法拉第電磁感應定律

1、法拉第電磁感應定律、教材依據(jù)：法拉第電磁感應定律人教版（必修加選修）第二冊，十六章，第二節(jié)、設計思想：法拉第電磁感應定律是電磁學的核心內(nèi)容。從知識發(fā)展來看，它既與電場、磁場和穩(wěn)恒電流有緊密聯(lián)系，又是后面學習交流電、 電磁振蕩和電磁波的基礎。它既是本章的教學重點，也是教學難點。在學習本節(jié)內(nèi)容之前，學生已經(jīng)掌握了恒定電流、電磁感應現(xiàn)象和磁通量的相關知識，并且也知道了變化量和變化率的概念。學生已經(jīng)具備了很強的實驗操作能力，而且本節(jié)課的實驗也是上節(jié)課所演示過的，只不過研究的側(cè)重點不同。因此，有條件的學?？蓪⒈竟?jié)課的 演示實驗改為學生分組實驗。另外，學生對物理學的研究方法已較為深刻的認識，在自主學習、合

2、作探究等方面的能力有了較高的水平。自己動手做實驗，思考討論，教師引導找出規(guī)律的方法，使學生能夠深刻理解法拉第 電磁感應定律的建立過程。 對于公式 E= BL u sin 0,讓學生自己根據(jù)法拉第電磁感應定律，動手推導，使學生深刻理解。本節(jié)課的難點是對、物理意義的理解，在難點的突破上，采用了類比的 t方法。把、t和U、 u、上、a類比起來，使學生更容易理解、 t、和E之間的聯(lián)系。 t三、教學目標：的物理意義。 t并能應用解答有關問題。1 .知道感應電動勢的概念，會區(qū)分、（一）知識和能力目標2 .理解法拉第電磁感應定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式，3 .知道公式E= BL u sin 0的推導過程及適用條件

3、，并能應用解答有關問題。4.通過學生對實驗的操作、觀察、分析，找出規(guī)律，培養(yǎng)學生的動手操作能力，觀察、 分析、總結(jié)規(guī)律的能力。（二）過程與方法目標1教師通過類比法引入感應電動勢，通過演示實驗，指導學生觀察分析，總結(jié)規(guī)律。2 學生積極思考認真比較，理解感應電動勢的存在，通過觀察實驗現(xiàn)象的分析討論, 總結(jié)影響感應電動勢大小的因素。（三）情感、態(tài)度、價值觀目標1 通過學生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)學生之間的團隊合作精神。2 .讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，增進學生學習物理的情感。四、教學重點： 法拉第電磁感應定律的建立過程以及對公式已=、E = BL u sin 0的理解。五、教學

4、難點:對、物理意義的理解。 t六、教學準備：準備實驗儀器：電流計、蹄形磁鐵、螺線管、鐵芯、學生電源、變阻器、開 關、導線若干。（若為分組實驗，應準備若干組器材）七、教學過程：（一）引入新課教師和學生一起回顧第一節(jié)中的三個實驗。在這三個實驗中，閉合電路中都產(chǎn)生了感應電流，則電路中必須要有電源， 電源提供了電動勢，從而產(chǎn)生電流。在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生 的電動勢叫做感應電動勢。 那么感應電動勢的大小跟哪些因素有關呢？本節(jié)課我們就來共同 研究這個問題。（二）講授新課一、感應電動勢電源能夠產(chǎn)生電動勢， 那么在電磁感應現(xiàn)象中， 產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于 電源。學生思考討論：如下圖所示的三個實驗中，

5、分別是哪部分相當于電源？圖1圖2圖3圖1中電源是導體棒 AB,圖2中電源是螺線管 B,圖3中電源也是螺線管 Bo學生思考討論：產(chǎn)生感應電流的閉合電路斷開，還有沒有感應電動勢？引導學生：電路斷開就相當于接入一個阻值無窮大的電阻，電流為零，但是依然有電動勢。教師總結(jié)：可見，感應電動勢才是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)，電磁感應現(xiàn)象重要的是看感應電動勢的有無。下面我們就來共同研究感應電動勢的大小跟哪些因素有關。學生探究活動：如何通過上圖所示的三個實驗來研究影響感應電動勢的大小因素呢？引導學生：對于閉合電路電阻是一定的，可以通過電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度大小來確定電路中感應電流的大小，從而確定感應電動勢的大小。如何改變

6、電路中電流的大??？1、如圖1所示電路, 電動勢大小的因素。2、如圖2所示電路, 應電動勢大小的因素。3、如圖3所示電路, 勢大小的因素。學生設計的可能方案如下：通過改變導體棒做切割磁感線運動的速度大小，來研究影響感應通過改變條形磁鐵插入和拔出螺線管的速度大小，來研究影響感通過改變滑動變阻器滑片移動的速度大小，來研究影響感應電動安排學生分組實驗 （為了節(jié)省時間，可將學生分為三大組， 每一大組只做上述方案中的一個實驗，每一大組適當?shù)脑诜譃閹讉€小組。做完實驗后由各組長上報實驗結(jié)果，然后由教師在提煉總結(jié)）。結(jié)論：1、感應電動勢的大小，與導體棒切割磁感線的速度大小有關。速度越大，產(chǎn)生 的感應電動勢越大。

