《5.5 電磁感應現(xiàn)象》教學設計

《5.5電磁感應現(xiàn)象》教學設計【教學內容】第五單元第5節(jié)?！窘虒W目標】1.了解電磁感應現(xiàn)象，知道感應電流的產生條件；理解法拉第電磁感應定律，能運用法拉第電磁感應定律進行簡單計算；理解右手定則，能運用右手定則判斷感應電流的方向。2.通過法拉第定律、楞次定律的建立過程，體會實驗探究在物理研究中的地位與作用；通過對楞次定律的理解和運用，體會科學家獨辟蹊徑的思維方法，提高科學思維能力。3.通過對法拉第對電磁感應現(xiàn)象研究過程的了解及對電磁感應定律的理解，體會物理學研究對社會文明的推進作用，體會科學研究的價值觀；從科學實驗的驗證意義進一步加深對實踐是檢驗真理的唯一標準的認識，逐步形成尊重事實，追求真理的科學態(tài)度。【教學重點】法拉第電磁感應定律，右手定則。【教學難點】法拉第電磁感應定律的運用?！窘叹邷蕚洹織l形、蹄型磁體，鐵架臺，導線，舊干電池，電池組，電流表，滑動變阻器等。【教學過程】◆創(chuàng)設情境──引入課題1．復習回顧初中所學電磁感應知識當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，閉合電路中產生感應電流。2．回顧復習磁通量面積為S的閉合電路垂直處在磁感強度為B的勻強磁場中，穿過電路的磁通量是：3．提出問題：閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電路的磁通量是否變化？為什么？變化。S變化。4．教師講述：從對上一問題的討論可知，閉合電路發(fā)生電磁感應，出現(xiàn)感應電流時，閉合電路的磁通量發(fā)生了變化。那么是不是無論用什么辦法，只要使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路就會發(fā)生電磁感應出現(xiàn)感應電流呢？◆合作探究──新課學習一、電磁感應現(xiàn)象1．實驗探究1：讓條形磁體與閉合電路相對運動，造成穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。（1）演示：參照教材第136頁“實驗與觀察”實驗2所示裝置及要求進行操作，觀察電流表示數(shù)，得出結論。（2）探究：條形磁鐵與閉合電路相對運動時，閉合電路的面積保持不變，但穿過閉合電路的磁場的磁感強度變化，使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。（3）結論：條形磁體與閉合電路相對運動，造成穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，出現(xiàn)感應電流；感應電流出現(xiàn)在磁通量變化的過程中，當穿過閉合電路的磁通量不發(fā)生變化時，無感應電流出現(xiàn)。2．實驗探究2：讓線圈A中的電流發(fā)生變化，造成穿過閉合電路（線圈B）的磁通量發(fā)生變化。

（1）實驗演示：參照教材第137頁“實驗與觀察”實驗3所示裝置及要求進行操作，觀察電流表示數(shù)，得出結論。（2）探究：線圈A中的電流發(fā)生變化，它產生的磁場的磁感我強度B發(fā)生變化，盡管B電路的面積沒發(fā)生變化，但由于B的變化，穿過B電路的磁通量發(fā)生了變化。（3）結論：線圈A中的電流發(fā)生變化，造成穿過閉合電路（線圈B）的磁通量發(fā)生變化，電路中發(fā)生電磁感應，出現(xiàn)感應電流；感應電流出現(xiàn)在磁通量變化的過程中，當穿過閉合電路的磁通量不發(fā)生變化時，無感應電流出現(xiàn)。3．交流評價──得出結論無論用什么方法，只要使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生了變化，電路中必定發(fā)生電磁感應，出現(xiàn)感應電流。感應電流出現(xiàn)在磁通量變化的過程中，當穿過閉合電路的磁通量不發(fā)生變化時，無感應電流出現(xiàn)。4．電磁感應現(xiàn)象及感應電流當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中就產生電流。這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應現(xiàn)象。產生的電流稱為感應電流。感應電流跟用其它方法獲得的電流沒有本質上的區(qū)別，也是由于自由電荷定向移動產生的。5．電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化或轉移（1）實驗探究1中，使條型磁體與閉合電路相對運動，需要外界做功消耗機械能。電磁感應過程中，機械能轉化成了電能。這是發(fā)電機的工作原理。（2）實驗探究2中，電源給電路A提供電能，通過電磁感應，電路B中出現(xiàn)電能，這一過程中，電路A的電能轉移給了電路B。這是變壓器的工作原理。