《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 教 學(xué) 設(shè) 計(jì) 授課人：嚴(yán)麗景課 題法拉第電磁感應(yīng)定律課 型新課課時(shí) 1課 時(shí) 教 學(xué) 目 標(biāo) (三維)1通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示經(jīng)歷探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的存在來(lái)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并能判斷其方向。2.通過(guò)對(duì)的區(qū)別來(lái)體會(huì)這三個(gè)物理量的本質(zhì)含義。3在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，并使學(xué)生體會(huì)在發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律中物理實(shí)驗(yàn)的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中仔細(xì)觀察和認(rèn)真思考的能力。4.經(jīng)歷由推導(dǎo)的過(guò)程，讓學(xué)生再次體會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件，從而加深學(xué)生對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)物理本質(zhì)的理解教學(xué) 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解難點(diǎn)：和E=BLvsin的區(qū)別和聯(lián)系教學(xué) 方法 與 手段

2、實(shí)驗(yàn)法 歸納總結(jié)法，講授法 類比法使用教材構(gòu)想法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。前面幾節(jié)是從感應(yīng)電流的角度來(lái)認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，這節(jié)課以感應(yīng)電流為引子，在此進(jìn)一步深入到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所以，在引課時(shí)通過(guò)一個(gè)例題引入，從而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到有電流就得有電動(dòng)勢(shì)，從而引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，然后采用讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案，自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，思考討論，教師引導(dǎo)找出規(guī)律的方法，使學(xué)生能夠深刻理解法拉第電磁感應(yīng)定律的建立過(guò)程。對(duì)于公式，讓學(xué)生自己根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，動(dòng)手推導(dǎo)，使學(xué)生深刻理解。課 時(shí) 教 學(xué) 流 程教師行為學(xué)生行為課堂變化及處理主要環(huán)節(jié)的效果通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察讓學(xué)生通過(guò)類比得出物理規(guī)律。認(rèn)

3、識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力培養(yǎng)學(xué)生的合作的能力進(jìn)一步讓學(xué)生理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的推導(dǎo)過(guò)程及其含義。導(dǎo)入新課：多媒體展示：?jiǎn)枺篴、b兩圖中，若電路是閉合的，有無(wú)電流？圖b中有電流時(shí)，哪一部分相當(dāng)于電源？教師：線圈既然是電源，就一定有電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)線圈的電阻即為電源的內(nèi)阻。問：圖b中，若電路不閉合，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出時(shí),有無(wú)電流？有無(wú)電動(dòng)勢(shì)？教師：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。提出問題：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)呢？新課教學(xué)：一、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素：教師引導(dǎo)：1請(qǐng)同學(xué)

4、們對(duì)影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素進(jìn)行猜想：2利用圖b裝置如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究如何比較感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??？如何控制磁通量變化量的大小和快慢？3請(qǐng)同學(xué)們利用手中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4請(qǐng)同學(xué)們交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來(lái)描述，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為?？梢园l(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路磁通量的變化率成正比，即E。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。二、法拉第電磁感應(yīng)定律教師：紐曼、韋伯在對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后，于1845年和1846年先后指出;1內(nèi)容：2師生共同推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律表達(dá)式

5、：設(shè)t1時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為1，t2時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為2，在時(shí)間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為多少？磁通量的變化率為多少？ 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式如何表示？在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)檎f(shuō)明：（1）（2）兩式計(jì)算時(shí)取絕對(duì)值。請(qǐng)同學(xué)們思考：磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率有何不同？練習(xí)：有一個(gè)1000匝的線圈，在0.4s內(nèi)通過(guò)它的磁通量從0.02Wb增加到0

6、.09Wb，求線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如果線圈的電阻是10，把一個(gè)阻值為990的電熱器連接在它兩端，通過(guò)電熱器的電流是多大？提出問題：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)例題：如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。強(qiáng)調(diào)在國(guó)際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），指v

7、與B的夾角。請(qǐng)同學(xué)們比較：公式E=n與E=BLvsin的區(qū)別與聯(lián)系練習(xí)2：當(dāng)航天飛機(jī)在環(huán)繞地球的軌道上飛行時(shí)，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機(jī)保持相對(duì)靜止，兩者用導(dǎo)電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進(jìn)行多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運(yùn)行。衛(wèi)星位于航天飛機(jī)正上方，它與航天飛機(jī)間的距離是20.5Km，衛(wèi)星所在位置的地磁場(chǎng)為，沿水平方向由南向北。如果航天飛機(jī)和衛(wèi)星的運(yùn)行速度是，求纜繩中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。四、反電動(dòng)勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？

