法拉第电磁感应定律教学设计

1、法拉第电磁感应定律教学设计法拉第电磁感应定律教学设计【课题】法拉第电磁感应定律【教材】人民教育出版社物理选修 3-2 第 1 章第四节【课型】新授课【课时】 1 课时【教材分析】内容分析通过对教材的分析本节内容两个核心一个任务。两个核心：首先通过实验说明感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关；其次依据法拉第的实验给出感应电动势的大小与磁通量变化率的关系 , 然后推导出切割磁感线的一般表达式。一个任务：建立起感应电动势这个概念。教材的地位和作用是本章前面三节的理论的数学化，对法拉第电磁感应的准确定量，是本章的核心要点。又与洛伦兹力有关，与安培力相联系，是功能关系以及电动势概念的实例。新旧教材的对

2、比2关于感应电动势以及电动势的定义基本延续了旧课本的方式；不同在于提出反电动势的概念，与新教材在恒定电流中提出电动势定义方式相吻合，是未了理解电磁感应过程中的功能关系。【学生学情分析】学生已经学习：产生感应电流的条件，知道了判断感应电流了方向，以及法拉第的探索历程，本节学习感应过程的定量问题。学生的障碍：对反电动势的理解以及做功中的能量转换会产生混淆。【教学目标】1、 知识与能力理解感应电动势、反电动势概念。理解感应电动势与磁通量变化率的关系。能够由感应电动势定义方以及推导式求解感应电动势的大小。2、 过程与方法通过类比和实验探究，理解磁通量变化率。在“电动势的大小” 的实验过程中， 初步学会

3、“科学猜想、设计实验、分析验证、归纳总结”的科学探究方法，提高动手操作能力和观察分析能力。33、 情感态度与价值观通过自身的探究和交流接感受应电动势与磁通量变化率的关系。在“电动势的大小”的实验过程中，体会科学探究的过程，体会成功的喜悦。【重点难点】本节重点：对感应电动势大小进行试验探究和电动势大小的定量推导本节难点：对电磁感应过程中功能关系的理解，以及反电动势的理解【教法学法】教法：以指导学生实验探究为主，讲授法为辅学法：主动探究、互相协作、抽象提炼【教学准备】1、 灵敏电流计、线圈、条形磁铁、导线若干【教学过程】教师活动学生活动设计意图4一、新课引入多媒体展示：【提问】：a、b 两图中，若

4、电路是闭合的，有无电流？图 b 中有电流时，哪一部分相当于电源？【讲解】：线圈既然是电源，就一定有电动势，同时线圈的电阻即为电源的内阻。【跟进追问】：图 b 中，若电路不闭合，当条形磁铁插入或拔出时,有无电流？有无电动势？通过实验观察让学生通过类比得出【思考观察】： 物理规律。 a 图中有电流， b 图中条形磁铁插入或拔出时，有电流。【回答】：线圈相当认识电磁感于电源 .应现象中产生感应电动势的本质【思考】类比 a、b 两图回答：无电流，有电动势。5【跟进追问】：在电磁感应现象中，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【猜想】本质。与

5、磁通量变化的提出问题：感应电大小有关动势的大小跟哪些与磁通量变化的因素有关呢？快慢有关一、探究影响感应电 动 势 大 小 的 因 【回答】：用电流表素：代替电阻，在闭合【引导】：电路电阻一定时，1请同学们对影响由闭合电路欧姆定感应电动势大小的律可知，感应电动因素进行猜想：势越大，感应电流就越大，可用电流2利用图 b 装置如表示数表示感应电何进行实验探究动势的大小。培养学生设计实验的能力培养学生的合作的能力6如何比较感应电动势的大小？【回答】：当同一条形磁铁从线圈上某位置开始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的变化量就相如何控制磁通量 同。插入越快，磁变化量的大小和快 通量变化就越快。慢

6、？进一步让学生理解感应电动势的推导过程及其含义。【合作探讨】：交流实验结果：磁通量的变化量就3请同学们利用手相同，插入越快，中器材进行实验 电流表示数越大，4请同学们交流实 感应电动势越大。验结果：说明：感应电动势的大小与磁通量的变化量的大小无关，与磁通量变化 学生通过实的快慢有关。结论： 践体验 ，挖磁通量变化越快， 掘出潜意识7感应电动势越大。【总结】：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。可以t发现，越大，E 感t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

7、。这就是t法拉第电磁感应定【阅读思考】：律。闭合电路中感应电二、进入新课（导动势的大小，跟穿出概念）过这一电路的磁通中的等效思想进一步理解等效思想8二、法拉第电磁感量的变化率成正应定律比。【教师叙述】 ：纽 【试探】：曼、韦伯在对理论和实验资料进行严在时间 t=t2t1 内格分析后，于 1845磁通量的变化量为年和 1846年先后指 =21，磁出;通量的变化率为t1内容：感应电动势为 E，则E=k t【引导】 2师生共E=（1）同推导法拉第电磁t感应定律表达式：设 t1 时刻穿过回路的磁通量为 1， t2E=n（2）时刻穿过回路的磁t通量为 2，在时间t=t2t1 内磁通量的变化量为多少？磁通

