放了一个电磁炉。好，我们只要把开关打开，将我们的模型放上去。好，那我们继续想一想，这个电磁炉是怎么产生变化的磁场的?它的内部结构是怎样的?

　　说话人 2

　　应该是有导线。

　　说话人 1

　　可是一根导线的电流很微弱呀。好，老师打开了一个电磁炉，我们一起来看一下，正如大家拍的那样，里面有线圈。那还要解决一个问题，线圈怎么产生变化的电流?其实我们所接入的家庭路面就是交流面。

　　说话人 2

　　好，正是。

　　说话人 1

　　因为电磁炉与交流电接在了一起，产生了变化的电流，进而激发出变化的磁场，在线圈中感应出了电流电量了。默契。当然了，哎，电磁炉感应出的电流是很有限的，只能点亮模型，要想真正的点亮我们学校甚至是万家灯火，需要借助于发电机，这是最早的发电机，这个小小的婴儿如今已经成长为改变世界面貌。巨人三峡水翼发电站是我国最大的水利发电站，也是世界上最大的水利发电站，每天发的电量可以点亮半个中国。接下来我们就通过一个视频了解一下大国重器三峡水利发电站。

　　说话人 2

　　三峡工程是迄今为止世界上规模最大、技术最复杂的水电工程，从 1992 年开建到完美公众号时 18 年，它使我国的水印水电科技水平达到了世界的新高度。三峡水电站由 3 一 4 台水轮发电机组成，通过水轮带动电机转送发电，每年可生产进 1, 0001 千瓦时的清洁电动，相当于燃烧 5, 000 多万吨燃尾，发出的电量可减少 1 亿多吨二氧化碳等有害气体的排放。这是科技改变人类生活的典型范围，真正这些大国重视，一定要打过来。

　　说话人 1

　　大家有没有听到视频的最后习总书记说了什么。

　　说话人 2

　　好的问题?

　　说话人 1

　　希望大家也可以像法拉第一样，十年磨剑，永不言弃。实际上有许多的科技产品，它的原理都是小小的私生电。也正是因为法拉利的这个发现，才把我们人类从蒸汽时代带入了电气化时代，这就是划时代的发现，我们这节课就上到这里，这是我们的课后作业第一，大家查找资料了解一下更详细的研究过程。第二，我们有两个研究性学习，二选一，自制简易的发电装置或查找某一些科技产品，弄清楚它的结构，撰写一份研究报告，并且完成学案上的书面作业。