法拉第電磁感應定律教學設計

1、法拉第電磁感應定律教學設計法拉第電磁感應定律教學設計【課題】法拉第電磁感應定律【教材】人民教育出版社物理選修 3-2 第 1 章第四節(jié)【課型】新授課【課時】 1 課時【教材分析】內(nèi)容分析通過對教材的分析本節(jié)內(nèi)容兩個核心一個任務。兩個核心：首先通過實驗說明感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)；其次依據(jù)法拉第的實驗給出感應電動勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系 , 然后推導出切割磁感線的一般表達式。一個任務：建立起感應電動勢這個概念。教材的地位和作用是本章前面三節(jié)的理論的數(shù)學化，對法拉第電磁感應的準確定量，是本章的核心要點。又與洛倫茲力有關(guān)，與安培力相聯(lián)系，是功能關(guān)系以及電動勢概念的實例。新舊教材的對

2、比2關(guān)于感應電動勢以及電動勢的定義基本延續(xù)了舊課本的方式；不同在于提出反電動勢的概念，與新教材在恒定電流中提出電動勢定義方式相吻合，是未了理解電磁感應過程中的功能關(guān)系?！緦W生學情分析】學生已經(jīng)學習：產(chǎn)生感應電流的條件，知道了判斷感應電流了方向，以及法拉第的探索歷程，本節(jié)學習感應過程的定量問題。學生的障礙：對反電動勢的理解以及做功中的能量轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生混淆?！窘虒W目標】1、 知識與能力理解感應電動勢、反電動勢概念。理解感應電動勢與磁通量變化率的關(guān)系。能夠由感應電動勢定義方以及推導式求解感應電動勢的大小。2、 過程與方法通過類比和實驗探究，理解磁通量變化率。在“電動勢的大小” 的實驗過程中， 初步學會

3、“科學猜想、設計實驗、分析驗證、歸納總結(jié)”的科學探究方法，提高動手操作能力和觀察分析能力。33、 情感態(tài)度與價值觀通過自身的探究和交流接感受應電動勢與磁通量變化率的關(guān)系。在“電動勢的大小”的實驗過程中，體會科學探究的過程，體會成功的喜悅?！局攸c難點】本節(jié)重點：對感應電動勢大小進行試驗探究和電動勢大小的定量推導本節(jié)難點：對電磁感應過程中功能關(guān)系的理解，以及反電動勢的理解【教法學法】教法：以指導學生實驗探究為主，講授法為輔學法：主動探究、互相協(xié)作、抽象提煉【教學準備】1、 靈敏電流計、線圈、條形磁鐵、導線若干【教學過程】教師活動學生活動設計意圖4一、新課引入多媒體展示：【提問】：a、b 兩圖中，若

4、電路是閉合的，有無電流？圖 b 中有電流時，哪一部分相當于電源？【講解】：線圈既然是電源，就一定有電動勢，同時線圈的電阻即為電源的內(nèi)阻?！靖M追問】：圖 b 中，若電路不閉合，當條形磁鐵插入或拔出時,有無電流？有無電動勢？通過實驗觀察讓學生通過類比得出【思考觀察】： 物理規(guī)律。 a 圖中有電流， b 圖中條形磁鐵插入或拔出時，有電流。【回答】：線圈相當認識電磁感于電源 .應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電動勢的本質(zhì)【思考】類比 a、b 兩圖回答：無電流，有電動勢。5【跟進追問】：在電磁感應現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢。有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的【猜想】本質(zhì)。與

5、磁通量變化的提出問題：感應電大小有關(guān)動勢的大小跟哪些與磁通量變化的因素有關(guān)呢？快慢有關(guān)一、探究影響感應電 動 勢 大 小 的 因 【回答】：用電流表素：代替電阻，在閉合【引導】：電路電阻一定時，1請同學們對影響由閉合電路歐姆定感應電動勢大小的律可知，感應電動因素進行猜想：勢越大，感應電流就越大，可用電流2利用圖 b 裝置如表示數(shù)表示感應電何進行實驗探究動勢的大小。培養(yǎng)學生設計實驗的能力培養(yǎng)學生的合作的能力6如何比較感應電動勢的大??？【回答】：當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如何控制磁通量 同。插入越快，磁變化量的大小和快 通量變化就越快。慢

6、？進一步讓學生理解感應電動勢的推導過程及其含義?！竞献魈接憽浚航涣鲗嶒灲Y(jié)果：磁通量的變化量就3請同學們利用手相同，插入越快，中器材進行實驗 電流表示數(shù)越大，4請同學們交流實 感應電動勢越大。驗結(jié)果：說明：感應電動勢的大小與磁通量的變化量的大小無關(guān)，與磁通量變化 學生通過實的快慢有關(guān)。結(jié)論： 踐體驗 ，挖磁通量變化越快， 掘出潛意識7感應電動勢越大?！究偨Y(jié)】：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為?？梢詔發(fā)現(xiàn)，越大，E 感t越大，即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即 E

