《第2節(jié)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)》教學(xué)設(shè)計(jì)(遼寧省市級(jí)優(yōu)課)x-物理教案

《感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)》教學(xué)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)思想本節(jié)內(nèi)容是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。從知識(shí)發(fā)展來看，它既與電場(chǎng)、磁場(chǎng)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)。在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)掌握了恒定電流、電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁通量的相關(guān)知識(shí)，并且也知道了變化量和變化率的概念。學(xué)生已經(jīng)具備了較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力，而且本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)也是上節(jié)課所演示過的，只不過研究的側(cè)重點(diǎn)不同。因此，我將本節(jié)課的演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過小組合作來探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。本節(jié)課的重點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過程，設(shè)計(jì)中采用了讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案，自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，思考討論，教師引導(dǎo)找出規(guī)律的方法，使學(xué)生能夠深刻理解法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過程。對(duì)于公式E=BLv（B⊥L,B⊥v），讓學(xué)生自己根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律動(dòng)手推導(dǎo)，使學(xué)生深刻理解。本節(jié)課的難點(diǎn)是對(duì)、、物理意義的理解，在難點(diǎn)的突破上，采用了類比的方法，類比把、、、E和υ、Δυ、、a類比起來，使學(xué)生更容易理解、、和E之間的聯(lián)系。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)和能力目標(biāo)1．知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，會(huì)區(qū)分Φ、ΔΦ、的物理意義。2．理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能應(yīng)用解答有關(guān)問題。3．知道公式E=BLv（B⊥L,B⊥v）的推導(dǎo)過程及適用條件，并能應(yīng)用解答有關(guān)問題。4會(huì)用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向5．通過學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作、觀察、分析，找出規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，觀察、分析、總結(jié)規(guī)律的能力。（二）過程與方法目標(biāo)1．教師通過類比法引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過演示實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生觀察分析，總結(jié)規(guī)律。2．學(xué)生積極思考認(rèn)真比較，理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析討論，總結(jié)影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。（三）情感、態(tài)度、價(jià)值觀目標(biāo)1．通過學(xué)生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作精神。2．讓學(xué)生在探究過程中體驗(yàn)解決問題的成功喜悅，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感。三、教學(xué)重點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過程以及對(duì)公式Ｅ＝、E=BLv（B⊥L,B⊥v）的理解。四、教學(xué)難點(diǎn)對(duì)Φ、ΔΦ、物理意義的理解。五、教學(xué)準(zhǔn)備準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器：電流計(jì)、蹄形磁鐵、螺線管、鐵芯、學(xué)生電源、變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。（因?yàn)槭欠纸M實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備若干組器材）六、教學(xué)過程（一）引入新課導(dǎo)入時(shí)教師設(shè)置了一個(gè)懸念“本堂課老師給大家?guī)硪粋€(gè)寶貝，這個(gè)寶貝是什么呢？一會(huì)再揭曉”以此激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。因?yàn)樯咸谜n做了閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，實(shí)驗(yàn)效果不理想，所以本堂課教師帶來了微電流放大器，重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。有了微電流放大器的幫助，實(shí)驗(yàn)效果非常明顯，電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。閉合電路中產(chǎn)生了電流，則電路中必須要有電源，電流是有電源電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這節(jié)課老師就帶領(lǐng)大家一起來揭開感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的神秘面紗。（二）講授新課＊感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源。學(xué)生思考討論：如下圖所示的三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，分別是哪部分相當(dāng)于電源？圖1圖2圖3圖1中電源是導(dǎo)體棒AB，圖2中電源是螺線管B，圖3中電源也是螺線管B。學(xué)生思考討論：產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合電路斷開，還有沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？引導(dǎo)學(xué)生：電路斷開就相當(dāng)于接入一個(gè)阻值無窮大的電阻，電流為零，但是依然有電動(dòng)勢(shì)。