高中人教物理選擇性必修二2.2 法拉第電磁感應(yīng)定律（教學(xué)設(shè)計(jì)）-同步備課

1、第二章 電磁感應(yīng)第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)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(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。它既是本章的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。物理觀念：知道感應(yīng)電動(dòng)勢的定義.科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)理解法拉第電磁感應(yīng)定律及數(shù)學(xué)表達(dá)式科學(xué)探究：經(jīng)歷分析推理得出法拉第電磁感應(yīng)定律的過程，體會(huì)用變化率定義物理量的方法科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：感受科學(xué)家對規(guī)律的研究過程，學(xué)習(xí)他們對工作嚴(yán)肅認(rèn)真不怕困難的科學(xué)態(tài)度。1、教學(xué)重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和應(yīng)用2、教學(xué)難點(diǎn)：對磁通量，磁通量的變化量和磁通量變化率的理解多媒體課件思考引入：讓學(xué)生思考并回

2、答以下問題問題1：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？學(xué)生回答：利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象問題2：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？學(xué)生回答：（1）閉合電路（2）磁通量變化問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同 既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢。問題4：穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流。感應(yīng)電流的大小跟哪些因素有關(guān)？讓學(xué)生分組討論，進(jìn)行大膽的猜想感應(yīng)電流的大小跟這些因素有關(guān)學(xué)生回答：1.磁場強(qiáng)弱 2.運(yùn)動(dòng)速度 3.線圈匝數(shù)4.磁場方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向 5.磁通量大小 6.磁通量的變化率課件展示：實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，線圈的兩端與電壓表相連。將強(qiáng)磁體從長玻璃管上端由靜止下落，穿過線

3、圈。分別使線圈距離上管口20cm、30cm、40cm和50cm,記錄電壓表的示數(shù)以及發(fā)生的現(xiàn)象。分別改變線圈的匝數(shù)、磁體的強(qiáng)度，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，得出定性的結(jié)論。一、電磁感應(yīng)定律：1. 內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率 / t 成正比。當(dāng)電動(dòng)勢單位為V,磁通量單位為Wb，時(shí)間單位為s時(shí)，K的取值為1.當(dāng)線圈為n匝時(shí)2.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解(1)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小由線圈的匝數(shù)和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定，而與磁通量的大小、變化量的大小沒有必然聯(lián)系(2)磁通量的變化率對應(yīng)t圖線上某點(diǎn)切線的斜率思考與討論讓學(xué)生思考并回答以下問題：問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?

4、問題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎? 教師總結(jié)：磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).(可以類比速度、速度的變化和加速度.)理解:、/t的意義（課件展示）應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的三種情況(1)磁通量的變化是由面積變化引起時(shí)，BS，則(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時(shí)，BS，則(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時(shí)，則根據(jù)定義求，末初通過以下例題讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用公式例題1：有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢。 例題2：一個(gè)

5、100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。二、導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1、導(dǎo)體垂直切磁感線.動(dòng)生電動(dòng)勢：由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢。2.導(dǎo)體斜切磁感線（為v與B夾角） 若v/B：E=0（無切割）L應(yīng)指切割磁感線的有效長度公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁感線的有效長度。練1：求下面圖示情況下，a、b、c三段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢各為多大？ 練2：如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=1.50m,接有電阻R=0.20,設(shè)勻強(qiáng)磁場和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖.今有一導(dǎo)體棒

6、ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動(dòng),框架及導(dǎo)體ab電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小E=BLv=0.80V3.導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，長為L的導(dǎo)體棒OA以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢思考與討論如圖導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)。自由電荷受洛倫茲力，自由電荷相當(dāng)于紙面向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？（認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷是正電荷）導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷是否總會(huì)沿著導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)？為什么？導(dǎo)體棒哪段的電勢比較高？一段導(dǎo)線在做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源，通過上面的分析可

7、以看到，這時(shí)的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)。由于導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，電路中有電流通過，導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)受到安培力的作用?？梢耘袛?，安培力的方向與推動(dòng)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的力的方向是相反的。這時(shí)即使導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，推力也做功。如果沒有推力的作用，導(dǎo)體棒將克服安培力做功而消耗本身的機(jī)械能課堂練習(xí)1、關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是( D )A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢越大2、單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律

8、如圖所示，則：( ABD )A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大 B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零 C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大 D、線圈中0到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢為0.4V3、在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00以角速度由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢4、如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻不計(jì),在M和P之間接有R=3.0的定值電阻,導(dǎo)體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0,與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向下的

9、勻強(qiáng)磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10ms的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng).(1)ab中的電流多大? ab兩點(diǎn)間的電壓多大?(2)維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大?(3)ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過程中, 外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少? （1）I=0.5AU=1.5V（2）F=0.1N（3）WF=0.1JQ=0.1J5、如圖,有一勻強(qiáng)磁場B=1.010-3T，在垂直磁場的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長L=0.20m，角速度=20rad/s，求：棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有多大？X&X本節(jié)課作為一節(jié)理論探究課，比較抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)知識時(shí)有一定的難度。所以如何化繁為簡，化抽象為具體，為本節(jié)課面對的難點(diǎn)之一，為此我通過把知識的理論推導(dǎo)過程通過定量探究的方式，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究，通過控制變量法、