高中物理人教版2第四章电磁感应4法拉第电磁感应定律

法拉第电磁感应定律

【设计思路】法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。在这节课之前学生已经掌握了磁通量的概念，并知道电磁感应现象是磁通量的变化引起的，熟悉产生电磁感应现象的几个基本实验。本节课的重点是探究法拉第电磁感应定律的定量关系。首先，在前面的基础通过分组实验上让学生切身体验并归纳感应电动势的大小与哪些因素有关，培养学生动手操作能力和观察、分析能力。然后，设计了一个定量探究感应电动势与磁通量变化量、变化时间以及线圈匝数关系的实验，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律，理解磁通量变化率的概念。整堂课由引入实验提出问题，到通过分组实验的观察分析提出猜想，最后设计定量实验探究并得出规律。让学生体会科学探究过程，培养学生严谨的科学态度。【教学目标】（一）知识与技能

1．理解电磁感应现象中感应电动势的存在；

2．知道影响感应电动势大小的因素有哪些；3．理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，并能应用解答有关问题。（二）能力与方法通过学生分组实验，培养学生的动手操作能力，观察、分析、总结规律的能力，以及团结协作能力。（三）情感、态度、价值观1．通过对实验现象的观察、试探、分析、概括与感应电动势的大小有关的因素，让学生体会科学探究过程，培养学生严谨的科学态度。2．让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，并了解物理文化背景，增进学生学习物理的情感。【教学重点与难点】重点：探究法拉第电磁感应定律的定量关系以及对公式

的理解。难点：探究法拉第电磁感应定律的定量关系【教学资源】规格相同的两台发电机，规格各异的线圈若干，条形磁铁，灵敏电流计，导线若干，自制电磁感应定律实验仪，自制拳击测速仪等

【教学过程】

教学进程教师活动学生活动设计意图[环节1]引入新课

教师组织学生进行趣味比赛。两台外形完全相同的发电机均外接相同的灯泡，一男一女两位同学同时操作两台发电机，比较谁的灯泡更亮，获胜者予以鼓励。(设计好发电机磁铁磁性强度使女生的灯泡比男生的亮)学生积极参与比赛，其他同学仔细观察并思考现象的原因。培养学生观察能力，男女生的对比与经验相违背，激发学生的兴趣。灯泡的亮度间接的反应了电源电动势的大小。提出概念：感应电动势。引发学生思考：感应电动势的大小与哪些因素有关？集体听讲，并思考提出的问题。引导学生分析现象的本质，培养学生对实验现象的分析能力。[环节2]进行新课

阶段1：猜想感应电动势的大小与哪些因素有关？

激励学生大胆的提出猜想，并予以鼓励。踊跃发言，提出自己的想法

锻炼动手能力，培养团结协作能力及严谨科学态度。组织、指导学生进行分组实验，验证并补充自己的猜想。利用所给的实验器材设计一个实验方案，运用电磁感应现象使得电表的指针偏转尽可能的大。通过实验的试探、观察，总结出影响感应电动势的大小与哪些因素有关，说明理由，并归纳出各因素与感应电动势大小的定性关系。积极动手操作实验，通过不断的试探、观察，总结规律，完成学生探究卡片。让各组学生分别展示自己的研究成果，与全班同学分享。教师将各组的结果相互补充，引导学生分析现象本质，提出影响感应电动势大小的三个影响因素：①磁通量的变化量②磁通量的变化时间③线圈的匝数。各组派一代表向全班同学介绍本组的探究结果。吸纳其他组的意见，完善实验结果。

阶段2：探究感应电动势的大小与三个因素之间的定量关系

提问：探究感应电动势的大小与各因素间的关系应采用什么方法。回答：控制变量法，比如探究感应电动势的大小与磁通量变化量之间的关系时，控制磁通量变时间和线圈匝数不变。对于控制变量法，学生已非常熟悉，所以此环节应放给学生，让学生充分发表他们的观点。引导学生应用控制变量法设计实验方案。感应电动势的大小，磁通量的变化量，磁通量的变化时间这三者的测量是该实验的难点。第一，关于感应电动势大小的测量。教师简单介绍示波器测量感应电动势大小的基本原理，并说明读数特点，读取的是某段时间内的最大值。第二，关于磁通量变化量的测量。引导学生使用转换法来测量。①回顾分组实验中是如何改变磁通量变化量的。②如何保证磁通量变化量的大小与磁铁个数成正比。③将磁通量的变化量测量转换为磁铁个数的测量。第三，关于磁通量变化时间的测量。同样使用转换法。①回顾分组实验中是如何改变磁通量变化变化时间的。②研究过程选取极小一段时间，可认为磁铁做匀速运动，运动时间与磁铁运动速度成反比，将磁通量变化时间的的测量转化为速度的测量。③让磁铁做自由落体运动。将速度测量转化为高度测量。