教師總結(jié)：可見，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象重要的是看感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無。下面我們就來共同研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)。學(xué)生猜測(cè)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可能和什么因素有關(guān)？學(xué)生探究活動(dòng)：如何通過實(shí)驗(yàn)來研究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素呢？引導(dǎo)學(xué)生：對(duì)于閉合電路電阻是一定的，可以通過電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度大小來確定電路中感應(yīng)電流的大小，從而確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。如何改變電路中電流的大?。繉W(xué)生設(shè)計(jì)的可能方案如下：1．如圖1所示電路，通過改變條形磁鐵插入和拔出螺線管的速度大小，來研究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。2．如圖2所示電路，通過改變滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的速度大小，來研究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。安排學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（將學(xué)生分為兩大組，每一大組只做上述方案中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，每一大組適當(dāng)?shù)姆譃?-4個(gè)小組。做完實(shí)驗(yàn)后由各組長(zhǎng)上報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后由教師在提煉總結(jié)）。結(jié)論1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與條形磁鐵插入或拔出螺線管的速度大小有關(guān)，速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的速度大小有關(guān)。速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。引導(dǎo)學(xué)生：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。對(duì)于實(shí)驗(yàn)一，螺線管的面積不變，磁鐵運(yùn)動(dòng)，改變了閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而改變穿過該電路的磁通量，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁鐵運(yùn)動(dòng)越快，則回路磁通量的變化越快，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度越大，說明感應(yīng)電流越大，而回路電阻不變，說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)。磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。讓學(xué)生自己分析另一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)結(jié)論共同規(guī)律：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)。磁通量的變化快慢如何表示呢？（從數(shù)學(xué)角度定量的表示）設(shè)時(shí)刻t1時(shí)穿過閉合電路的磁通量為Φ1，時(shí)刻t2時(shí)穿過閉合電路的磁通量為Φ2，則在時(shí)間Δt＝t2－t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的變化快慢可以用單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量來表示，也叫磁通量的變化率。（對(duì)于Φ、ΔΦ、和E，學(xué)生很難理解它們之間的關(guān)系的，教師可將Φ、ΔΦ、、E和υ、Δυ、、a類比起來，學(xué)生較容易接受。）＊法拉第電磁感應(yīng)定律1．內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2．表達(dá)式：Ｅ∝寫成等式形式，乘上比例系數(shù)k即Ｅ＝k3．單位：E（V），Φ（Wb），t（s）上式中的常數(shù)k等于多少呢？請(qǐng)同學(xué)們證明1V＝1Wb／s，則k＝1（提示學(xué)生注意證明1V＝1Wb／s，實(shí)際上是證明V＝Wb／s，在證明的過程中注意導(dǎo)出單位是如何定義的，要把對(duì)應(yīng)的公式聯(lián)系起來，這個(gè)證明對(duì)學(xué)生來說，難度較大，教師可根據(jù)情況適當(dāng)提示）。k=1，則可把上表達(dá)式寫成E=。學(xué)生思考討論：上面討論的是閉合電路由單匝線圈構(gòu)成的，設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量的變化率都相同，那么整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又如何表示？n匝線圈可以看成是由n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是單匝線圈的n倍，即E=n。＊導(dǎo)體棒切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)學(xué)生思考討論：如圖所示把矩形線框abcd放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線框平面跟磁感線垂直。設(shè)線框可動(dòng)部分ab的長(zhǎng)度是Ｌ，以速度υ向右運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎么表示？圖4在Δt時(shí)間內(nèi)可動(dòng)部分由原來的位置ab移到a1b1，這時(shí)線框的面積變化量，穿過閉合電路的磁通量的變化量，代入公式中，得到。對(duì)于上式的成立有什么條件限制嗎？（引導(dǎo)學(xué)生分析所設(shè)的物理過程的特殊性）上述物理過程所設(shè)磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，另外不難看出，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向、導(dǎo)體棒放置的方向和導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向是相互垂直的。所以其成立的條件是：⑴勻強(qiáng)磁場(chǎng)；⑵B、L、υ相互垂直。＊右手定則1．內(nèi)容伸開右手，使拇指與四指垂直并且在同一平面內(nèi)．讓磁感線垂直進(jìn)入掌心，并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)的方向，則四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向．2．說明：適用于閉合電路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況．3練習(xí)：判斷線框中感應(yīng)電流的方向4例