《法拉第電磁感應定律》教學設計

1、法拉第電磁感應定律 教 學 設 計 授課人：嚴麗景課 題法拉第電磁感應定律課 型新課課時 1課 時 教 學 目 標 (三維)1通過實驗演示經(jīng)歷探究感應電動勢的存在來理解電磁感應現(xiàn)象里感應電動勢，并能判斷其方向。2.通過對的區(qū)別來體會這三個物理量的本質(zhì)含義。3在實驗的基礎上掌握法拉第電磁感應定律，并使學生體會在發(fā)現(xiàn)和認識物理規(guī)律中物理實驗的重要作用，培養(yǎng)學生在物理實驗中仔細觀察和認真思考的能力。4.經(jīng)歷由推導的過程，讓學生再次體會感應電動勢的產(chǎn)生條件，從而加深學生對感應電動勢物理本質(zhì)的理解教學 重點與難點重點：法拉第電磁感應定律的建立和理解難點：和E=BLvsin的區(qū)別和聯(lián)系教學 方法 與 手段

2、實驗法 歸納總結(jié)法，講授法 類比法使用教材構(gòu)想法拉第電磁感應定律是電磁學的核心內(nèi)容。前面幾節(jié)是從感應電流的角度來認識電磁感應現(xiàn)象的，這節(jié)課以感應電流為引子，在此進一步深入到感應電動勢來理解電磁感應現(xiàn)象，所以，在引課時通過一個例題引入，從而讓學生認識到有電流就得有電動勢，從而引入感應電動勢的概念，然后采用讓學生自己設計方案，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，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。課 時 教 學 流 程教師行為學生行為課堂變化及處理主要環(huán)節(jié)的效果通過實驗觀察讓學生通過類比得出物理規(guī)律。認

3、識電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電動勢的本質(zhì)培養(yǎng)學生設計實驗的能力培養(yǎng)學生的合作的能力進一步讓學生理解感應電動勢的推導過程及其含義。導入新課：多媒體展示：問：a、b兩圖中，若電路是閉合的，有無電流？圖b中有電流時，哪一部分相當于電源？教師：線圈既然是電源，就一定有電動勢，同時線圈的電阻即為電源的內(nèi)阻。問：圖b中，若電路不閉合，當條形磁鐵插入或拔出時,有無電流？有無電動勢？教師：在電磁感應現(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，電路中就有感應電動勢。有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)。提出問題：感應電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)呢？新課教學：一、探究影響感應電動勢大小的因素：教師引導：1請同學

4、們對影響感應電動勢大小的因素進行猜想：2利用圖b裝置如何進行實驗探究如何比較感應電動勢的大?。咳绾慰刂拼磐孔兓康拇笮『涂炻?？3請同學們利用手中器材進行實驗4請同學們交流實驗結(jié)果：教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為?？梢园l(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明：電路中感應電動勢的大小，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定律。二、法拉第電磁感應定律教師：紐曼、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴格分析后，于1845年和1846年先后指出;1內(nèi)容：2師生共同推導法拉第電磁感應定律表達式

5、：設t1時刻穿過回路的磁通量為1，t2時刻穿過回路的磁通量為2，在時間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為多少？磁通量的變化率為多少？ 感應電動勢的表達式如何表示？在國際單位制中，電動勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學們可以課下自己證明），則上式可寫成設閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應電動勢變?yōu)檎f明：（1）（2）兩式計算時取絕對值。請同學們思考：磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率有何不同？練習：有一個1000匝的線圈，在0.4s內(nèi)通過它的磁通量從0.02Wb增加到0

6、.09Wb，求線圈的感應電動勢如果線圈的電阻是10，把一個阻值為990的電熱器連接在它兩端，通過電熱器的電流是多大？提出問題：導體切割磁感線時，感應電動勢如何計算呢？三、導線切割磁感線時的感應電動勢例題：如圖所示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢？問題：當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角，感應電動勢可用上面的公式計算嗎？如圖所示電路，閉合電路的一部分導體處于勻強磁場中，導體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢。強調(diào)在國際單位制中，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

7、與B的夾角。請同學們比較：公式E=n與E=BLvsin的區(qū)別與聯(lián)系練習2：當航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機保持相對靜止，兩者用導電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進行多種科學實驗?，F(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運行。衛(wèi)星位于航天飛機正上方，它與航天飛機間的距離是20.5Km，衛(wèi)星所在位置的地磁場為，沿水平方向由南向北。如果航天飛機和衛(wèi)星的運行速度是，求纜繩中的感應電動勢。四、反電動勢引導學生討論教材圖4.3-3中，電動機線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應電動勢。這個電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？

8、教師總結(jié)點評。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。討論：如果電動機因機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情況？這時應采取什么措施？課堂小結(jié)： 請同學們對本節(jié)課的學習進行總結(jié)思考并回答：a圖中有電流，b圖中條形磁鐵插入或拔出時，有電流?；卮穑壕€圈相當于電源.類比a、b兩圖回答：無電流，有電動勢。猜想：與磁通量變化的大小有關(guān)與磁通量變化的快慢有關(guān)答：用電流表代替電阻，在閉合電路電阻一定時，由閉合電路歐姆定律可知，感應電動勢越大，感應電流就越大，可用電流

