法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)

1、§法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小昌吉市第四中學(xué)常志平【教學(xué)依據(jù)】人教版高中物理選修 3-2第四章第四節(jié)【教學(xué)流程】1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景t設(shè)計(jì)問(wèn)題t遷移類比t回答問(wèn)題t定義概念2 法拉第電磁感應(yīng)定律：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景T提出問(wèn)題T設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)T進(jìn)行實(shí)驗(yàn)T分析與論證T交流 與評(píng)估T總結(jié)規(guī)律t規(guī)律應(yīng)用【教材分析】本節(jié)是選修3-2模塊的一個(gè)二級(jí)主題“電磁感應(yīng)”的一節(jié)內(nèi)容（另外兩個(gè)二級(jí)主題分別是交 變電流和傳感器）。本模塊的大部分內(nèi)容都要求通過(guò)實(shí)驗(yàn)、探究與活動(dòng)來(lái)展現(xiàn)。應(yīng)讓學(xué)生盡可能多 的經(jīng)歷一些探究的過(guò)程，領(lǐng)悟物理學(xué)研究的思想和方法。結(jié)合這一要求，雖然本節(jié)教材沒有安排實(shí) 驗(yàn)，然而我認(rèn)為在本節(jié)

2、教學(xué)設(shè)計(jì)中根據(jù)教材前后內(nèi)容的承接關(guān)系及學(xué)生的認(rèn)知能力和特點(diǎn)，還是以 實(shí)驗(yàn)定性探究來(lái)突破重難點(diǎn)和落實(shí)三維目標(biāo)。由于高中階段電磁感應(yīng)定律的定量實(shí)驗(yàn)很難完成，因而【新課程標(biāo)準(zhǔn)】沒有要求通過(guò)定量實(shí)驗(yàn) 來(lái)研究，但應(yīng)通過(guò)定性的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察磁通量的變化快慢是影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的主要因素，從而直 接給出法拉第電磁感應(yīng)定律和公式。要求學(xué)生能應(yīng)用電磁感應(yīng)定律解釋一些生活和技術(shù)中的現(xiàn)象， 要會(huì)應(yīng)用電磁感應(yīng)定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。就本節(jié)內(nèi)容而言，“法拉第電磁感應(yīng)定律”是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，從知識(shí)的發(fā)展來(lái)看，它既能與電場(chǎng)、磁場(chǎng)和恒定電流有緊密的聯(lián)系，又是學(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩和電磁波的重要基礎(chǔ)；從能力的 發(fā)展來(lái)看，它既能在與力、熱

3、知識(shí)的綜合應(yīng)用中培養(yǎng)綜合分析能力，又能全面體現(xiàn)能量守恒的觀點(diǎn)。因此，它既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是教學(xué)的難點(diǎn)。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的接受能力，教學(xué)中應(yīng)著重揭示法拉第電磁感應(yīng)定律及其公式E=n的建立過(guò)程、物理意義及應(yīng)用，（而公式E=BLv只作為法拉t第電磁感應(yīng)定律在特定條件下推導(dǎo)出的表達(dá)式這樣做可以讓學(xué)生在這節(jié)課的學(xué)習(xí)中分清主次，減 輕學(xué)生認(rèn)知上的負(fù)擔(dān)，又不降低應(yīng)用上的要求）可選講。【學(xué)情分析】此部分知識(shí)較抽象，而現(xiàn)在學(xué)生的抽象思維能力還比較弱。所以在這節(jié)課的教學(xué)中，應(yīng)該注重 體現(xiàn)新課程改革的要求，注意新舊知識(shí)的聯(lián)系，同時(shí)緊扣教材，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、類比、等效的手段和方 法，來(lái)化難為簡(jiǎn)、循序漸進(jìn)，力求通過(guò)引導(dǎo)、啟

4、發(fā)，使同學(xué)們能利用已掌握的舊知識(shí)，來(lái)理解所要 學(xué)習(xí)的新規(guī)律，力求通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象啟發(fā)同學(xué)們主動(dòng)起來(lái)，從而活躍大腦，激發(fā)興趣，變被動(dòng) 記憶為主動(dòng)認(rèn)知?！救S目標(biāo)】1. 知識(shí)與技能： 知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的含義，能區(qū)分磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率； 理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式，會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問(wèn)題.2. 過(guò)程與方法：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，定性分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化快慢之間的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn) 條件的控制能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察能力； 通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律的建立，進(jìn)一步定量揭示電與磁的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生類比推理能力和 通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)尋找物理規(guī)律的能力； 使學(xué)生明確電磁感應(yīng)現(xiàn)

