高中物理-法拉第电磁感应定律教学设计学情分析教材分析课后反思

课标分析《普通高中物理课程标准》以下简称“课标”对“法拉第电磁感应定律”这一知识点的要求是“理解法拉第电磁感应定律”属于知识与技能目标中的“理解”水平是较高层次的要求。由于高中阶段，进行电磁感应定律的定量实验有一定的困难，因而课标不要求通过实验来探究，但应通过定性的或半定量的实验让学生观察现象提出猜想，了解磁通量变化的快慢是影响感应电动势大小的主要因素，从而理解法拉第电磁感应定律和公式。要求学生能应用电磁感应定律解释一些生活和技术中的现象，会用电磁感应定律计算有关问题。本节课是在基本理论内容学习的基础上，对法拉第电磁感应定律的应用，进行的总结概括，是对学生学习能力的提升。学情分析在学习本节内容之前学生已经掌握了“恒定电流、电磁感应现象和磁通量”的相关知识在学习“加速度”概念时已理解了“变化量”和“变化率”的区别在第二节“探究电磁感应的产生条件”实验中也许早已注意到了“指针偏转角度不同”这一现象并且可能已迷惑、正在思索。因此本节仍延用第二节的实验并对实验进行深入分析一方面可帮助学生释疑解惑另一方面也保持了知识的连续性有利于学生知识网络的构建。本节课的应用主要从三个类型，总结学生应用中常碰到的关于E的计算问题，设计的额初衷是要学生从原理上辨别磁通量变化的根本原因，及其变化规律，同时把自感互感纳入到感生电动势的应用和理解中，便于认清问题的实质。专题:法拉第电磁感应定律的应用【知识梳理】1.楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的(增反减同)，阻碍(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)．2.法拉第电磁感应定律的内容：感应电动势的大小与穿过回路的成正比，表达式为E=。当S不变时，E＝nS·eq\f(ΔB,Δt)，当B不变时，E＝nB·eq\f(ΔS,Δt)。当导体棒一、楞次定律的应用例1：用均匀导线做成的单匝正方形线框，每边长0.2米，正方形的一半放在匀强磁场中，如图所示，当磁场以每秒10T的变化率增强时，a、b两点电势差是？练习1：如图，倾角为α的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上．在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的是()A．圆环L有收缩趋势B．圆环L有扩张趋势C．圆环内产生的感应电流变小D．圆环内产生的感应电流不变二、法拉第电磁感应定律的应用例1.

如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差Φa-Φb（）拓展应用1：如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()A．不带电 B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是eq\f(KL2C,4π) D．带负电，电荷量是eq\f(KL2C,4π)拓展应用2：水平放置的平行板电容器与线圈连接如图，线圈内有垂直纸面(设向里为正方向)的匀强磁场．为使带负电微粒静止在板间，磁感应强度B随时间t变化的图象应该是()小结：（有效面积）S不变，磁感应强度B均匀变化时，E＝nS·eq\f(ΔB,Δt)，且E是恒定的。例2.（2015安徽）如图所示，abcd为水平放置的平行形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则

（）拓展应用1：如图甲所示，一底边为L，高也为L的等腰三角形导体框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．t＝0时刻，三角形导体的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是图乙中的()小结：E=BLV的应用条件例3..(2012·新课标全国卷)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为()拓展应用1：[2014·新课标Ⅱ卷]半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小g.求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小：(2)外力的功率．拓展应用2：如图所示,虚线上方空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。正方形导线框绕垂直纸面的轴O在纸面内逆时针匀速转动,转动周期为T。从线框处于图示位置时开始计时,以O→a→b→c→O的方向为感应电流i的正方向。对产生的感应电流i随时间t变化规律的描述,最接近实际情况的是()

小结：长为L的导体棒绕平行于磁场B的轴，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动时。例4.（2014新课标1）如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁心上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示，已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（

）拓展应用：【2015-19】.

