法拉第電磁感應(yīng)定律

1、4.4法拉第電磁感應(yīng)定律1、 三維目標：知識與能力1、知道決定感應(yīng)電動勢大小的因素；2、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能對“磁通量的變化量”“磁通量的變化率”進行區(qū)別；3、理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達式；4、會用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問題；5、會計算導(dǎo)線切割磁感線時感應(yīng)電動勢的大??； 過程與方法通過學(xué)生實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和探究能力.情感態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生對實際問題的分析與推理能力。培養(yǎng)學(xué)生的辨證唯物注意世界觀，尤其在分析問題時，注意把握主要矛盾.2、 重點難點：平均電動勢與瞬時電動勢區(qū)別。 講學(xué)過程：一、預(yù)習(xí)反饋：二、探究精講：1.感應(yīng)電動勢：教師活動

2、：將圖有電流？為什么？學(xué)生活動：實驗一，對照圖1安培表指針偏轉(zhuǎn)；對照圖磁鐵位置變動時，電流計指針偏轉(zhuǎn)，表明回路中有電流。啟發(fā)學(xué)生回答：圖1中產(chǎn)生的電流是由電源提供的，圖教師引導(dǎo)：由恒定電流的知識可知，閉合電路中有電流，圖2提問，圖2中的電源在哪里？用投影儀展示圖 相當于是電源，在磁鐵插入線圈的過程中產(chǎn)生了電動勢。化時，回路中也會產(chǎn)生電流。我們把此時的電流叫感應(yīng)電流。雖然回路中沒有電源，此處的實驗設(shè)計，意圖為在講“感應(yīng)電動勢”這一概念時，通過“設(shè)計問題-推理”模式來進行概念教學(xué)。以提問方式來復(fù)習(xí)閉合電路中電動勢的概念，知道閉合回路中有電流的條件是閉合回路中有電動勢。閉合電路中提供電動勢的裝置是電

3、源。法拉第通過多年的實驗發(fā)現(xiàn)當穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變但根據(jù)有電流的條件可知肯定有電動勢，把在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢就定義叫感應(yīng)電動勢。師生互動：（用圖1，圖2裝置進行演示說明）我們把電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢 叫感應(yīng)電動勢。以上實驗由學(xué)生自己完成，并從中進行對比、歸納和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。S均閉合，電路中是否都1,圖2用投影儀展示，并設(shè)問：圖中電鍵2電流計指針不動，但當條形2中產(chǎn)生的是感應(yīng)電流。電路中必有電源。 對比圖1，3，啟發(fā)學(xué)生回答：圖2中的線圈就2.影響感應(yīng)電動勢大小的因素：問題情景設(shè)置一：剛才的實驗中，磁鐵插入過程中，除了觀察到電流的有無以外，你還 觀察到了電流大小

4、有什么特點嗎？是什么因素在起影響作用呢？再做幾次試試看！安排此處的內(nèi)容可激發(fā)學(xué)生探求感應(yīng)電動勢大小的影響因素的熱情，的速度不同時電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度并不相同。這里教師不要急于去說， 對學(xué)生來說這些是未知的卻可以用簡單實驗定性顯示的。有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究熱情和能力。學(xué)生活動：實驗二，按圖所示裝置將相同的磁鐵以不同的速度從同一位置插入線圈 中，觀察并比較電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況。教師順勢利導(dǎo)：兩次插入過程穿過線圈的磁通量變化是否相同？電流計指針偏角是否相 同？偏角大說明什么？原因是什么？問題情景設(shè)置二：利用學(xué)生已經(jīng)很熟悉的控制變量思想，引導(dǎo)學(xué)生進一步通過實驗定性探究,如果控制以相同的速度插入， 是否指

5、針的偏轉(zhuǎn)角度就相同呢？再用不同磁性強弱的磁鐵試試 看！此處的設(shè)計在于培養(yǎng)學(xué)生的嚴謹?shù)奶骄烤窈蛯じ笤吹乃季S品質(zhì)。學(xué)生活動：實驗三，按圖所示裝置用兩個磁性強弱不同的條形磁鐵分別從同一位置 以相同的速度插入線圈中， 觀察并比較電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況（實驗二和實驗三中的磁鐵可由通電螺線管來代替，以便通過改變其中的電流來方便的改變其磁性的強弱）教師順勢利導(dǎo)：兩次插入過程中磁通量變化是否相同？所用時間是否相同？電流計指針 偏角是否相同？偏轉(zhuǎn)角大說明什么？原因是什么？教師活動：引導(dǎo)學(xué)生歸納，電流計的指針偏角大，說明產(chǎn)生的電流大，而電流大的原因是電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大。實驗（2）由于兩次穿過磁通量變化相同

