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2019 人教版高中物理必修第三册《第十三章 电磁感
应与电磁波初步》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第十三章 电磁感应与电磁波初步》是 2019 人教版高中物理必修第三册
中的重要章节,它涵盖了电磁学领域的基础知识和核心概念。本章内容不仅涉
及电磁感应现象、电磁波的发现及其应用,还深入探讨了磁场的基本性质、磁
感应强度和磁通量的概念,以及能量量子化的现代物理观念。这些知识点是构
建学生电磁学知识体系的关键环节,对于培养学生的物理学科核心素养具有重
要意义。
磁场与磁感线:磁场是电磁学中的基本概念之一,它虽然看不见、摸不着,
但客观存在并通过其对放入其中的磁体或电流的作用表现出来。磁感线是用来
形象地描述磁场分布情况的工具,通过铁屑在磁场中的排列情况可以直观地观
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察到磁场的分布。安培定则(右手螺旋定则)是判断通电导线周围磁场方向的
重要法则。
磁感应强度与磁通量:磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量,其大
小可以通过通电导线在磁场中受到的磁场力来测定。磁通量则是描述磁场穿过
某一面积的多少的物理量,它等于磁感应强度与面积的乘积(当磁场与面积垂
直时)。这两个概念是理解电磁感应现象和电磁波传播的基础。
电磁感应现象及应用:电磁感应现象是电磁学中的重大发现之一,它揭示
了电与磁之间的内在联系。当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,导体回
路中就会产生感应电流。这一现象的发现不仅推动了电磁学的发展,还为发电
机的发明提供了理论基础。电磁感应现象在生产生活中有着广泛的应用,如发
电机、变压器、电磁炉等。
电磁波的发现及应用:电磁波的发现是电磁学领域的另一项重大成果。麦
克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹则通过实验证实了这一预言。电磁波具有波
粒二象性,可以在真空中传播,其传播速度与频率无关,只与介质有关。电磁
波在生产生活中有着广泛的应用,如广播、电视、移动通信、卫星通信等。
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能量量子化:能量量子化是现代物理中的重要观念之一。它揭示了微观世
界中能量的不连续性,即微观粒子的能量只能取某些特定的值而不能取任意值。
能量量子化的观念不仅解释了黑体辐射的实验规律,还为量子力学的建 立奠 定
了基础。
(二) 单元 内容分析
本 单元 内容涵盖了电磁学领域的基础知识和核心概念,涉及磁场、电磁感
应、电磁波和能量量子化等多个方面。这些知识点之间 相互 联系、 相互支撑 ,
共同 构成了电磁学的 完整 知识体系。
知识点的内在联系:磁场是电磁学中的基础概念,它通过磁感线来形象地
描述其分布情况。磁感应强度和磁通量则是描述磁场性质的两个重要物理量,
它 们 为理解电磁感应现象和电磁波传播提供了基础。电磁感应现象揭示了电与
磁之间的内在联系,是发电机等电 气设备 的工作 原 理。电磁波的发现则 进 一步
拓 展了电磁学的应用领域, 使 信 息 传 递 变 得更加快捷 和方 便 。能量量子化则是
现代物理中的重要观念之一,它揭示了微观世界中能量的不连续性。
知识点的 难 度分析:本 单元 内容涉及的知识点 较 多 且难 度 较 大。其中,磁
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场和磁感线的概念 相 对 较 为 抽 象, 需 要学生具 备较 强的空间 想 象能力。磁感应
强度和磁通量的 计算 则要 求 学生具 备扎 实的 数 学基础。电磁感应现象和电磁波
的传播则 需 要学生具 备较 强的 逻辑 推理能力和实验能力。能量量子化的观念则
