廣東省惠州市惠陽中山中學物理導學案第一章第4節(jié)法拉第電磁感應定律

8/8惠陽中山中學課堂教學教案教學內(nèi)容第一章第4節(jié)主題法拉第電磁感應定律教學目標知識與技能1、知道什么叫感應電動勢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)別磁通量、磁通量的變化及磁通量的變化率3、理解法拉第電磁感應定律內(nèi)容、數(shù)學表達式過程與方法通過推導導線切割磁感線時的感應電動勢公式E＝BLV掌握運用理論知識探究問題的方法情感態(tài)度與價值觀從不同的物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題,培養(yǎng)學生對不同事物進行分析,找出共性和個性的辯證唯物主義思想。教材分析重點法拉第電磁感應定律難點平均電動勢與瞬時電動勢的區(qū)別學情分析法拉第電磁感應定律是本章的重點,但并不是難點,在教學過程的總體設計上應以學生為探索者,教師做引路人。通過實驗演示,引導學生歸納、概括、總結(jié)規(guī)律,達不到應有的教學效果。防止學生處于被動學習的局面。教學流程教學內(nèi)容展示目標1．知道什么叫感應電動勢。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Φ、ΔΦ、。3．理解法拉第電磁感應定律內(nèi)容、數(shù)學表達式。4．知道E=BLvsinθ如何推得。5．會用法拉第電磁感應定律解決問題。自主學習不看不講這一環(huán)節(jié)老師要指導學生自主學習的方法,并加強監(jiān)督,在課桌過道走動了解?金榜奪冠?自主預習局部完成情況及存在問題。學生依照目標自主學習,完成?金榜奪冠?自主預習局部。第一學習時間：自主學習〔不看不講——知識問題化〕1．閱讀課文14-17頁內(nèi)容,完成自主學習局部?！咀灾鲗W習】一、感應電動勢1、在中,產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。產(chǎn)生感應電動勢的那局部導體電源。2、磁通量的變化率:表示磁通量的變化的二、法拉第電磁感應定律：1、內(nèi)容：2、數(shù)學表達式三、導體棒切割磁感線時的感應電動勢1、導體棒垂直于磁場運動E=2、導線的運動方向與導線本身垂直,但與磁感線方向夾角為θ,那么E=合作探究精講點撥這一環(huán)節(jié)要求學生在積極討論的根底上老師充分發(fā)揮主導作用圍繞核心知識和重點難點設問,啟發(fā)誘導學生思考探究,到達環(huán)環(huán)相扣,幫助學生構建完整的知識體系。第二學習時間：合作探究、精講點撥〔不議不講——知識系統(tǒng)化〕引入問題：1、在發(fā)生電磁感應的情況下,用什么方法可以判定感應電流的方向？2、怎樣確定感應電流的強弱呢？一、實驗探究感應電動勢大小的因素1、實驗方案設計2、實驗收集證據(jù)3、總結(jié)探究結(jié)論二、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成正比．2、表達式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)另一表達述：E＝Blvsinθ三、法拉第電磁感應定律的理解1、公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的理解例題1.一個200匝、面積為20cm2的線圈,放在磁場中,磁場的方向與線圈平面成30°角,假設磁感應強度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T,在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量是________Wb；磁通量的平均變化率是________Wb/s；線圈中感應電動勢的大小是________V.答案4×10－48×10－31.6磁通量Φ,磁通量的變化量ΔΦ,磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt),現(xiàn)列表如下：物理量單位物理意義計算公式磁通量ΦWb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少Φ＝B·S⊥磁通量的變化量ΔΦWb表示在某一過程中穿過某一面積的磁通量變化的多少ΔΦ＝Φ2－Φ1磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(B·\f(ΔS,Δt)\f(ΔB,Δt)·S))特別提醒：①對Φ、ΔΦ、eq\f(ΔΦ,Δt)而言,穿過一匝線圈和穿過n匝是一樣的,而感應電動勢那么不一樣,感應電動勢與匝數(shù)成正比．②磁通量和磁通量的變化率的大小沒有直接關系,Φ很大時,eq\f(ΔΦ,Δt)可能很小,也可能很大；Φ＝0時,eq\f(ΔΦ,Δt)可能不為零．練習．以下說法正確的選項是()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,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大C．線圈處在磁場越強的位置,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大D．線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大答案D2、公式E＝Blvsinθ的理解例題2．如圖2所示,在磁感應強度為1T的勻強磁場中,一根跟磁場垂直長20cm的導線以2m/s的速度運動,運動方向垂直導線與磁感線成30°角,那么導線中的感應電動勢為________．圖2答案0.2V解析：E＝Blvsin30°＝(1×0.2×2×sin30°)V＝0.2V點評：(1)當導體平動垂直切割磁感線時,即B、l、v兩兩垂直時(如下圖)E＝Blv.