8、量的变化率为9多少？ 感应电动 （1）磁通量 是穿势的表达式如何表 过某一面积的磁感示？线的条数；磁通量的变化量在国际单位制中， =1-2 表示磁通电动势单位是伏量变化的多少，并V），磁通量单位 不涉及这种变化所是韦伯（ Wb ），时 经历的时间；磁通间单位是秒（ s）， 量的变化率t 表示可以证明式中比例磁通量变化的快系数 k=1，（同学们慢。可 以 课 下 自 己 证 （2）当磁通量很大明），则上式可写成 时，磁通量的变化量 可能很小。设闭合电路是一个同理，当磁通量的n 匝线圈，且穿过变化量 很大时，每匝线圈的磁通量若经历的时间很变化率都相同，这长，则磁通量的变时相当于 n 个单匝化率也可

9、能较小。线圈串联而成，因（3）磁通量 和磁此感应电动势变为通量的变化量 说明：的单位是 Wb ，磁通（1）（2）两式计算10时取绝对值。量变化率的单位是【跟进追问】：Wb s。磁通量 、磁通量 （4）磁通量的变化的变化量 、磁 量 与电路中感通量的变化率 有 应电动势大小没有t必然关系，穿过电何不同？路的 0 是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，越大，电路t中的感应电动势越大，反之亦然。（5）磁通量的变化率，是 -t 图象上t某点切线的斜率。分析解答（略）1112二、进入新课（加固理解）【探索体验】：【问题呈现】解析：设在t 时间练习：有一个 1000 内导

10、体棒由原来的匝的线圈，在0.4s 位置运动到 a1b1，这内通过它的磁通量时线框面积的变化从 0.02Wb 增加到 量为 S=Lv t0.09Wb，求穿过闭合电路磁通线圈的感应电动量的变化量为势=BS=BLvt如果线圈的电阻 据法拉第电磁感应是 10，把一个阻 定律，得值为 990的电热E= t =BLv(3)器连接在它两端，通过电热器的电流解析：可是多大？以 把 速提出问题：导体切割磁感线时，感应度 v 分解为两个分电动势如何计算量：垂直于磁感线呢？的分量 v1和=vsin二、进入新课（深入探索）三、导线切割磁感线时的感应电动势例题：如图所示电路，闭合电路一部分导体平行于磁感线的分量 v2=

11、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=BLvsinab 处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab 的长度为 L，（1）研究对象不以速度 v 匀速切割同：E=n 的研究对磁感线，求产生的t感应电动势？象是一个回路，而E=BLvsin 研究对象是磁场中运动的一段导体。13（2）物理意义不问题：当导体的运同：E=n 求得是 t动方向跟磁感线方t时间内的平均感应向有一个夹角 ，电动势，当t 0感应电动势可用上时，则 E 为瞬时感面的公式计算吗？应电动势；而如图所示电路，闭E=BLvsin，如果 v合电路的一部分导是某时刻的瞬时速体处于匀强磁场度，则

12、E 也是该时中，导体棒以 v 斜刻的瞬时感应电动向切割磁感线，求势；若 v 为平均速产生的感应电动度，则 E 为平均感势。应电动势。（3） E=n求得的t强调在国电动势是整个回路际单位制中，上式的感应电动势，而中 B、L、v 的单位 不是回路中某部分分别是特斯拉（T ）、导体的电动势。整米（ m ）、米每秒 个回路的电动势为m/s），指 v 与 B 零，其回路中某段的夹角。导体的感应电动势14请同学们比较：公不一定为零。式 E=n与 （4）E=BLvsin和tE=BLvsin的区别E=n 本质上是统t与联系一的。前者是后者的一种特殊情况。但是，当导体做切割磁感线运动时，用 EBLvsin求 E

13、比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用 E=求 Et比较方便。15二、进入新课（加固理解）【问题呈现】练习 2：当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫【冲突】：星称为绳系卫星， 学生讨论后发表见利用它可以进行多 解。种科学实验。电动机转动时产生现有一颗绳系的感应电动势削弱卫星在地球赤道上了电源的电流，阻空沿东西方向运碍线圈的转动。16行。卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离是 20.5Km，卫星所在位置的地磁场为B4.610 5 T ，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度是 7.6Km s ，求缆绳中的

14、感应电动势。二、进入新课（探索原理）【讨论发表意见】：。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一四、反电动势般都很小，线圈中【教师叙述】电流会很大，电动引导学生讨论教材机可能会烧毁。这图 4.3-3 中，电动机 时，应立即切断电线圈的转动会产生 源，进行检查。感应电动势。这个电动势是加强了电 归纳总结：17源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？教师总结点评。电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？通过本节课的学习，我们知道了：1什么叫感应电动势2计算感应电动势大小的方法利用法拉第电磁感应定律Ent导线切割磁感线时： EBLv sin18五、总结归纳课堂小结：【引导归纳】请同学们对本节课的学习进行总结【板书设计】板书设计第四节：法拉第电磁感应定律一、探究影响感应电动势大小的因素：方法：控制变量法结论：磁通量变化越快，