要 求 学生具 备较 高的 抽 象 思维 能力和理论素养。
知识点的教学重点: 针 对本 单元 内容的特点和 难 点,教 师 应 将 教学重点放
在以 下几 个方面:一是 帮助 学生建 立正确 的磁场观念,理解磁感线的分布情况
和安培定则的应用 ; 二是 让 学生 掌握 磁感应强度和磁通量的 计算 方法,理解它
们 与电磁感应现象和电磁波传播的关系 ; 三是通过实验 演 示和理论分析 相结 合
的方 式 , 帮助 学生理解电磁感应现象和电磁波的传播机 制;四 是 引 导学生理解
能量量子化的观念,培养 他们 的 抽 象 思维 能力和理论素养。
(三) 单元 内容 整 合
为了 使 学生 更好 地理解和 掌握 本 单元 内容,教 师 应 将各 个知识点 进行 有机
整 合,形成 完整 的知识体系。具体 整 合方 式 如 下 :
以磁场为基础: 将 磁场作为本 单元 内容的基础和出发点,通过介 绍 磁场的
概念、性质和应用来 引 导学生 进 入电磁学的世界。在介 绍 磁场的过 程 中,可以
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穿 插 介 绍 磁感线的分布情况和安培定则的应用, 帮助 学生建 立正确 的磁场观念。
以电磁感应为核心: 将 电磁感应现象作为本 单元 内容的核心和重点来 讲 解。
在介 绍 电磁感应现象的过 程 中,可以穿 插 介 绍 磁感应强度和磁通量的概念及其
计算 方法, 帮助 学生理解电磁感应现象的产生机 制 和 影响因 素。还可以通过实
验 演 示和理论分析 相结 合的方 式 , 让 学生 亲 手 操 作实验器 材 、观察实验现象、
分析实验 结 果, 从 而 加 深对电磁感应现象的理解。
以电磁波为 拓 展: 将 电磁波作为本 单元 内容的 拓 展和 延伸 来 讲 解。在介 绍
电磁波的过 程 中,可以穿 插 介 绍 电磁波的产生机 制 、传播方 式 和应用领域等方
面的知识, 帮助 学生 拓 展视 野 、 增长 见识。还可以通过 引 导学生 思考 电磁波在
现代 社 会中的应用实 例 来 激 发 他们 的学 习兴趣 和探 究欲望 。
以能量量子化为提 升 : 将 能量量子化作为本 单元 内容的提 升 和深化来 讲 解。
在介 绍 能量量子化的过 程 中,可以穿 插 介 绍普朗 克 常 量、 光 子等概念及其在现
代物理中的应用实 例 等方面的知识, 帮助 学生提 升 理论素养和 抽 象 思维 能力。
还可以通过 引 导学生 思考 能量量子化观念对现代物理发展的 影响 来培养 他们 的
创新 意识和探 究精神 。
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二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
磁场的观念:学生能 够 理解磁场的存在和性质,知 道 磁场是客观存在的物
质形 态 之一,能 够 通过磁感线来形象地描述磁场的分布情况。学生还能 够 理解
磁场对放入其中的磁体或电流的作用力情况,并能 够 应用安培定则来判断通电
导线周围磁场的方向。
电磁感应的观念:学生能 够 理解电磁感应现象的产生机 制 和 影响因 素,知
道 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时导体回路中就会产生感应电流。学
生还能 够 理解电磁感应现象在生产生活中的应用实 例 ,并能 够运 用 所 学知识解
决 实 际问题 。
电磁波的观念:学生能 够 理解电磁波的产生机 制 和传播方 式 ,知 道 电磁波
是 由 变化的电场和磁场 相互激 发而产生的波动现象。学生还能 够 理解电磁波在
真空中的传播速度与频率无关只与介质有关的性质,并能 够 应用 所 学知识解释
电磁波在生产生活中的应用实 例 。
能量量子化的观念:学生能 够 理解能量量子化的观念及其在现代物理中的
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应用实 例 ,知 道 微观粒子的能量只能取某些特定的值而不能取任意值。学生还
