2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)4法拉第電磁感應(yīng)定律教案新人教版選修3-2

PAGE1-第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律1.教學(xué)目標(biāo)1．理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式。2．知道公式E＝Blv的推導(dǎo)過(guò)程。3．會(huì)用E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和E＝Blv解決問(wèn)題。2.學(xué)情分析前面幾節(jié)的內(nèi)容是從感應(yīng)電流的角度來(lái)相識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的。本節(jié)是從感應(yīng)電流進(jìn)一步深化到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)理解的，即探討“確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素”。教科書(shū)在這個(gè)問(wèn)題的處理上并沒(méi)有通過(guò)試驗(yàn)探究，而是以陳述事實(shí)的方式，引入法拉第電磁感應(yīng)定律，即教科書(shū)用“在法拉第、紐曼、韋伯等人工作的基礎(chǔ)上，人們相識(shí)到……感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)……成正比”的表述給出了電磁感應(yīng)定律。教科書(shū)之所以這樣處理，是力圖通過(guò)這一物理規(guī)律的教學(xué)，充分體現(xiàn)人類(lèi)相識(shí)事物的一種真實(shí)圖景。也就是說(shuō)，物理學(xué)中多數(shù)定律的得出，并不肯定是干脆歸納的結(jié)果，而是在分析了許多間接的試驗(yàn)事實(shí)后被“悟”出來(lái)的，并且定律的正確往往也是由它的推論的正確性來(lái)證明的。3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)都是對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用。4.教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課：教學(xué)任務(wù)1：溫故知新，通過(guò)問(wèn)題和圖片導(dǎo)入新課。師生活動(dòng)：?jiǎn)栴}導(dǎo)入：【問(wèn)題1】每日一題見(jiàn)課件。學(xué)生作答，其他學(xué)生補(bǔ)充?！締?wèn)題2】對(duì)比兩圖，視察有何異同？引入新課：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源，其所在電路就是內(nèi)電路，電源的電動(dòng)勢(shì)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生改變，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。因此探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比探討感應(yīng)電流更有意義。那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)？這節(jié)課要探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)的問(wèn)題。推動(dòng)新課教學(xué)任務(wù)2：探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)。問(wèn)題導(dǎo)入：【問(wèn)題1】上節(jié)課我們用試驗(yàn)探究的方法找到了感應(yīng)電流方向的規(guī)律，這節(jié)課我們是否可以再用同樣的器材來(lái)探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)？【問(wèn)題2】怎樣推斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小？假如不能干脆測(cè)量，可以用測(cè)量哪些量來(lái)代替電動(dòng)勢(shì)？【問(wèn)題3】感應(yīng)電流的方向跟磁通量的改變量有關(guān)，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是否也跟磁通量的改變有關(guān)，用試驗(yàn)的方法怎樣來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題？學(xué)生活動(dòng)：【學(xué)生分組試驗(yàn)探究】將條形磁鐵插入線(xiàn)圈中。視察并探討：【問(wèn)題1】電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的緣由是什么？電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？分析：Φ改變產(chǎn)生E產(chǎn)生I；另外，由I＝eq\f(E,R＋r)可知，總電阻肯定時(shí)，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大?！締?wèn)題2】將條形磁鐵從同一高度，插入線(xiàn)圈中，快插入和慢插入有什么相同或不同？視察探討并分析歸納，填入下表：從條件上看從結(jié)果上看相同磁通量的改變量ΔΦ相同都產(chǎn)生了感應(yīng)電流I不同磁通量改變的快慢不同所產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小不同猜想：(1)從上述試驗(yàn)結(jié)果猜想感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小跟磁通量的改變量有關(guān)還是跟磁通量的改變快慢有關(guān)？(2)磁通量改變快慢可以用什么物理量來(lái)描述？溝通探討：結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量改變快慢有關(guān)；磁通量改變快慢可以用磁通量改變率來(lái)描述。