《法拉第電磁感應(yīng)定律 第2課時(shí)》示范課教學(xué)設(shè)計(jì)【物理魯科版高中選擇性必修第二冊(cè)（新課標(biāo)）】

1/42法拉第電磁感應(yīng)定律（第2課時(shí)）教學(xué)目標(biāo)1.能夠利用法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)出導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式。2.運(yùn)用E＝Blv或E＝Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.分析、理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的洛倫茲力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)運(yùn)用E＝Blv或E＝Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。教學(xué)難點(diǎn)導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)力學(xué)和能量特征。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體設(shè)備教學(xué)過程新課引入1.法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？2.當(dāng)導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而使磁通量變化，這時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律又可以表示成怎樣的形式？講授新課三、導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)情景說明：在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒可動(dòng)部分由原來的位置ab移到a1b1，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，分析產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)多大？學(xué)生推導(dǎo)：線框的面積變化量ΔS＝LvΔt，穿過閉合電路的磁通量的變化量ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt，代入公式E＝eq\f(ΔΦ,Δt)中，得到E＝BLv。教師提問：引導(dǎo)學(xué)生思考，對(duì)于表達(dá)式的成立有什么條件限制嗎？(提示：B、l、v三個(gè)量方向必須相互垂直)教師分析：1．對(duì)公式E＝Blv的理解(1)當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，E＝0。(2)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度。若切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，則應(yīng)取其與B和v方向都垂直的等效線段長(zhǎng)度來計(jì)算。如圖中線段ab的長(zhǎng)即為導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度。(3)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場(chǎng)的相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)線不動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。2.如果導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個(gè)夾角θ，速度v可以分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量??1＝??????????平行于磁感線的分量??2＝??????????后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為??＝??????1。考慮到??1＝??????????，因此??＝??????????????。四、導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示，長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒ab以a為圓心，以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可從兩個(gè)角度推導(dǎo)。(1)棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(1,2)ωl，由E＝Blv得棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝Bl·eq\f(1,2)ωl＝eq\f(1,2)Bl2ω。(2)若經(jīng)時(shí)間Δt，棒掃過的面積為ΔS＝πl(wèi)2eq\f(ω·Δt,2π)＝eq\f(1,2)l2ω·Δt，磁通量的變化量ΔΦ＝B·ΔS＝eq\f(1,2)Bl2ω·Δt，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)得棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\f(1,2)Bl2ω。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的三個(gè)表達(dá)式對(duì)比：表達(dá)式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)E＝BlvE＝eq\f(1,2)Bl2ω情景圖研究對(duì)象回路(不一定閉合)一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體棒意義一般求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)Δt→0時(shí)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一般求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)v為平均速度時(shí)求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用平均值法求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用條件所有磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)典題剖析例題.如圖所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L＝0.50m，左端接一電阻R＝0.20Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒ac(長(zhǎng)為L(zhǎng))垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)。當(dāng)ac棒以v＝4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：(1)ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?2)回路中感應(yīng)電流的大??；(3)維持ac棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力的大小。解析：(1)ac棒垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝BLv＝0.40×0.50×4.0V＝0.80V。(2)回路中感應(yīng)電流的大小為I＝eq\f(E,R)＝eq\f(0.80,0.20)A＝4.0A由右手定則知，ac棒中的感應(yīng)電流由c流向a。(3)ac棒受到的安培力大小為F安＝BIL＝0.40×4.0×0.50N＝0.80