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1.3 法拉第電磁感應(yīng)定律 教案【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能:(1)、知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),及決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。(2)、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,并能區(qū)別、。(3)、理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。(4)、知道e=blvsin如何推得。(5)、會(huì)用解決問題。2、過程與方法(1)、經(jīng)歷學(xué)生實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力。(2)、通過推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式e=blv,掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)、從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析,找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。(2)、通過比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生把握主要矛盾?!窘虒W(xué)重點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律?!窘虒W(xué)難點(diǎn)】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件的區(qū)別?!窘虒W(xué)方法】實(shí)驗(yàn)法、歸納法、類比法【教具準(zhǔn)備】多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計(jì)、螺線管、磁鐵?!窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問:1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?答:穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化,就會(huì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、恒定電流中學(xué)過,電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?答:電路閉合,且這個(gè)電路中就一定有電源。3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下,用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向?答:由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向二、引入新課1、問題1:既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向,那么,怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢? 答:既然有感應(yīng)電流,那么就一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只要能確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,根據(jù)歐姆定律就可以確定感應(yīng)電流了2、問題2:如圖所示,在螺線管中插入一個(gè)條形磁鐵,問、在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,該電路中是否都有電流?為什么?答:有,因磁通量有變化、有感應(yīng)電流,是誰充當(dāng)電源?答:由恒定電流中學(xué)習(xí)可知,對(duì)比可知左圖中的虛線框部分相當(dāng)于電源。、上圖中若電路是斷開的,有無感應(yīng)電流電流?有無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?答:電路斷開,肯定無電流,但有電動(dòng)勢(shì)。3、產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是什么?答:回路中的磁通量發(fā)生變化4、比較產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)?答:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,不論電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合,因此研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)更有意義。(情感目標(biāo))本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、進(jìn)行新課(一)、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素(1)探究目的:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟什么因素有關(guān)?(學(xué)生猜測(cè))(2)探究要求:、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線管,記錄表針的最大擺幅。 、迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒,記錄表針的最大擺幅。、迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,迅速和緩慢的插入拔出螺線管,分別記錄表針的最大擺幅;(3)、探究問題:?jiǎn)栴}1、在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?問題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?問題3:在實(shí)驗(yàn)中,快速和慢速效果有什么相同和不同? (4)、探究過程安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。(能力培養(yǎng))教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn),(課件展示)回答以上問題學(xué)生甲:穿過電路的變化產(chǎn)生e感產(chǎn)生i感.學(xué)生乙:由全電路歐姆定律知i=,當(dāng)電路中的總電阻一定時(shí),e感越大,i越大,指針偏轉(zhuǎn)越大。學(xué)生丙:磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同??梢?,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量變化和所用時(shí)間都有關(guān),即與磁通量的變化率有關(guān).把定義為磁通量的變化率。上面的實(shí)驗(yàn),我們可用磁通量的變化率來解釋:學(xué)生甲:實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時(shí),大,i感大,e感大。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān),磁通量的變化越快電動(dòng)勢(shì)越大,磁通量的變化越慢電動(dòng)勢(shì)越小。(二)、法拉第電磁感應(yīng)定律從上面的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn),越大,e感越大,即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比,即e。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。(師生共同活動(dòng),推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式)(課件展示)e=k在國(guó)際單位制中,電動(dòng)勢(shì)單位是伏(v),磁通量單位是韋伯(wb),時(shí)間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學(xué)們可以課下自己證明),則上式可寫成e=設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成,因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)閑=n1.內(nèi)容:電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比2.公式:=n3.定律的理解:磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別、t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律來判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定:當(dāng)cos則tcos當(dāng)cos則tcos當(dāng)(cos)則(cos)t4、特例導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用課件展示如圖所示電路,閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,ab的長(zhǎng)度為l,以速度v勻速切割磁感線,求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)?(課件展示) 解析:設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,這時(shí)線框面積的變化量為s=lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=bs=blvt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,得e=blv這是導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算更簡(jiǎn)捷公式,需要理解(1)b,l,v兩兩垂直(2)導(dǎo)線的長(zhǎng)度l應(yīng)為有效長(zhǎng)度(3)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),e=0(4)速度v為平均值(瞬時(shí)值),e就為平均值(瞬時(shí)值)問題:當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎?用課件展示如圖所示電路,閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線,求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解析:可以把速度v分解為兩個(gè)分量:垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線,不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e=blv1=blvsin強(qiáng)調(diào):在國(guó)際單位制中,上式中b、l、v的單位分別是特斯拉(t)、米(m)、米每秒(m/s),指v與b的夾角。5、公式比較與功率的兩個(gè)公式比較得出e=/t:求平均電動(dòng)勢(shì)e=blv : v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),v為平均值時(shí)求平均電動(dòng)勢(shì)課堂練習(xí):例題1:下列說法正確的是( d )a、線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大b、線圈中的磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大c、線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大d、線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大例題2:一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置,在0. 5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1t增加到9t。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解:由電磁感應(yīng)定律可得e=n/t 由 聯(lián)立可得e=n /t代如數(shù)值可得例題3、如圖所示,在磁感強(qiáng)度為0.1t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框abcd,框電阻不計(jì),上面接一個(gè)長(zhǎng)0.1m的可滑動(dòng)的金屬絲ab,已知金屬絲質(zhì)量為0.2g,電阻r0.2,不計(jì)阻力,求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。(4ms)問1:將上題的框架豎直倒放,使框平面放成與水平成30角,不計(jì)阻力,b垂直于框平面,求v?答案:(2ms)問2:上題中若ab框間有摩擦阻力,且0.2,求v?答案:(1.3ms)問3:若不計(jì)摩擦,而將b方向改為豎直向上,求v?答案:(2.67ms)問4:若此時(shí)再加摩擦0.2,求v?答案:(1.6ms)問5:如圖所示在問2中的bc中間加0.3v、r0.8的電池,求v?答案:(20ms)問6:上題中若有摩擦,0.2,求v?問7:b改為豎直向上,求v?問8:將電池反接時(shí)的各種情況下,求v?【課堂小結(jié)】1、讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。2、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。3、讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架?!景鍟O(shè)計(jì)】第四節(jié):法拉第電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)二、電磁感應(yīng)定律1內(nèi)容2表達(dá)式e=n/t:求平均電動(dòng)勢(shì)e=blv : v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì),v為平均值求平均電動(dòng)勢(shì)3.定律的理解:磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別、t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律來判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的不同表達(dá)式由磁通量的的因素
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