試驗(yàn)檢驗(yàn)：重做上述演示試驗(yàn)，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)越快，即eq\f(ΔΦ,Δt)越大，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。進(jìn)一步猜想：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量改變率有關(guān)，是什么關(guān)系？可能出現(xiàn)的觀點(diǎn)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量改變率成正比。對(duì)學(xué)生觀點(diǎn)賜予激勵(lì)性評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)意圖：以上一節(jié)課探究感應(yīng)電流方向試驗(yàn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生猜想感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可能與磁通量的改變有關(guān)，最終引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案、進(jìn)行試驗(yàn)、搜集有關(guān)信息、驗(yàn)證自己的假設(shè)和對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正。讓學(xué)生在探究的過(guò)程中體驗(yàn)試驗(yàn)探究的方法、體會(huì)獲得學(xué)問(wèn)的樂(lè)趣，體會(huì)溝通探討、共同學(xué)習(xí)獲得的成就感。激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究未知領(lǐng)域?qū)W問(wèn)的欲望。教學(xué)任務(wù)3：引入法拉第電磁感應(yīng)定律。師生活動(dòng)：?jiǎn)栴}引導(dǎo)：通過(guò)上述演示試驗(yàn)，我們猜想感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的改變率成正比。那么猜想是否正確呢？陳述事實(shí)：在法拉第、紐曼(F.ENeumann.1798～1895)、韋伯(W.EWeber.1804～1891)等人工作的基礎(chǔ)上，人們相識(shí)到：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的改變率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。假如時(shí)刻t1穿過(guò)閉合電路的磁通量為Φ1，時(shí)刻t2穿過(guò)閉合電路的磁通量為Φ2，則在時(shí)間Δt＝t2－t1內(nèi)，磁通量的改變量為ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的改變率就是eq\f(ΔΦ,Δt)。表達(dá)式的推導(dǎo)過(guò)程：學(xué)生參加老師引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：依據(jù)單位運(yùn)算的法則在國(guó)際單位制中推導(dǎo)1Wb/s＝1V。結(jié)論：比例系數(shù)k＝1事實(shí)陳述：假如閉合電路由n匝線(xiàn)圈串聯(lián)組成，整個(gè)線(xiàn)圈總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是單個(gè)線(xiàn)圈的n倍，即E＝neq\f(ΔΦ,Δt)。這里要說(shuō)明，穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量的改變率是相同的。結(jié)論：法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)留意：(1)ΔΦ、eq\f(ΔΦ,Δt)中的ΔΦ取肯定值，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)表示的是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，不涉及方向。(2)ΔΦ等于Δt這段時(shí)間內(nèi)，末時(shí)刻的磁通量Φ2與初時(shí)刻磁通量Φ1的差值，而與這段時(shí)間內(nèi)磁通量是否勻稱(chēng)改變無(wú)關(guān)。所以，eq\f(ΔΦ,Δt)事實(shí)上表示Δt這段時(shí)間內(nèi)磁通量的平均改變率，E是Δt這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，只有Δt特殊小(Δt趨于0)時(shí)，才是瞬時(shí)值。當(dāng)在Δt時(shí)間內(nèi)，磁通量勻稱(chēng)改變，eq\f(ΔΦ,Δt)的瞬時(shí)值和平均值相等。教學(xué)任務(wù)4：導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？問(wèn)題引導(dǎo)：通過(guò)上述演示試驗(yàn)，我們猜想導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與切割速率成正比。那么猜想是否正確呢？引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：E=eq\f(ΔΦ,Δt)===BLveq\o(\s\up7(),\s\do5(設(shè)計(jì)說(shuō)明))本節(jié)課學(xué)習(xí)的法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要規(guī)律之一，在學(xué)問(wèn)上起到承上啟下的作用，既是對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進(jìn)一步探討，又是學(xué)習(xí)后面幾節(jié)課的理論依據(jù)，對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)具有重要的影響。在教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生親自實(shí)踐參加發(fā)覺(jué)學(xué)問(wèn)的過(guò)程，激起學(xué)生對(duì)所探討問(wèn)題的深厚愛(ài)好，是本節(jié)教學(xué)的根本動(dòng)身點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思索，通過(guò)探究解決