如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压为uab正，下列uab-t图像可能正确的是

（）小结：自感、互感电动势,I-t关系转换成B-t关系理解。例5.如图所示，单匝正方形闭合导线框abcd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，边长为L，电阻为R。线框绕与cd边重合的固定转轴以角速度ω匀速转动，求：该线圈转动过程中产生的感应电动势E拓展应用：如图所示，一个“U”形线框处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，OO′为磁场的边界。现使线框以角速度ω绕轴OO′匀速转动，线框通过金属转轴和电刷与阻值为R的外电阻相连。已知线框各边的长均为L，总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻。则()小结：B、S均不变化，绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的电流为正弦交流电。评课记录物理教研员刘素琴老师，本节课是《法拉第电磁感应定律》的应用的总结应用，首先，我从教师的物理学科素养与基本教学技能、学生的反应与当堂学习效果这两个方面，谈一谈这节课的优点。一.物理学科素养、基本教学技能1.教学设计、教学理念(1)整节课设计流畅，切合学生实际。完整、清晰的脉络保证学生形成完整的思维体系。(2)应用一：教师指出易错点及其解决方法（例如：电动势方向的规定），采用直接加强的方式。最后运用知识解决实际问题。(3)应用二：因为物理学习学科思维很重要，本节课以思维为中心，教师能做到前后联系，类型整合，从现象发现本质，使学生始终处于积极参与的状态。小组学习，教师鼓励学生大胆试探，集思广益归纳结论。特别的亮点是，采用比较别致的思路综合了这个地方的应用。(4)其他：学习方法的渗透。（例如：注重原理的学习）2.教学手段、教学策略(1)在教学手段的运用方面，图片、视频、引发质疑，同时辅助教学作用，丰富了课堂。学生分组准备充分、有创新（例如：磁通量变化的连个规律，其中面积规律易背结论），都为探究都做好了准备。(2)学科整合模式采用小组合作学习策略，以学定教，使不同学习风格、不同学习水平的学生，都能在原有基础上有进步。3.教态、语言、板书(1)教师教态从容，亲切自然，与学生互动融洽。(2)语调抑扬顿挫，有感染力。提出的问题简练，发挥了“启发、引导、过渡、总结、激励”等作用。(3)板书简洁，布局合理，需要注意规范性。二.学生的反应、当堂学习的效果随着教学改革的深入，物理教学不仅关注教师的教，更要关注学生的学。学生在三维目标方面的变化与收获是看得见的：1.学生情感表现(1)学生从学习、情景中得到学习的兴趣，从探究活动中获得合作交流的乐趣。(2)学生有足够的学习的空间与时间，学生就是课堂的主人，从而确立了主人翁意识。(3)学生参与度广，多数同学在小组活动、发言等方面体验到成功的喜悦，从而提升自信心。2.学生能力培养(1)观察能力。学生看得清楚、看得明白（例如：励磁线圈），观察能促进思维的发展，从而进入深层次的思考。(2)思考能力。通过在线导体棒切割矩形线圈，通化学生的知识点，敢于质疑，勇于创新(3)表达能力。学生能积极回答教师提出的问题，表述规范、有条理。最后，说一说本节课不足、改进建议。1.创新中要呈现核心不变的内容。（改进）2.丰富的教材资源是否充分利用。（改进）3.学习评价机制的是否及时、有效性、适度。（改进）可以增加小组学习评价表，更能体现合作学习的重要意义4.教学环节的过渡不够圆滑，很生硬。法拉第电磁感应定律教材分析电磁感应定律的发现过程对后人有重要的启迪和教育。“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．它既是教学重点，也是教学难点．理解和应用法拉第电磁感应定律，教学中应该使学生注意以下几个问题：1、要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念．2、求磁通量的变化量一般有三种情况：当回路面积S不变的时候，△Φ=△B·S；当磁感应强度B不变的时候，△Φ=△S·B；当回路面积S和磁感应强度B都不变，而他们的相对位置发生变化（如转动）的时候，（Φ是回路面积S在与B垂直方向上的投影）．3、E是t时间内的平均电动势，一般不等于初态和末态感应电动势瞬时值的平均值.4、注意课本中给出的法拉第电磁感应定律公式中的磁通量变化率取绝对值，感应电动势也取绝对值，它表示的是感应电动势的大小，不涉及方向．5、公式E=BLV表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小，是一个重要的公式．要使学生知道它是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式，当导体做切割磁感线的运动时，使用比较方便．使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的，遇到不垂直的情况，应取垂直分量．法拉第电磁感应定律的应用【教学目标】1、知识与技能：（1）准确理解法拉第电磁感应定律，知道平均电动势和瞬时电动势的区别；（2）知道电磁感应的两类情况——动生和感生，并会计算动生电动势和感生电动势；（3）能够应用法拉第电磁感应定律解决感应电路中的电流、电量问题。2、过程与方法：（1）通过课前自主落实导学案，回忆并强化相关知识，形成知识结构；（2）通过一题多变式的引导思考，在辨析中深入理解法拉第电磁感应定律，并学会对比思考。3、情感、态度与价值观通过本节课学习，体会物理知识的逻辑性和严密性，进一步强化理科思维习惯。【重点难点】1、平均电动势和瞬时电动势，感应电量的计算2、动生电动势和感生电动势，平动切割有效长度，转动切割公式理解记忆【教学媒体】PPT课件【教学过程】〇、引入：分析学情考情一、楞次定律的应用1.感应电动势方向的规定2.小结论二、法拉第电磁感应定律1、表达式：2、理解：n——线圈匝数，——磁通量的变化快慢3.平均电动势和瞬时电动势1、较长：——平均电动势2、：——瞬时电动势三、动生电动势和感生电动势设t1时刻，回路中磁感应强度为B1，回路有效面积为S1，t2=t1+时刻，回路中磁感应强度变为B2=B1+，回路有效面积为S2=S1+，则在这个时间内：，。1、动生电动势：B不变，S变化，则；2、感生电动势：B变化，S不变，则。例1：例1.

如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差Φa-Φb（）拓展应用1：如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋Kt(K>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()A．不带电 B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是eq\f(KL2C,4π) D．带负电，电荷量是eq\f(KL2C,4π)拓展应用2：水平放置的平行板电容器与线圈连接如图，线圈内有垂直纸面(设向里为正方向)的匀强磁场．为使带负电微粒静止在板间，磁感应强度B随时间t变化的图象应该是()小结：感生电动势的表现形式有哪些？如何处理？例2.（2015安徽）如图所示，abcd为水平放置的平行形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则

（）拓展应用1：如图甲所示，一底边为L，高也为L的等腰三角形导体框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L，宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．t＝0时刻，三角形导体的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是图乙中的()小结：E=BLV的应用条件例3..(2012·新课标全国卷)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为()拓展应用1：[2014·新课标Ⅱ卷]半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小g.求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小：(2)外力的功率．拓展应用2：如图所示,虚线上方空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。正方形导线框绕垂直纸面的轴O在纸面内逆时针匀速转动,转动周期为T。从线框处于图示位置时开始计时,以O→a→b→c→O的方向为感应电流i的正方向。对产生的感应电流i随时间t变化规律的描述,最接近实际情况的是()

小结：长为L的导体棒绕平行于磁场B的轴，在匀强磁场中以角速度ω匀速转动时例4.（2014新课标1）如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁心上，在ab线圈中通以