能 够 理解能量量子化观念对现代物理发展的 影响 和意义。
(二)科学 思维
建 模思维 :学生能 够 通过建 立 物理 模型 来描述和分析电磁学中的 复杂问题 。
例 如,在 研究 磁场分布时可以通过建 立 磁感线 模型 来形象地描述磁场的分布情
况 ; 在 研究 电磁感应现象时可以通过建 立 闭合导体回路 模型 来分析感应电流的
产生机 制 等。
推理 思维 :学生能 够 通过 逻辑 推理和 演绎 推理等方法来分析和解 决 电磁学
中的 问题 。 例 如,在推导磁感应强度 公式 时可以通过 逻辑 推理和 演绎 推理等方
法来 得 出磁感应强度与磁场力、电流 元长 度和电流强度之间的关系 ; 在 研究 电
磁波传播时可以通过 逻辑 推理和 演绎 推理等方法来 得 出电磁波在真空中的传播
速度与频率无关只与介质有关的性质等。
批 判性 思维 :学生能 够 具 备批 判性 思维 能力,对电磁学中的 问题进行 深入
思考 和分析。 例 如,在探讨电磁感应现象的应用时能 够批 判性地 思考 不 同 应用
实 例 的 优缺 点和 适 用 条件; 在 研究 电磁波传播时能 够批 判性地 思考 不 同 传播方
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式 的 优缺 点和 适 用 条件 等。
创造 性 思维 :学生能 够 具 备创造 性 思维 能力,在电磁学领域中 进行创新 性
的 思考 和探 索 。 例 如,在探讨电磁感应现象的 新 应用时能 够创造 性地提出 新 的
应用 思 路和方 案; 在 研究 电磁波传播的 新 方 式 时能 够创造 性地提出 新 的传播机
制 和理论 模型 等。
(三)科学探 究
提出 问题 :学生能 够根据 电磁学中的现象和 问题 提出具有探 究价 值的 问题 。
例 如,在 研究 磁场分布时可以提出 “ 如 何 通过实验来验证磁感线的分布情
况 ?” 等 问题; 在 研究 电磁感应现象时可以提出 “ 如 何 通过实验来探 究 感应电
流的产生机 制?” 等 问题 。
设计 实验:学生能 够根据所 提出的 问题设计 合理的实验方 案 并 进行 实验探
究 。 例 如,在 设计 验证磁感线分布情况的实验时可以 设计将 铁屑 撒 在 条 形磁体
上 方并 轻敲玻璃板 来观察铁屑排列情况的实验方 案; 在 设计 探 究 感应电流产生
机 制 的实验时可以 设计将 闭合导体回路 置 于变化磁场中并观察是 否 有感应电流
产生的实验方 案 等。
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收集数据 :学生能 够准确 地 收集 实验 数据 并 进行 初步 处 理和分析。 例 如,
在 收集 验证磁感线分布情况的实验 数据 时可以通过观察铁屑排列情况来 记录 磁
感线的分布情况 ; 在 收集 探 究 感应电流产生机 制 的实验 数据 时可以通过观察电
流表 读数 来 记录 感应电流的大小和方向等。
得 出 结 论:学生能 够根据 实验 数据 和分析 结 果 得 出合理的 结 论并 进行 解释
和 说 明。 例 如,在 得 出验证磁感线分布情况的实验 结 论时可以通过对 比 实验现
象和理论预测来解释磁感线的分布情况 ; 在 得 出探 究 感应电流产生机 制 的实验
结 论时可以通过对 比 实验 数据 和理论 公式 来解释感应电流的产生机 制 等。
交 流 评估 :学生能 够 与 他 人 交 流 自己 的探 究 过 程 和 结 果,并对 他 人的探 究
过 程 和 结 果 进行评估 和 反思 。 例 如,在 交 流 评估 验证磁感线分布情况的探 究 过
程 和 结 果时可以通过对 比 不 同 小 组 的实验现象和 结 论来 评估 实验的 准确 性和可
靠 性 ; 在 交 流 评估 探 究 感应电流产生机 制 的探 究 过 程 和 结 果时可以通过对 比 不
同 小 组 的实验 数据 和 结 论来 评估 实验的 准确 性和可 靠 性等。
( 四 )科学 态 度与 责 任
科学 态 度:学生能 够 具 备严谨求 实的科学 态 度,对 待 电磁学中的 问题 和实