法拉第电磁感应定律-教案

§16．2法拉第电磁感应定律感应电动势的大小★新课标要求〔一〕知识与技能1．知道什么叫感应电动势。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Φ、ΔΦ、。3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4．知道E=BLvsinθ如何推得。5．会用和E=BLvsinθ解决问题。〔二〕过程与方法通过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．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．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。★教学重点法拉第电磁感应定律。★教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。★教学方法演示法、归纳法、类比法、实验法★教学用具：多媒体、灵敏电流计、原副线圈、条形磁铁、学生电源、导线假设干。★教学课时：1课时★教学过程〔一〕引入新课教师：同学们，在上一节我们学习了电磁感应现象，知道了不管用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有什么产生？学生：感应电流教师：也就是说产生感应电流需要哪两个条件？学生：教师：再来回忆恒定电流，在恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件又是什么呢?学生：教师：那电源的作用是什么?学生：提供电动势教师：对，这样我们就可以把电路中存在持续电流的条件教师：同学们再来比拟一下产生感应电流和产生恒定电流的条件会发现什么?学生：都要求电路闭合，但产生感应电流还要磁通量发生变化，产生恒定电流要有电源提供电动势，教师：通过以上分析，我们不难发现都是电流，本质上是一样的，那是不是磁通量的变化和电动势有一定的联系呢？教师：其实啊！在电磁感应现象中只要磁通量发生变化，它就会产生电动势，把它称为感应电动势，从而提供感应电流，那磁通量的变化和感应电动势到底有什么关系呢？这就是我们这节课所要研究的问题。板书：〔多媒体呈现〕§16．2法拉第电磁感应定律感应电动势的大小〔二〕进行新课1、感应电动势教师：我们首先来看感应电动势所具有的的特点，请同学们看下面两个电路〔用课件展示〕教师：在图〔a〕与图〔b〕中，假设电路是断开的，有无电流？有无电动势？学生：假设电路断开，肯定无电流，但有电动势。教师：电动势大，电流一定大吗？学生：不一定，电流的大小应由电动势和电阻共同决定。教师：图〔b〕中，哪局部相当于〔a〕中的电源？学生：螺线管相当于电源。教师：图〔b〕中，哪局部相当于(a)中电源内阻？学生：线圈自身的电阻。教师：在电磁感应现象中，不管电路是否闭合，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。投影：〔感应电动势：1.在电磁感应现象中产生的电动势2.特点：只要穿过电路的磁通量发生变化就一定产生〕2、电磁感应定律教师：在上面我们已经把感应电动势和磁通量的变化联系在一起了，但我们还不知道感应电动势的大小哪些跟哪些因素有关，下面我们通过实验来探究这个问题。实验探究提出问题：既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那感应电动势的大小和什么因素有关呢？猜测和假设让学生作出猜测和假设，恰当引导学生知道感应电动势和磁通量的变化有关，学生可能会作出以下猜测：和磁通量的大小Φ有关。〔2〕和磁通量的变化量ΔΦ有关。〔3〕和磁通量变化的快慢即磁通量的变化率有关。设计实验让学生设计实验，老师可以作出以下引导：实验一实验一提示学生：学生边做边观察，快速插入〔拔出〕和慢插入〔拔出〕时灵敏电流计指针的偏转情况，比拟有什么不同，把所观察到的现象做好记录。实验二实验二提示学生：学生边做边观察，移动滑片和开关断开与闭合瞬间灵敏电流计指针的偏转情况，比拟有什么不同，把所观察到的现象做好记录。进行实验让学生进行实验，教师巡回指导。分析、交流、论证1.让学生阐述自己观察到的现象，分析发生这一现象的原因。2.教师引导学生作出这样的分析：实验一快速插入或拔出时〔大〕→指针偏转大→I大→E=I(R+r)大慢插入或拔出时〔小〕→指针偏转小→I小→E=I(R+r)小实验移动滑片时〔小〕→指针偏转小→I小→E=I(R+r)小开关断开和闭合瞬间〔大〕→指针偏转大→I大→E=I(R+r)大教师：同学们，通过上面你们可以总结出E的大小和有上面关系啊？学生：越大，E感越大，越小，E感越小，即E∝。教师：对，从上面的二个实验我们可以发现，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。精确的实验说明：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∝。首先对这个问题进行实验研究的是英国物理学家法拉第，因此人们把这个定律称作法拉第电磁感应定律。此时投影〔法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。〕〔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Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为，感应电动势为E，那么E=k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〕，那么上式可写成E=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E=n3、导线切割磁感线时的感应电动势教师：法拉第电磁应感应定律的数学表达式E=k是一普适公式，下面我们来看法拉第电磁应感应定律的一种特殊形式-----导体切割磁感线时的感应电动势，那导体切割磁感线时感应电动势如何计算呢？用课件展示如下列图所示电路。闭合电路一局部导体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？〔此题如果学生根底好可由学生自己完成、否那么由教师引导学生共同完成〕解析：设在Δt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ΔS=LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt据法拉第电磁感应定律，得E==BLv问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，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。用课件展示如下图电路，闭合电路的一局部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=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。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=BLvsinθ［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〕，θ指v与B的夹角。教师:同学们可以下去证明1V=1T·1m·1m∕s〔三〕课堂小结通过本节课学习，主要学习了以下几个问题：电磁感应现象的本质是产生感应电动势。感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。即。