6、，穿過越快，時間越短，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大， 說明感應(yīng)電動勢大小與發(fā)生磁通量變化所用的時間有關(guān)，且在磁通量變化相同的情況下，所需時間越短，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大；實驗（3）兩種情況所用時間相同，但穿過線圈扔磁通量變化不同，電流表的偏轉(zhuǎn)角不同， 而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不同。說明感應(yīng)電動勢的大小還與磁通量的變化有關(guān)，即在相同的變化時間情況下，磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。此處應(yīng)用了學(xué)生很熟知的控制變量的探究方法，不過學(xué)生的歸納能力還有局限性，而且不一定能按照教師的意圖去表述，這需要教師去傾聽、去適當?shù)挠蟹较虻狞c撥。不能一蹴而就，包辦代替。最后教師歸納指出： 感應(yīng)電動勢的大小似乎與磁通量的變化

7、量及變化所用的 時間有關(guān)，兩者的比值越大，感應(yīng)電動勢的值越大，反之，則越小。我們再來看一個實驗。師生互動：實驗四，按右圖所示裝置連接電 路，將滑動變阻器的滑動頭以大小不同的速度從 一側(cè)滑至另一側(cè)，觀察電流計指針的偏轉(zhuǎn)情況。（教師介紹實驗裝置）教師活動：兩次滑動過程中穿過線圈的磁通 量的變化量是否相同？所用時間是否相同？電流表的指轉(zhuǎn)角是否相同？偏轉(zhuǎn)角大說明什么？其原因為顯然每次插入Jf因是什么?師生互動：引導(dǎo)學(xué)生分析與歸納，（1）快滑比慢滑在相同的時間里流過線圈Li的電流變化大，引起穿過線圈L2的磁通量變化大，即A大；（2）快滑比慢滑所用的時間短，即At小; （3）快滑與慢滑相比，磁通量變化大而

8、所用時間短，即單位時間磁通量變化多；（4）快滑與慢滑相比，電流計指針的偏角不同，即產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不同，即在單位時間內(nèi)磁通量變化越多，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。此實驗設(shè)計的意圖是對前面實驗分析的一種論證。以上現(xiàn)象的分析與歸納都應(yīng)在教師 的引導(dǎo)下，由學(xué)生主動的觀察實驗結(jié)果，分析實驗現(xiàn)象，歸納出有關(guān)的結(jié)論，切忌由教師講 解。教師概括、歸納、總結(jié)學(xué)生的結(jié)論，使學(xué)生清晰思路。這個過程實際是突破重難點落實 三維目標的過程。通過以上三組實驗可知：當穿過線圈的磁通量變化量與時間之比越大，即單位時間內(nèi) 磁通量的變化越多，或者說磁通量的變化率越大時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大。教師活動：類比速度、速度變化量和速度

9、變化率的不同，強調(diào)感應(yīng)電動勢的重要影響 因素之一應(yīng)該是磁通量的變化率。這一點是本節(jié)課內(nèi)容的一個難點，用類比的方法加以突破，既降低認知難度，又體現(xiàn) 了物理研究中類比是一種常用的重要的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的方法觀。學(xué)生各種能力的發(fā)展是和他們在學(xué)習(xí)中的相關(guān)行為聯(lián)系在一起的。要發(fā)展某種能力， 就必須經(jīng)歷相關(guān)的過程。因此這里安排的幾組實驗，既是讓學(xué)生認知法拉第電磁感應(yīng)規(guī)律的 建立過程，更是為學(xué)生提供實驗、觀察、思考、交流的機會，以落實三維目標中能力目標和 情感價值觀目標。1.法拉第電磁感應(yīng)定律1內(nèi)容：電路中產(chǎn)生的感應(yīng)動勢大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2表達式：E=kA/ A t啟發(fā)學(xué)生運

