§4.4 法拉第电磁感应定律.doc

4.4 法拉第电磁感应定律一、教学目标（一）知识与技能1知道什么叫感应电动势及决定感应电动势大小的因素。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别、。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用和E=BLvsin解决问题。（二）过程与方法通过分析观察实验进行猜想，回顾历史给出规律，推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。（三）情感、态度与价值观1感悟从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2运用能的转化和守恒定律来研究问题，渗透物理思想的教育二、教材分析设计思路：首先结合实例进行对比分析，建立感应电动势概念；其次通过对实验的定性分析，探索感应电动势的大小跟哪些因素有关，随后得出感应电动势大小的一般表达式，最后再利用法拉弟电磁感应定律对“导线切割磁感线时感应电动势”和“反电动势”这两种特殊情况进行分析。教学重点：法拉第电磁感应定律。教学难点：对磁通量的变化和磁通量变化率的理解。教学方法：演示法、归纳法、类比法教学用具：CAI课件、多媒体电脑、投影仪、投影片。三、教学过程一、复习提问，引入感应电动势。1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？（穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流）2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？（电路闭合，且这个电路中就一定有电源）问：在图若电路是断开的，有无电流？有无电动势？答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。问：电动势大，电流一定大吗？答：电流的大小由电动势和电阻共同决定。问：讨论上述三个图中，有什么共同特点？闭合电路中要维持持续电流，其中必有电动势的存在，在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流，必然存在对应的感应电动势。不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。二、电磁感应定律1：感应电动势跟什么因素有关？现在演示前节课中三个成功实验，用CAI课件展示出第二节中的四个电路图，同时提出三个问题供学生思考： 问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么? 穿过电路的变化产生E感产生I感.问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 由全电路欧姆定律知，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大问题3：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同? ：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。问题4、试比较右图中各时刻的大小归纳：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为，从上面的三个实验，同学们可归纳出越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E。这就是法拉第电磁感应定律。（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）设t1时刻穿过回路的磁通量为1，t2时刻穿过回路的磁通量为2，在时间t=t2t1内磁通量的变化量为=21，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为2、导线切割磁感线时的感应电动势问：导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？ 解析：设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为S=Lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=BLvt据法拉第电磁感应定律，得=BLv问：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗？教师：让我们进行下面的推导。用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsin强调在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），指v与B的夹角。3、反电动势教师：引导学生讨论教