8、教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。討論：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過(guò)大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？課堂小結(jié)： 請(qǐng)同學(xué)們對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)思考并回答：a圖中有電流，b圖中條形磁鐵插入或拔出時(shí)，有電流?；卮穑壕€圈相當(dāng)于電源.類比a、b兩圖回答：無(wú)電流，有電動(dòng)勢(shì)。猜想：與磁通量變化的大小有關(guān)與磁通量變化的快慢有關(guān)答：用電流表代替電阻，在閉合電路電阻一定時(shí)，由閉合電路歐姆定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流就越大，可用電流

9、表示數(shù)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。答：當(dāng)同一條形磁鐵從線圈上某位置開始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的變化量就相同。插入越快，磁通量變化就越快。兩同學(xué)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果：磁通量的變化量就相同，插入越快，電流表示數(shù)越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。說(shuō)明：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化量的大小無(wú)關(guān)，與磁通量變化的快慢有關(guān)。結(jié)論：磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。閱讀教材回答：閉合電路中感應(yīng)電動(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。推導(dǎo)：在時(shí)間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為=21，磁通量的變化率為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則E=kE=（1）E=n（2）（1）磁通量是穿過(guò)某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的

10、變化量=1-2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時(shí)間；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。（2）當(dāng)磁通量很大時(shí)，磁通量的變化量可能很小。同理，當(dāng)磁通量的變化量很大時(shí)，若經(jīng)歷的時(shí)間很長(zhǎng)，則磁通量的變化率也可能較小。（3）磁通量和磁通量的變化量的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wbs。（4）磁通量的變化量與電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小沒有必然關(guān)系，穿過(guò)電路的0是電路中存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的前提；而磁通量的變化率與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小相聯(lián)系，越大，電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，反之亦然。（5）磁通量的變化率，是-t圖象上某點(diǎn)切線的斜率。分析解答（略）解析：設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面

11、積的變化量為S=Lvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為=BS=BLvt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得E=BLv (3)解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv1=BLvsin（1）研究對(duì)象不同：E=n的研究對(duì)象是一個(gè)回路，而E=BLvsin研究對(duì)象是磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一段導(dǎo)體。（2）物理意義不同：E=n求得是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)t0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而E=BLvsin，如果v是某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則E也是該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v為平均速度，則E為平均感

12、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（3）E=n求得的電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì)為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。（4）E=BLvsin和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用EBLvsin求E比較方便；當(dāng)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，用E=求E比較方便。分析求解：（略）學(xué)生討論后發(fā)表見解。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。學(xué)生討論，發(fā)表見解。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。歸納總結(jié)：通過(guò)本節(jié)課的

13、學(xué)習(xí)，我們知道了：1什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的方法利用法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)線切割磁感線時(shí)： 課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)尾頁(yè)板書設(shè)計(jì)第四節(jié)：法拉第電磁感應(yīng)定律一、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素：方法：控制變量法結(jié)論：磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大二、法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(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。公式：E=（1）對(duì)n匝線圈E=n（2）三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvsin四、反電動(dòng)勢(shì)作業(yè)設(shè)計(jì)1關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的下列說(shuō)法中，正確的是（ ）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線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C線圈放在磁感

14、強(qiáng)度越強(qiáng)的地方，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大D線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大2單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示（ ）A線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D線圈中O至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V3金屬棒abc在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知ab=bc=0.1 m，a，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T，速度v=15 ms且垂直于ab方向，如圖所示，則a、b、c間的電勢(shì)差：Uab=_，Ubc=_，Uac=_課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)堂達(dá)標(biāo)測(cè)試題1、A、B兩個(gè)閉合電路，穿過(guò)A電路的磁通量由O增加到3&#

15、215;103Wb，穿過(guò)B電路的磁通量由5×103Wb增加到6×103Wb。則兩個(gè)電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) A和B的關(guān)系是（ ）（A）AB (B)A=B (C) AB (D) 無(wú)法確定2、如圖所示，用同樣規(guī)格的金屬絲制成單匝圓形線圈和單匝正方形線圈，彼此絕緣，兩線圈所處的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，則甲圖中兩線圈中感應(yīng)電流之比I圓：I方=_；乙圖中感應(yīng)電流之比I方：I圓=_。3. 如圖4所示，圓環(huán)a和圓環(huán)b半徑之比為21，兩環(huán)用同樣粗細(xì)的、同種材料的導(dǎo)線連成閉合回路，連接兩圓環(huán)電阻不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度變化率恒定，則在a環(huán)單獨(dú)置于磁場(chǎng)中和b環(huán)單獨(dú)置于磁場(chǎng)中兩種情況下，M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差之比為 A41B14C21D124. 如圖中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬桿在外力作用下，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿水平光滑導(dǎo)軌勻速運(yùn)動(dòng)，如果速度v不變，而將磁感強(qiáng)度由B增為2B。那么（其他電阻不計(jì)）（ ）（A）作用