Научно методический анализ разработала Колесова Нарыйаана Анатольевна
Учитель физики и математики МБОУ Кустурская СОШ им. И. Н. Слепцова
Эвено-Бытантайский национальный улус
Республика Саха (Якутия)
Научно – методический анализ раздела «Электродинамика»
Рассматриваемые вопросы:
Явление электромагнитной индукции
Закон электромагнитной индукции
Самоиндукция
Индуктивность
Научный анализ – метод научного исследования явлений и процессов, в основе которого лежит изучение составных частей, элементов изучаемой системы (analysis - разложение)
Научно – методический анализ – мыслительная деятельность преподавателя (мастера производственного обучения) по выявлению понятийного состава, структуры и логики учебного материала и выполнение его методической переработки с учетом специфики формируемых понятий и психологических закономерностей познавательной деятельности учащихся.
Годовой план изучения курса физики 11 класс
Учебник «Физика - 11»
Авторов Г. Я. Мякишева и Б. Б. Буховцева
4ч*9=36ч | 4ч*7=28ч | 3ч*10=30ч | 3ч*8=24ч |
7ч Э/м индукция 16ч Э/м колебания 9ч Э/м волны и радиоволны 2ч Световые волны 2ч Резервное время | 19ч Световые волны 4ч Элементы теории относительности 3ч Световые кванты 2ч Резервное время | 6ч Световые кванты 20ч атом и атомное ядро 2ч обобщенные занятия 2ч обобщенное повторение | 24ч обобщенное повторение |
Данная глава является составной частью раздела «Основы электродинамики»
Данная глава в вузовских учебниках (Курс физики, Т. И. Трофимова) включает в себя следующие темы: явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея), Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии, вращение рамки в магнитном поле, вихревые токи (токи Фука), Индуктивность контура, Самоиндукция, Токи при размыкании и замыкании цепи, Взаимная индукция, Трансформаторы, Энергия магнитного поля.
Структура главы «Электромагнитная индукция» в вузовских учебниках от школьных отличается тем, что параграфы: направление индукционного тока (правило Ленца), закон электромагнитной индукции, ЭДС индукции в движущихся проводниках, в вузовском учебнике все находятся в параграфе под названием «Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии», параграф «Магнитный поток» в вузовском учебнике дается под названием «Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В», и находится он в предыдущей главе «Магнитное поле», параграф «Вихревое электрическое поле» дается как «Вихревые токи (токи Фуко)». В школьном учебнике имеется параграф о электродинамическом микрофоне, в вузовском учебнике его нет. В школьном учебнике есть параграф «Электромагнитное поле», в вузовском учебнике данный параграф расположен в другой главе «Основы теории Максвелла для электромагнитного поля». В вузовском учебнике в данной главе имеются параграфы «Вращение рамки в магнитном поле», «Токи при размыкании и замыкании цепи», «Взаимная индукция», «Трансформаторы». В школьном учебнике параграф «Трансформаторы» находится в другой главе: «Производство, передача и использование электрической энергии».
В вузовском учебнике, как и в школьном в начале объясняется явление электромагнитной индукции, и в нем данное явление объясняется кратко и понятно, с помощью обширных объяснений классических опытов Фарадея. В школьном учебнике данные опыты рассматриваются в узком смысле, но само явление объясняется последовательными событиями из истории. В школьном учебнике понятие магнитного потока рассматривается с помощью примера плоского замкнутого контура в однородном магнитном поле. В вузовском учебнике оно немного непонятно, нет рисунка, примера. В школьном учебнике рассматривается и приводится опыт Фарадея еще раз, в качестве примера, и помимо этого рассматривается еще один опыт с стержнем, на концах которого алюминиевые кольца с разрезом и без разреза. Сначала идет объяснение правила Ленца, рассматривается он в большом объеме и развернуто. Затем идет объяснение закона электромагнитной индукции, для этого рассматривается сначала ЭДС индукции, затем сам закон. В вузовском учебнике сначала идет объяснение ЭДС индукции, затем правило Ленца, а затем идет вывод закона Фарадея с помощью опыта Г. Гельмгольца. Объяснение вихревого тока в школьном учебнике рассматривается по логике последовательных исторических событий, а вузовском учебнике сразу идет понятия тока Фуко. В школьном учебнике на параграфе «Самоиндукция. Индуктивность» рассматривается сначала понятие самоиндукции и ЭДС самоиндукции, объясняются с помощью опытов, затем идет объяснение индуктивности. В вузовском учебнике наоборот, сначала рассматривается понятие индуктивности, затем самоиндукции и в конце ЭДС самоиндукции. Параграф «Энергия магнитного поля» в школьном учебнике объясняется не очень понятно, в вузовском учебнике рассматривается с помощью примера, кроме этого имеется объяснение однородного магнитного поля в соленоиде, еще рассматривается понятие объемной плотности.