5、象中的電路，通過(guò)對(duì)公式E=n 的理解，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出 E=BLv,t并學(xué)會(huì)初步的應(yīng)用，提高推理能力和綜合分析能力。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)介紹法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度、養(yǎng)成科學(xué)的研究方 法?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解【教學(xué)難點(diǎn)】1. 磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。2. 理解E=n 是普遍意義的公式，計(jì)算結(jié)果是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于At時(shí)間內(nèi)的平均值t【教學(xué)用具】。1. 演示用的電流計(jì)，線圈，條形磁鐵，導(dǎo)線與海綿若干。2. 多媒體大屏幕投影儀，自制的課件?！窘虒W(xué)方法】實(shí)驗(yàn)法、類比法、等效法、分析法、歸納總結(jié)【教學(xué)過(guò)程】本節(jié)課的教學(xué)

6、過(guò)程在于要求學(xué)生掌握法拉第電磁感應(yīng)定律中的各個(gè)物理量的內(nèi)涵，要求學(xué)生理解并能運(yùn)用E n。由于學(xué)生的分析能力與抽象思維能力較弱，因此要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法來(lái)進(jìn)實(shí)驗(yàn)一）行教學(xué)。通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)裝置的差異，引導(dǎo)學(xué)生得出相同的原因， 幫助學(xué)生理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念（如；通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)中個(gè)別因素的差異而引起的變化，弓得學(xué)生定性得出E與汀人t、n、的關(guān)系，設(shè)計(jì)、觀察與比較的手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生這個(gè)主體，使他們有強(qiáng)烈的興趣去思考、去推理、去學(xué)習(xí) 課程內(nèi)容。i.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：老師活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)一，如圖（1）所示，在線圈中插入一個(gè)條形磁鐵，將圖圖 <1>,圖<2>用投影 儀展示：從而為進(jìn)一步學(xué)習(xí)法拉第電磁

7、感應(yīng)定律打下基礎(chǔ)（如實(shí)驗(yàn)二、三、四）。在教學(xué)過(guò)程運(yùn)用圖<1>圖<2>b教師引導(dǎo)：由恒定電流的知識(shí)可知，閉合電路中有電流，電路中必有電源。對(duì)比圖<1>,圖<2>提問(wèn)，圖<1>中的電源在哪里？用投影儀展示圖 <2>,啟發(fā)學(xué)生回答：圖<1>中的線圈就相當(dāng)于是電 源。有電源那么就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。本節(jié)課我們就來(lái)一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此處的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，意圖為在講“感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”這一概念時(shí)，通過(guò)“設(shè)計(jì)問(wèn)題一一推理”模式來(lái)進(jìn)行概念教學(xué)。以引導(dǎo)方式來(lái)復(fù)習(xí)閉合電路中電動(dòng)勢(shì)的概念，知道閉合回路中有電流的條件是閉合 回路中有電動(dòng)勢(shì)。閉合電路中

8、提供電動(dòng)勢(shì)的裝置是電源。法拉第通過(guò)多年的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)穿過(guò)閉合回 路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中也會(huì)產(chǎn)生電流。我們把此時(shí)的電流叫感應(yīng)電流。雖然回路中沒有電 源，但根據(jù)有電流的條件可知肯定有電動(dòng)勢(shì)，把在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就定義叫感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)。2. 探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素：?jiǎn)栴}情景設(shè)置一：剛才的實(shí)驗(yàn)中，磁鐵插入過(guò)程中，除了觀察到電流的有無(wú)以外，你還觀察到 了電流大小有什么特點(diǎn)嗎？電流大小能說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小嗎？是什么因素在起影響作用呢？做 幾次試試看！安排此處的內(nèi)容可激發(fā)學(xué)生探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素的熱情，因?yàn)轱@然每次插入的速度不同時(shí)電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度并不相同。這里教師不要急于去說(shuō)，

9、對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)這些是未知的卻可以 用簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)定性顯示的。有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究熱情和能力。學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)二，按圖 1所示裝置將相同的磁鐵以不同的速度從同一位置插入同一個(gè)線圈 中，觀察并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。教師追問(wèn)：看到了什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？問(wèn)題情景設(shè)置二：利用學(xué)生已經(jīng)很熟悉的控制變量思想，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)定性探究， 如果控制以相同的速度插入，再用不同磁性的磁鐵試試看！此處的設(shè)計(jì)在于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄烤窈蛯じ笤吹乃季S品質(zhì)。學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)三，按圖3所示裝置用磁性不同的條形磁鐵分別從同一位 置以相同的速度插入同一個(gè)線圈中，觀察并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。教師追問(wèn)：兩次插入過(guò)程中磁通量變化

10、是否相同？所用時(shí)間是否相同？看到了什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生歸納，電流計(jì)的指針偏角大，說(shuō)明產(chǎn)生的電流大，而電流大的原因是電 路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大。實(shí)驗(yàn)（2）由于兩次穿過(guò)磁通量變化相同，穿過(guò)越快，時(shí)間越短，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，即在 A相同的情況下，所需 A t小，產(chǎn)生的E越大；實(shí)驗(yàn)（3）兩種情況所用 時(shí)間相同，但穿過(guò)線圈的磁通量變化不同，電流表的偏轉(zhuǎn)角不同，而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不同。說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小還與磁通量的變化有關(guān)，即在At相同的情況下，A越大，產(chǎn)生的E越大。此處應(yīng)用了學(xué)生很熟知的控制變量的探究方法，不過(guò)學(xué)生的歸納能力還有局限性，而且不一定 能按照教師的意圖去表述，