（3）電磁感應過程中，能量是守恒的。二、楞次定律1．探究感應電流的方向（1）實驗：先用一節(jié)舊干電池做電源，與電流表的接線柱試觸，弄清電流表指針偏轉方向與通入電流單向間的關系：電流從那邊接線柱流入，指針向那邊偏轉；再參照教材第138頁“實驗與觀察”進行實驗。（2）提示：上述實驗中，都造成了電路的磁通量發(fā)生變化，產生了感應電流，感應電流肯定又會產生磁場，感應電流的磁場與引起感應電流的磁場間有什么關系？如果弄清了這個關系，根據(jù)引起感應電流的磁場的磁通量的變化，確定出了感應電流的磁場的方向，由安培定則就可以確定出感應電流的方向。這就是當年科學家楞次研究感應電流方向時的思路。（3）探究：當穿過閉合電路的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場的方向相反；當穿過閉合電路的磁通量減少時，感應電流的磁場方向與引起感應電流的磁場的方向相同。（4）得出結論──楞次定律2．楞次定律（1）內容：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。也可敘述為：感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。（2）運用：判斷電磁感應現(xiàn)象中感應電流的方向。（3）對楞次定律的理解。對楞次定律的理解和運用，關鍵是對“阻礙”的領會和理解。a．誰阻礙誰？是“感應電流的磁場”阻礙引起感應電流的磁場通過閉合電路的“磁通量的變化”，這實際上是結果（感應電流）對原因（磁通量的變化）的反抗。因此，楞次定律也可敘述為：感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。b．什么時間阻礙？是在感應電流存在的時間里阻礙，也就是引起感應電流的原磁場通過閉合電路的磁通量發(fā)生變化的時間。c．如何阻礙？當原磁場通過閉合電路的磁通量增加時，感應電流在閉合電路內部空間產生與原磁場方向相反的磁場，以“抵消”原磁通量的增加；當原磁場通過閉合電路的磁通量減少時，感應電流在閉合電路內部空間產生與原磁場方向相同的磁場，以“補償”原磁通量的減少。這種阻礙，與原磁場通過閉合電路的磁通量是何種原因引起的無關，這種阻礙只是一種等效說法，實際上不會阻止磁通量變化的發(fā)生，否則就不會有電磁感應現(xiàn)象發(fā)生了。d．阻礙的結果感應電流的磁場對引起感應電流的磁通量變化的阻礙，實際上表現(xiàn)為感應電流的磁場對引起感應電流的磁場的（磁極或電流）力的作用，這就使得要使電路的磁通量發(fā)生變化，就得克服這種磁場力做功，使機械能轉化成了電能。3．案例研究──學會用右手定則判斷感應電流的方向解析案例：教材第139頁“例題1”三、法拉第電磁感應定律1．探究感應電動勢（1）教師講述：電磁感應中，電路中出現(xiàn)了感應電流，這說明電路中有了電動勢，這個電動勢叫做感應電動勢，由全電路歐姆定律可知，在電路中電阻一定時，感應電流與感應電動勢成正比，因此，探究感應電流與磁通量變化的關系，就可以代表感應電動勢與磁通量變化的關系。（2）實驗：重復實驗探究1、2，以不同的速率相對運動或移動滑動變阻器的滑動觸頭，觀察電流表示數(shù)的變化。（3）提示：以不同的速率相對運動或移動滑動變阻器的滑動觸頭，引起感應電流的磁通量的變化率不同。（4）探究：磁通量的變化率越大，感應電流越大，說明感應電動勢越大；磁通量的變化率越小，感應電流越小，說明感應電動勢越小。2．法拉第電磁感應定律電路中感應電動勢的大小，與穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，這一規(guī)律稱為法拉第電磁感應定律。如用E表示感應電動勢，法拉第電磁感應定律可用公式表示為：對于閉合電路的一部分導體在勻強磁場中，垂直于磁場方向做切割磁感線運動的情況，法拉第電磁感應定律將變成：。如果導體的運動是變速運動，則E是與速度對應的瞬時電動勢。3．對于法拉第電磁感應定律公式的說明（1）公式中，磁通量的單位是Wb，時間單位是s，感應電動勢的單位是V。（2）對于線圈，公式應為：，式中n是線圈的匝數(shù)。（3）運用公式求出感應電動勢后，在磁通量變化的時間里，相當于閉合電路中具有電動勢為E的電源，對閉合電路可運用歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流關系進行分析求解。（4）出現(xiàn)感應電流后，磁場對導線又會有安培力的作用。如果導體運動，安培力會對其做功，是機械能轉化成電能，若電路與純電阻電路，電能又會全部轉化成內能。4．法拉第電磁感應現(xiàn)象的歷史意義根據(jù)法拉第電磁感應類現(xiàn)象，人類制造出列可以實際應用的發(fā)電機，人類進入了廣泛使用電力的工業(yè)化電子化的現(xiàn)代文明社會。5．案例研究（1）解析第141頁“例題2”。（2）引導學生歸納電磁感應類綜合問題的一般思路：運用法拉第定律計算感應電動勢E；分析電