(2)當導體平動但不垂直切割磁感線時即v與B有一夾角θ,如右圖所示,此時可將導體的速度v向垂直于磁感線和平行于磁感線兩個方向分解,那么分速度v2＝vcosθ不使導體切割磁感線,使導體切割磁感線的是分速度v1＝vsinθ,從而使導體產(chǎn)生的感應電動勢為：E＝Blv1＝Blvsinθ.特別提醒：不要死記公式,要理解含意vsinθ是導體切割磁感線的速度．3、電動勢公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和E＝Blvsinθ的選用技巧例題3．如圖4所示,兩根相距為l的平行直導軌abdc,bd間連有一固定電阻R,導軌電阻可忽略不計．MN為放在ab和dc上的一導體桿,與ab垂直,其電阻也為R.整個裝置處于勻強磁場中,磁感應強度的大小為B,磁場方向垂直于導軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))．現(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度v做勻速運動．令U表示MN兩端電壓的大小,那么()圖4A．U＝eq\f(1,2)vBl,流過固定電阻R的感應電流由b到dB．U＝eq\f(1,2)vBl,流過固定電阻R的感應電流由d到bC．U＝vBl,流過固定電阻R的感應電流由b到dD．U＝vBl,流過固定電阻R的感應電流由d到b答案A解析：此回路的感應電動勢有兩種求法(1)因B、l、v兩兩垂直可直接選用公式E＝Blv求解；(2)可由法拉第電磁感應定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)求解：因在Δt時間內(nèi),桿掃過的面積ΔS＝lvΔt所以回路磁通量的變化ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)得E＝Blv.題目中的導體棒相當于電源,其電動勢E＝Blv,其內(nèi)阻等于R,那么U＝eq\f(Blv,2),電流方向可以用右手定那么判斷,A正確．方法總結(jié)：求解導體做切割磁感線運動產(chǎn)生大小不變的感應電動勢的問題時,兩個公式都可使用．例題4．如圖7所示,勻強磁場的磁感應強度為B,方向豎直向下,在磁場中有一邊長為l的正方形導線框,ab邊質(zhì)量為m,其余邊質(zhì)量不計,cd邊有固定的水平軸,導線框可以繞其轉(zhuǎn)動；現(xiàn)將導線框拉至水平位置由靜止釋放,不計摩擦和空氣阻力,金屬框經(jīng)過時間t運動到豎直位置,此時ab邊的速度為v,求：圖7(1)此過程中線框產(chǎn)生的平均感應電動勢的大小；(2)線框運動到豎直位置時線框感應電動勢的大小．答案(1)eq\f(Bl2,t)(2)Blv解析(1)Φ1＝BS＝Bl2,轉(zhuǎn)到豎直位置Φ2＝0ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－Bl2根據(jù)法拉第電磁感應定律,有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(－Bl2,t)平均感應電動勢的大小為E＝eq\f(Bl2,t)(2)轉(zhuǎn)到豎直位置時,bc、ad兩邊不切割磁感線,ab邊垂直切割磁感線,E＝Blv,此時求的是瞬時感應電動勢．方法總結(jié)求解某一過程(或某一段時間)中的感應電動勢而平均速度又不能求得時,應選用公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt).如問題(1),但求某一瞬時感應電動勢時應采用E＝Blvsinθ.4．幾點說明．(1)在法拉第電磁感應定律中感應電動勢ε的大小不是跟磁通量Ф成正比,也不是跟磁通量的變化量ΔФ成正比,而是跟磁通量的變化率成正比．(2)法拉第電磁感應定律反映的是在Δt一段時間內(nèi)平均感應電動勢．只有當Δt趨近于零時,才是即時值．(3)公式ε=Blvsinθ中,當v取即時速度那么ε是即時值,當v取平均速度時,ε是平均感應電動勢．(4)當磁通量變化時,對于閉合電路一定有感應電流．假設電路不閉合,那么無感應電流,但仍然有感應電動勢．(5)感應電動勢就是電源電動勢,是非靜電力使電荷移動增加電勢能的結(jié)果．電路中感應電流的強弱由感應電動勢的大小ε和電路總電阻決定,符合歐姆定律．高效訓練不練不講這一環(huán)節(jié)要求老師深入學生座位督查、了解檢測達標情況并進行個別輔導。最后老師可以選擇典型題目講解解題思路與方法?！沧⒁猓侯}目的針對性；控制難度、有梯度；前后知識的聯(lián)系〕第三學習時間：高效訓練〔不練不講——知識題目化、能力具體化〕1．于電磁感應產(chǎn)生感應電動勢大小的正確表述是(AD)A．穿過導體框的磁通量為零的瞬間,線框中的感應電動勢有可能很大B．穿過導體框的磁通量越大,線框中感應電動勢一定越大C．穿過導體框的磁通量變化量越大,線框中感應電動勢一定越大D．穿過導體框的磁通量變化率越大,線框中感應電動勢一定越大2.穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少2Wb,那么(D)A．線圈中感應電動勢每秒鐘增加2VB．線圈中感應電動勢每秒鐘減少2VC．線圈中無感應電動勢D．線圈中感應電動勢保持不變3．有一個n匝的圓形線圈,放在磁感應強度為B的勻強磁場中,線圈平面與磁感線成30°角,磁感應強度均勻變化,線圈導線的規(guī)格不變,以下方法可使線圈中的感應電流增加一倍的是(CD)A．將線圈匝數(shù)增加一倍B．將線圈面積增加一倍C．將線圈半徑增加一倍D．將線圈平面轉(zhuǎn)至跟磁感線垂直的位置4．一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置,在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應電動勢。5.如圖4－4－5所示,水平放置的平行金屬導軌,相距l(xiāng)＝0.50m,左端接一電阻R＝0.20Ω,磁感應強度B＝0.40T的勻強磁場,方向垂直于導軌平面,導體棒ab垂直放在導軌上,并能無摩擦地沿導軌滑動,導軌和導體棒的電阻均可忽略不計,當ab以v＝4.0m/s