11、這需要教師去傾聽、 去適當(dāng)?shù)挠蟹较虻狞c(diǎn)撥。 不能一蹴而就，包辦代替。 最后教師歸納指出：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小似乎與磁通量的變化量及變化所用的時(shí)間有關(guān)，兩者的比值 越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的值越大，反之，則越小。我們?cè)賮?lái)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)四，按圖 3所示裝置用一個(gè)條形磁鐵從同一位置以相同的速度插入匝數(shù)不同 的線圈中，觀察并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。教師追問(wèn)：兩次穿過(guò)線圈的磁通量的變化是否相同？所用時(shí)間是否相同？看到了什么現(xiàn)象？說(shuō) 明了什么？師生互動(dòng)：磁通量變化相同，時(shí)間相同，匝數(shù)越多，指針的偏轉(zhuǎn)角越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越 大。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意圖是對(duì)前面實(shí)驗(yàn)分析的一種論證。以上現(xiàn)象的分析與歸納都應(yīng)在教師

12、的引導(dǎo) 下，由學(xué)生主動(dòng)的觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納出有關(guān)的結(jié)論，切忌由教師講解。教師概括、 歸納、總結(jié)學(xué)生的結(jié)論，使學(xué)生清晰思路。這個(gè)過(guò)程實(shí)際是突破重難點(diǎn)落實(shí)三維目標(biāo)的過(guò)程。即磁通量的變化率越快通過(guò)以上三組實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量變化量與時(shí)間之比越大, 時(shí)，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。教師活動(dòng)：類比速度、速度變化量和速度變化率的不同，強(qiáng)調(diào)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的重要影響因素之一 應(yīng)該是磁通量的變化率。這一點(diǎn)是本節(jié)課內(nèi)容的一個(gè)難點(diǎn)，用類比的方法加以突破，既降低認(rèn)知難度，又體現(xiàn)了物理研 究中類比是一種常用的重要的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的方法觀。學(xué)生各種能力的發(fā)展是和他們?cè)趯W(xué)習(xí)中的相關(guān)行為聯(lián)系在一起

13、的。要發(fā)展某種能力， 就必須經(jīng)歷相關(guān)的過(guò)程。因此這里安排的幾組實(shí)驗(yàn)，既是讓學(xué)生認(rèn)知法拉第電磁感應(yīng)規(guī)律的建立過(guò)程，更是 為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)、觀察、思考、交流的機(jī)會(huì)，以落實(shí)三維目標(biāo)中能力目標(biāo)和情感價(jià)值觀目標(biāo)。3. 法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：電路中感應(yīng)動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。表達(dá)式：Exn ,E=Kn,（取適當(dāng)?shù)膯挝坏?K=1）,貝U E=ntttt是穿過(guò)閉合線圈教師活動(dòng)：E=n 公式中的n是線圈的匝數(shù)，是磁通量的變化量，t的時(shí)間。4. 課堂練習(xí)1. 一個(gè)100匝的線圈，在內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從增加到。則線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是 _V_ （16 V）2. 有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過(guò)它的

14、磁通量的變化率為S,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是 _V_（25V）3. 下列說(shuō)法正確的是（D ）A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B、線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C、線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大4. 如圖所示，把矩形單匝線圈 abed放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線Ix >xl * m x框平面和磁感線垂直。設(shè)線圈可動(dòng)部ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng),以速度v向右勻速平動(dòng)，彳-.當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到圖示虛線位置時(shí)，（1） ab運(yùn)動(dòng) t秒內(nèi)，回路中的磁通量的變化量冷人* J如何表示？ （ 2）在這段時(shí)

15、間內(nèi)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？I 十問(wèn)題研究：（啟發(fā)學(xué)生推導(dǎo)）導(dǎo)體 ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab棒切割磁感線，同時(shí)穿過(guò)abcd面的磁通量增加，線框中必然要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。設(shè)經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間A t，導(dǎo)體ab運(yùn)動(dòng)的距離為v A t，穿過(guò)線框abcd的磁通量的變化量為 BLvA t,線圈匝數(shù)n=1,代入公式：E=nA/ A t中，得到 E=BLv這里可用等效的思想幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)E=BLv ab棒向右運(yùn)動(dòng)，等效于 abcd面積增大，而磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，因此磁通量發(fā)生變化。5. 一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置， 在1s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從 1T增加到9T。 求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解：由電磁感應(yīng)定律可得E=nA/ A t=ABXS由聯(lián)立可得E=n ABXS / A t 代如數(shù)值可得E= 8V6. 有一面積為S= 100cm的金屬環(huán)，電 阻為R=Q,環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī) 律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在t 1-t 2時(shí)間內(nèi)金屬環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 、通過(guò)金屬環(huán)的電流 5.【課堂小結(jié)】1.