9、表示數(shù)表示感應電動勢的大小。答：當同一條形磁鐵從線圈上某位置開始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的變化量就相同。插入越快，磁通量變化就越快。兩同學合作進行實驗交流實驗結(jié)果：磁通量的變化量就相同，插入越快，電流表示數(shù)越大，感應電動勢越大。說明：感應電動勢的大小與磁通量的變化量的大小無關(guān)，與磁通量變化的快慢有關(guān)。結(jié)論：磁通量變化越快，感應電動勢越大。閱讀教材回答：閉合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成正比。推導：在時間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為=21，磁通量的變化率為感應電動勢為E，則E=kE=（1）E=n（2）（1）磁通量是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的

10、變化量=1-2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時間；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。（2）當磁通量很大時，磁通量的變化量可能很小。同理，當磁通量的變化量很大時，若經(jīng)歷的時間很長，則磁通量的變化率也可能較小。（3）磁通量和磁通量的變化量的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wbs。（4）磁通量的變化量與電路中感應電動勢大小沒有必然關(guān)系，穿過電路的0是電路中存在感應電動勢的前提；而磁通量的變化率與感應電動勢的大小相聯(lián)系，越大，電路中的感應電動勢越大，反之亦然。（5）磁通量的變化率，是-t圖象上某點切線的斜率。分析解答（略）解析：設在t時間內(nèi)導體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面

11、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)法拉第電磁感應定律，得E=BLv (3)解析：可以把速度v分解為兩個分量：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)生感應電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為E=BLv1=BLvsin（1）研究對象不同：E=n的研究對象是一個回路，而E=BLvsin研究對象是磁場中運動的一段導體。（2）物理意義不同：E=n求得是t時間內(nèi)的平均感應電動勢，當t0時，則E為瞬時感應電動勢；而E=BLvsin，如果v是某時刻的瞬時速度，則E也是該時刻的瞬時感應電動勢；若v為平均速度，則E為平均感

12、應電動勢。（3）E=n求得的電動勢是整個回路的感應電動勢，而不是回路中某部分導體的電動勢。整個回路的電動勢為零，其回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。（4）E=BLvsin和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當導體做切割磁感線運動時，用EBLvsin求E比較方便；當穿過電路的磁通量發(fā)生變化，用E=求E比較方便。分析求解：（略）學生討論后發(fā)表見解。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢削弱了電源的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。學生討論，發(fā)表見解。電動機停止轉(zhuǎn)動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會很大，電動機可能會燒毀。這時，應立即切斷電源，進行檢查。歸納總結(jié)：通過本節(jié)課的

13、學習，我們知道了：1什么叫感應電動勢2計算感應電動勢大小的方法利用法拉第電磁感應定律導線切割磁感線時： 課時教學設計尾頁板書設計第四節(jié)：法拉第電磁感應定律一、探究影響感應電動勢大小的因素：方法：控制變量法結(jié)論：磁通量變化越快，感應電動勢越大二、法拉第電磁感應定律內(nèi)容：閉合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成正比。公式：E=（1）對n匝線圈E=n（2）三、導線切割磁感線時的感應電動勢E=BLvsin四、反電動勢作業(yè)設計1關(guān)于感應電動勢大小的下列說法中，正確的是（ ）A線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大B線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應電動勢一定越大C線圈放在磁感

14、強度越強的地方，產(chǎn)生的感應電動勢一定越大D線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應電動勢越大2單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示（ ）A線圈中O時刻感應電動勢最大B線圈中D時刻感應電動勢為零C線圈中D時刻感應電動勢最大D線圈中O至D時間內(nèi)平均感應電動勢為0.4V3金屬棒abc在勻強磁場中做勻速直線運動，已知ab=bc=0.1 m，a，磁感應強度B=2 T，速度v=15 ms且垂直于ab方向，如圖所示，則a、b、c間的電勢差：Uab=_，Ubc=_，Uac=_課時教學設計當堂達標測試題1、A、B兩個閉合電路，穿過A電路的磁通量由O增加到3&#

15、215;103Wb，穿過B電路的磁通量由5×103Wb增加到6×103Wb。則兩個電路中產(chǎn)生的感應電動勢 A和B的關(guān)系是（ ）（A）AB (B)A=B (C) AB (D) 無法確定2、如圖所示，用同樣規(guī)格的金屬絲制成單匝圓形線圈和單匝正方形線圈，彼此絕緣，兩線圈所處的勻強磁場的磁感應強度隨時間均勻增加，則甲圖中兩線圈中感應電流之比I圓：I方=_；乙圖中感應電流之比I方：I圓=_。3. 如圖4所示，圓環(huán)a和圓環(huán)b半徑之比為21，兩環(huán)用同樣粗細的、同種材料的導線連成閉合回路，連接兩圓環(huán)電阻不計，勻強磁場的磁感強度變化率恒定，則在a環(huán)單獨置于磁場中和b環(huán)單獨置于磁場中兩種情況下，M、N兩點的電勢差之比為 A41B14C21D124. 如圖中，長為L的金屬桿在外力作用下，在勻強磁場中沿水平光滑導軌勻速運動，如果速度v不變，而將磁感強度由B增為2B。那么（其他電阻不計）（ ）（A）作用