Структура рассматриваемой темы в школьном курсе физики следующая:
Электромагнитная индукция
Магнитный поток
Направление индукционного тока. Правило Ленца
Закон электромагнитной индукции
Вихревое электрическое поле
ЭДС индукции в движущихся проводниках
Электродинамический микрофон
Самоиндукция. Индуктивность
Энергия магнитного поля тока
Электромагнитное поле
Знания в школьном учебнике | Знания в вузовском учебнике | Определения понятий по логическому правилу |
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. | Явление электромагнитной индукции, заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного. | Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром. |
Закон электромагнитной индукции – ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: E=-∆Ф/∆t | Закон Фарадея можно сформулировать таким образом: ЭДС Е электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром: E=-dФ/dt. | |
Если по катушке идет переменный ток, то магнитный поток, пронизывающий катушку, меняется. Поэтому возникает ЭДС индукции в том же самом проводнике, по которому идет переменный ток. Это явление называют самоиндукцией. | Возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока называется самоиндукцией. | Самоиндукция – физическое явление, заключающееся в возникновении ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока. |
Ф=LI; E=-∆Ф/∆t=-L*∆I/∆t, где L – коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком, пронизывающим этот контур. Величину L называют индуктивностью контура или его коэффициентом самоиндукции. Индуктивность – это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1с. Единицу индуктивности в СИ называют генри (обозначается Гн). Индуктивность проводника равна 1Гн, если в нем при изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В: 1 Гн = 1В/1 А/с = 1 В*с/А | Сцепленный с контуром магнитный поток Ф поэтому пропорционален току в контуре: Ф=L*I Где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью контура. Единица индуктивности генри (Гн): 1 Гн – индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе 1 А равен 1 Вб: 1Гн = 1 Вб/А = 1 В*с/А. | Индуктивность – физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающий в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. L=E*∆t/∆I; Индуктивность обозначается буквой L. Единица индуктивности в СИ генри (Гн). 1 Гн = 1В/1А/с = 1В*с/А |
Планирование изучения нового материала по теме «Электромагнитная индукция»
Блок №1 |
Знания, которые должны усвоить учащиеся | Виды деятельности, которыми должны овладеть учащиеся | Качества личности, формируемые при изучении темы | № задач и упражнений | Число уроков на цикл |
Электромагнитная индукция – физическое явление, заключающееся в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром. | Распознавание физического явления электромагнитной индукции. Воспроизведение физического явления электромагнитной индукции. | Каждое явление причинно обусловлено. Беспричинных явлений не существует. Те представления о физических объектах и явлениях, которые возникают в нашем сознании в результате их изучения, соответствуют действительности, т.е. являются отражением объективно-существующего мира. | Из учебника | 1 |
Блок №2 |
Закон электромагнитной индукции | Распознавание физического закона электромагнитной индукции. Составление уравнения, описывающего модель конкретной ситуации. | Законы физики являются отражением тех связей, которые существуют в природе. Возможность применения знаний на практике свидетельствует о материальности мира. | | 1 |
Блок №3 |
Самоиндукция – физическое явление, заключающееся в возникновении ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока. | Распознавание физического явления самоиндукции. Воспроизведение физического явления самоиндукции. | Каждое явление причинно обусловлено. Беспричинных явлений не существует. Количественные изменения какого-либо свойства не продолжаются беспредельно, а на некотором этапе, вполне определенном для данного явления, приводят к существенным качественным изменениям в свойствах объектов. Качественные изменения ведут за собой количественные изменения. | | 1 |
Блок №4 |
Индуктивность – физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающий в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Единица индуктивности в СИ генри (Гн). | Распознавание физической величины - индуктивность. Находить значение физической величины. Составление уравнения, описывающего модель конкретной ситуации. | Существует неограниченное многообразие различных состояний, структурных форм, единиц деления материи, бесконечность свойств, связей, взаимодействий мира и его частей (материя неисчерпаема). Практика (опыт) – критерий истинности знаний. | | 1 |