10、用學(xué)過的知識來處理比例系數(shù)k,使k=1（1v=1wb/s）這樣上式可寫成：E=A/ At問題情景三：如圖5示。線圈L由導(dǎo)線繞制成n匝，當穿過L的磁 通量變化率為A/At時，則線圈L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多少？啟發(fā)學(xué)生得出計算感應(yīng)電動勢的普遍意義的公式教師活動：E=nA/ A t公式中的n是線圈的匝數(shù)，因為穿過每匝線圈的磁通量是相同 的，可看成是n個單匝線圈串聯(lián)而成，故整個線圈的電動勢是單匝線圈的 線圈的磁通量的變化率并不改變，乘n是相當于串聯(lián)。問題情景四：如圖6示，把矩形單匝線圈abed放在磁感應(yīng) 強度為B的勻強磁場中，線框平面和磁感線垂直。設(shè)線圈可動部ab的長度為L,以速度v向右勻速平動，則線

11、框中產(chǎn)生的感應(yīng)電 動勢為多少？問題研究：（啟發(fā)學(xué)生推導(dǎo)）導(dǎo)體ab向右運動時，ab棒切割 磁感線，同時穿過abcd面的磁通量增加，線框中必然要產(chǎn)生感應(yīng) 電動勢。設(shè)經(jīng)過極短的時間At,導(dǎo)體ab運動的距離為v At，穿過線框abcd的磁通量的變FlE=nA / A t。n倍。要注意通過2IIIIIIII化量為BLvA t，線圈匝數(shù)n=1,代入公式：E=nA/ A t中，得到E=BLv這里可用等效的思想幫助學(xué)生認識E=BLv,ab棒向右運動，等效于abcd面積增大，而磁場的磁感應(yīng)強度不變，因此磁通量發(fā)生變化。問題討論：（a）圖6的電路中，哪部分導(dǎo)體相當于電源？ab導(dǎo)體的運動v與磁感線方向B有何關(guān)系？（

12、b）若導(dǎo)體運動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感方向不垂直，設(shè)v與B夾角為0，又如何計算感應(yīng)電動勢的大小呢？引導(dǎo)分析：（啟發(fā)同學(xué)們得出計算結(jié)論）將速度v沿垂直于磁感線方向的速度分量V1=vsin 0-在切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， 而平行于磁感線方向的分量V2=VCOS0-不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。此時，導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv=BLvsin 0E=BLv1=BLvsin 0這個結(jié)論可視為是法拉第電磁感應(yīng)定律在特定條件下的推導(dǎo)式，讓學(xué) 生分清主次以減輕學(xué)生認知上的困難且又不影響其在該類型問題解決中的應(yīng)用，可以是教師啟發(fā)學(xué)生進行推導(dǎo)與演算， 可請基礎(chǔ)好的、思維能力強的學(xué)生在黑板上演示推導(dǎo)過

13、程與結(jié)論， 教師不要包辦。通過此處的師生互動，落實本節(jié)課在這個知識點上的課程目標！2.反電動勢教師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并通過小組交流認識電動機在工作時線圈中會產(chǎn)生反電動勢， 并認知能量守恒定律在電動機工作過程中的具體表現(xiàn)。此處內(nèi)容旨在讓學(xué)生會根據(jù)自己所學(xué)習(xí)的知識，聯(lián)系實際生產(chǎn)生活中的問題來進行思考和解答，激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識的熱情。既能學(xué)以致用，又培養(yǎng)了學(xué)生善于從熟悉的事物中發(fā)現(xiàn) 問題、思考問題的思維品質(zhì)。因為“對以往知識的熟知和對新鮮事物及其發(fā)展前景的敏感， 是一個人創(chuàng)造力的源泉?！?.課堂練習(xí)課堂練習(xí)選擇E=nA/ A t和E=BLv1=BLvsin 0簡單理解和應(yīng)用類型的題目。 探究一：如圖4-3-2所示，一個50勻強磁場中，線圈的橫截面積是 減小.在這一過程中，通過電阻III I圖4-3-2探究二：.如圖所示，用相同的均勻?qū)Ь€制成的兩個圓環(huán)a和b已知b的半徑是a的兩倍若在a內(nèi)存在著隨時間均勻變化的磁場，b在磁場外，MN兩點間的電勢差為U;若該磁場存在于b內(nèi)，a在磁