人教版(新教材)高中物理選擇性必修2教學(xué)設(shè)計(jì)2：2 2 法拉第電磁感應(yīng)定律教案

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE12.2法拉第電磁感應(yīng)定律一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)技能（1）知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，會(huì)區(qū)分Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt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(wèn)題。（3）知道公式E=BLvsinθ的推導(dǎo)過(guò)程及適用條件，并能應(yīng)用解答有關(guān)問(wèn)題。2.過(guò)程與方法目標(biāo)（1）教師通過(guò)類(lèi)比法引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生觀(guān)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(guò)觀(guān)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。3.情感、態(tài)度、價(jià)值觀(guān)目標(biāo)（1）通過(guò)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(guò)程中體驗(yàn)解決問(wèn)題的成功喜悅，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感。二、教學(xué)重點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過(guò)程以及對(duì)公式、E=BLvsinθ的理解。三、教學(xué)難點(diǎn)（1）磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。（2）理解E=n是普遍意義的公式，計(jì)算結(jié)果是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于Δt時(shí)間內(nèi)的平均值，而E=Blv是特殊情況下的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果一般是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于速度v的瞬時(shí)值。對(duì)Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt物理意義的理解。四、教學(xué)過(guò)程復(fù)習(xí)1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化2.什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。3.導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的條件是什么？1.導(dǎo)體形成回路2.導(dǎo)體中存在電位差新課學(xué)習(xí)1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電源能夠產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，那么在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，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(xiàn)管B，圖3中電源也是螺線(xiàn)管B。學(xué)生思考討論：產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合電路斷開(kāi)，還有沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？引導(dǎo)學(xué)生：電路斷開(kāi)就相當(dāng)于接入一個(gè)阻值無(wú)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(jiàn)，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(wú)。下面我們就來(lái)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)生探究活動(dòng)：如何通過(guò)上圖所示的三個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小因素呢？引導(dǎo)學(xué)生：對(duì)于閉合電路電阻是一定的，可以通過(guò)電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度大小來(lái)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??？學(xué)生設(shè)計(jì)的可能方案如下：（1）如圖1所示電路，通過(guò)改變導(dǎo)體棒做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度大小，來(lái)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(guò)改變條形磁鐵插入和拔出螺線(xiàn)管的速度大小，來(lái)研究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素。（3）如圖3所示電路，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)的速度大小，來(lái)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)(為了節(jié)省時(shí)間，可將學(xué)生分為三大組，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)姆譃閹讉€(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，與導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)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，與條形磁鐵插入或拔出螺線(xiàn)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。（3）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。學(xué)生思考討論：認(rèn)真分析三個(gè)實(shí)驗(yàn)及其結(jié)論，找出共同的規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。對(duì)于圖1所示實(shí)驗(yàn)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，通過(guò)導(dǎo)體棒做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，改變了閉合電路的面積，從而改變穿過(guò)該電路的磁通量，從而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)越快，則回路面積變化也越快，使得磁通量的變化越快，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度越大，說(shuō)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)生自己分析另外兩個(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(guò)閉合電路的磁通量為Φ1，時(shí)刻t2時(shí)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(lái)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v、Δv、、a類(lèi)比起來(lái)，學(xué)生較容易接受。)2.法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：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變化率成正比。表達(dá)式：Ｅ∝寫(xiě)成等式形式，乘上比例系數(shù)k即Ｅ＝k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(guò)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(lái)，這個(gè)證明對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，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(xiě)成E=。學(xué)生思考討論：上面討論的是閉合電路由單匝線(xiàn)圈構(gòu)成的，設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線(xiàn)圈，且穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量的變化率都相同，那么整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又如何表示？n匝線(xiàn)圈可以看成是由n個(gè)單匝線(xiàn)圈串聯(lián)而成，因此整個(gè)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是單匝線(xiàn)圈的n倍，即E=n。3.導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)學(xué)生思考討論：如圖所示把矩形線(xiàn)框abcd放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線(xiàn)框平面跟磁感線(xiàn)垂直。設(shè)線(xiàn)框可動(dòng)部分ab的長(zhǎng)度是Ｌ，以速度v向右運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)怎么表示？圖4

圖5在Δt時(shí)間內(nèi)可動(dòng)部分由原來(lái)的位置ab移到a1b1，這時(shí)線(xiàn)框的面積變化量ΔS=LvΔt，穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化量ΔΦ=BΔS=BLvΔt，代入公式E=中，得到E=BLv。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(guò)程的特殊性)上述物理過(guò)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：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)；(2)B、L、v相互垂直。學(xué)生思考討論：通常我們還會(huì)遇到如上圖5所示，導(dǎo)體棒垂直紙面放置，磁場(chǎng)豎直向下，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體棒本身垂直，但與磁場(chǎng)方向有夾角θ。此時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)又如何表示呢？我們知道，只有在導(dǎo)體棒做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若導(dǎo)體棒平行磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。所以可將其速度分解為垂直磁感線(xiàn)的分量v1＝vsinθ和平行磁感線(xiàn)的分量v2＝vcosθ，后者不切割磁感線(xiàn)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生的