集体听讲。

在教师的引导下回答问题。①改变磁铁的个数来控制磁通量的变化量。②保证每根磁铁对磁通量的贡献一样，即每根磁铁的磁性相同，每根磁铁与线圈的相对位置相同。

回答问题。

①改变磁铁的速度来控制磁通量的变化时间。

同时做好笔记：①

；②

。此环节是教学的重点之一。意在让学生经历实验的设计过程。体会物理实验测量中常用的转换法。让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学生学习物理的情感。

展示实验仪器，请同学上台进行实验操作并做指导。第一步，控制线圈匝数与磁铁下落高度不变，改变磁铁的个数，探究感应电动势的大小与磁通量变化量之间的关系。第二步：控制磁铁个数及线圈匝数不变，改变下落高度，探究感应电动势大小与磁通量变化时间之间的关系。第三步：引导学生理论分析感应电动势的大小与线圈匝数之间的关系为正比关系，再控制下落高度和磁铁个数不变，改变线圈匝数，验证感应电动势大小与线圈匝数成正比。

观看实验过程，记录实验数据。理论上分析感应电动势的大小与线圈匝数的关系。每匝线圈之间为串联的关系，相当于n个电源串联，总电动势等于各小电源电动势之和，且每匝线圈电动势相同。所以感应电动势与匝数成正比阶段3:实验数据分析

阶段4:实验结论

利用表格和作图的方法处理数据。第一步，将感应电动势的大小与对应的磁铁个数填入表格并作出E-N图像，为一条过原点的直线，说明感应电动势的大小与磁铁个数成正比，即与磁通量的变化量成正比，

第二步，将感应电动势的大小与对应的磁铁下落高度填入表格并作出E-

图像，为一条过原点的直线，说明感应电动势的大小与磁铁下落高度成正比，即与磁通量的变化时间成反比

。匝数关系上一步骤已得出正比关系。分析总结：对于每一匝线圈而言

写成等式在国际单位制中k=1，所以提出概念：磁通量的变化率：磁通量的变化量与磁通量的变化时间的比值（

）

实验结论：法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。教师简单介绍法拉第电磁感应定律形成的历史过程。1831年，法拉第发现电磁感应现象，之后大量的科学家开始研究电磁感应现象，最早由纽曼、韦伯各自从理论上提出了感应电动势的计算公式，之后法拉第通过精切的实验验证了这一规律。人们为了纪念法拉第在电磁感应现象方面的突出贡献，就用他的名字命名了这一定律。

集体听讲巩固以前所学过的表格法和作图法处理实验数据的能力。

注重物理文化，重视科学与人文教育结合。

[环节3]呼应及拓展

教师：最后，我们用今天所学的知识回过头来回答最开始所提出的问题，为什么男生的发电机产生的感应电动势更小呢？还是请刚才那位男生上来自己寻找答案。教师：法拉第电磁感应定律为电磁感应的运用提供了定量计算依据，电磁感应定律在生活中的运用十分的广泛。展示拳击测速仪，与学生共同参与游戏。

学生检查发电机磁铁磁性强弱，检查线圈匝数大小……发现男生的发电机少一块磁铁。

学生上台参与拳击测速游戏。

通过对所学知识的运用，增进学生学习物理的情感。

[环节4]布置作业结课

鼓励学生课后做个有心人，用所学的知识解释身边的生活现象。布置作业：证明直导线垂直切割匀强磁场磁感线时感应电动势的大小E=BLV。总体评价学生的课堂表现。感谢学生课堂的积极配合。

在快乐的气氛中，结束课堂教学情感上的互动有利于师生之间