7、2、感應電動勢的大小， 與條形磁鐵插入或拔出螺線管的速度大小有關，速度越大，產(chǎn) 生的感應電動勢越大。3、感應電動勢的大小， 與滑動變阻器滑片移動的速度大小有關。速度越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大。學生思考討論：認真分析三個實驗及其結(jié)論，找出共同的規(guī)律。引導學生：產(chǎn)生感應電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。對于圖1所示實驗，磁場的磁感應強度不變，通過導體棒做切割磁感線的運動，改變了閉合電路的面積，從 而改變穿過該電路的磁通量，從而產(chǎn)生了感應電動勢。 導體棒運動越快， 則回路面積變化也越快，使得磁通量的變化越快， 而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度越大， 說明感應電動勢的大小與磁通 量的變化快慢有關。磁通量

8、變化越快，感應電動勢越大。讓學生自己分析另外兩個實驗，總結(jié)結(jié)論共同規(guī)律：感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關。磁通量的變化快慢如何表示呢？（從數(shù)學角度定量的表示）設時刻t 1時穿過閉合電路的磁通量為 1 ,時刻t 2時穿過閉合電路的磁通量為 2 ,則 在時間 t = t 2 - t 1內(nèi)磁通量的變化量為二 2 1,磁通量的變化快慢可以用單位時間內(nèi)磁通量的變化量來表示，也叫磁通量的變化率。（對于、和E,學At tAu生很難理解它們之間的關系的，教師可將、E和u、Au、a類比A tA t起來，學生較容易接受。）二、法拉第電磁感應定律1.內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率

9、成正比。2 .表達式：E* A t寫成等式形式，乘上比例系數(shù)k即已= kA t3 .單位：E（V），（W b） , t （s）b/s,則k=1（提示學生注意上式中的常數(shù)k等于多少呢？請同學們證明1V=1W 證明1V=1W b/s,實際上是證明V = W b/s,在證明的過程中注意導出單位是如何定義 的，要把對應的公式聯(lián)系起來，這個證明對學生來說，難度較大，教師可根據(jù)情況適當提示）k=1，則可把上表達式寫成 E=A t學生思考討論：上面討論的是閉合電路由單匝線圈構成的，設閉合電路是一個 n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量的變化率都相同，那么整個線圈中的感應電動勢又如何表示？n匝線圈可以看成是由 n

10、個單匝線圈串聯(lián)而成，因此整個線圈中的感應電動勢是單匝線圈的n倍，即E=n A t三、導體棒切割磁感線的感應電動勢學生思考討論：如圖所示把矩形線框 abcd放在磁感應強度為E的勻強磁場里，線框平 面跟磁感線垂直。設線框可動部分 ab的長度是L,以速度u向右運動，產(chǎn)生的感應電動勢 怎么表示？在厶t時間內(nèi)可動部分由原來的位置ab移到aibi,這時線框的面積變化量厶 S= LuA t,穿過閉合電路的磁通量的變化量=BA S=B LuA t，代入公式E=中，得到A tE= BL u對于上式的成立有什么條件限制嗎？（引導學生分析所設的物理過程的特殊性）上述物理過程所設磁場為勻強磁場，另外不難看出，磁感應強

11、度方向、導體棒放置的方向和導體棒的運動方向是相互垂直的。所以其成立的條件是：勻強磁場；B、L、u相 互垂直。學生思考討論：通常我們還會遇到如上圖5所示，導體棒垂直紙面放置， 磁場豎直向下，導體棒運動方向與導體棒本身垂直，但與磁場方向有夾角B。 此時產(chǎn)生的感應電動勢又如何表示呢？我們知道，只有在導體棒做切割磁感線運動時，才產(chǎn)生感應電動勢， 若導體棒平行磁感線運動，則不能產(chǎn)生感應電動勢。所以可將其速度分解為垂直磁感線的分量ui=u sin B和平行磁感線的分量u 2=u cos后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為已= BLu 1= BLu sin B?？梢?，導體棒切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢的大小，跟磁感應強度B、導線長度L、運動速度u以及運動方向和磁感線方向的夾角B的正弦sin B成正比。（三）課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學習，同學們要掌握計算感應電動勢大小的方法，理解公式E= 和A tE=BLu sin B的意義。但是電流也是有方向的，電流的方向又如何確定呢？這將是下節(jié)課要 學習的內(nèi)容。八、教學反思：1 本節(jié)內(nèi)容較多，可適當安排為兩節(jié)課時。2 .有條件的學校，可將本節(jié)的演示實驗調(diào)整為學生分組實驗。