7、。這就是t法拉第電磁感應定【閱讀思考】：律。閉合電路中感應電二、進入新課（導動勢的大小，跟穿出概念）過這一電路的磁通中的等效思想進一步理解等效思想8二、法拉第電磁感量的變化率成正應定律比?！窘處煍⑹觥?：紐 【試探】：曼、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴在時間 t=t2t1 內(nèi)格分析后，于 1845磁通量的變化量為年和 1846年先后指 =21，磁出;通量的變化率為t1內(nèi)容：感應電動勢為 E，則E=k t【引導】 2師生共E=（1）同推導法拉第電磁t感應定律表達式：設 t1 時刻穿過回路的磁通量為 1， t2E=n（2）時刻穿過回路的磁t通量為 2，在時間t=t2t1 內(nèi)磁通量的變化量為多少？磁通

8、量的變化率為9多少？ 感應電動 （1）磁通量 是穿勢的表達式如何表 過某一面積的磁感示？線的條數(shù)；磁通量的變化量在國際單位制中， =1-2 表示磁通電動勢單位是伏量變化的多少，并V），磁通量單位 不涉及這種變化所是韋伯（ Wb ），時 經(jīng)歷的時間；磁通間單位是秒（ s）， 量的變化率t 表示可以證明式中比例磁通量變化的快系數(shù) k=1，（同學們慢。可 以 課 下 自 己 證 （2）當磁通量很大明），則上式可寫成 時，磁通量的變化量 可能很小。設閉合電路是一個同理，當磁通量的n 匝線圈，且穿過變化量 很大時，每匝線圈的磁通量若經(jīng)歷的時間很變化率都相同，這長，則磁通量的變時相當于 n 個單匝化率也可

9、能較小。線圈串聯(lián)而成，因（3）磁通量 和磁此感應電動勢變?yōu)橥康淖兓?說明：的單位是 Wb ，磁通（1）（2）兩式計算10時取絕對值。量變化率的單位是【跟進追問】：Wb s。磁通量 、磁通量 （4）磁通量的變化的變化量 、磁 量 與電路中感通量的變化率 有 應電動勢大小沒有t必然關(guān)系，穿過電何不同？路的 0 是電路中存在感應電動勢的前提；而磁通量的變化率與感應電動勢的大小相聯(lián)系，越大，電路t中的感應電動勢越大，反之亦然。（5）磁通量的變化率，是 -t 圖象上t某點切線的斜率。分析解答（略）1112二、進入新課（加固理解）【探索體驗】：【問題呈現(xiàn)】解析：設在t 時間練習：有一個 1000 內(nèi)導

10、體棒由原來的匝的線圈，在0.4s 位置運動到 a1b1，這內(nèi)通過它的磁通量時線框面積的變化從 0.02Wb 增加到 量為 S=Lv t0.09Wb，求穿過閉合電路磁通線圈的感應電動量的變化量為勢=BS=BLvt如果線圈的電阻 據(jù)法拉第電磁感應是 10，把一個阻 定律，得值為 990的電熱E= t =BLv(3)器連接在它兩端，通過電熱器的電流解析：可是多大？以 把 速提出問題：導體切割磁感線時，感應度 v 分解為兩個分電動勢如何計算量：垂直于磁感線呢？的分量 v1和=vsin二、進入新課（深入探索）三、導線切割磁感線時的感應電動勢例題：如圖所示電路，閉合電路一部分導體平行于磁感線的分量 v2=

11、vcos。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為E=BLv1=BLvsinab 處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab 的長度為 L，（1）研究對象不以速度 v 勻速切割同：E=n 的研究對磁感線，求產(chǎn)生的t感應電動勢？象是一個回路，而E=BLvsin 研究對象是磁場中運動的一段導體。13（2）物理意義不問題：當導體的運同：E=n 求得是 t動方向跟磁感線方t時間內(nèi)的平均感應向有一個夾角 ，電動勢，當t 0感應電動勢可用上時，則 E 為瞬時感面的公式計算嗎？應電動勢；而如圖所示電路，閉E=BLvsin，如果 v合電路的一部分導是某時刻的瞬時速體處于勻強磁場度，則

12、E 也是該時中，導體棒以 v 斜刻的瞬時感應電動向切割磁感線，求勢；若 v 為平均速產(chǎn)生的感應電動度，則 E 為平均感勢。應電動勢。（3） E=n求得的t強調(diào)在國電動勢是整個回路際單位制中，上式的感應電動勢，而中 B、L、v 的單位 不是回路中某部分分別是特斯拉（T ）、導體的電動勢。整米（ m ）、米每秒 個回路的電動勢為m/s），指 v 與 B 零，其回路中某段的夾角。導體的感應電動勢14請同學們比較：公不一定為零。式 E=n與 （4）E=BLvsin和tE=BLvsin的區(qū)別E=n 本質(zhì)上是統(tǒng)t與聯(lián)系一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當導體做切割磁感線運動時，用 EBLvsin求 E

13、比較方便；當穿過電路的磁通量發(fā)生變化，用 E=求 Et比較方便。15二、進入新課（加固理解）【問題呈現(xiàn)】練習 2：當航天飛機在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機保持相對靜止，兩者用導電纜繩相連，這種衛(wèi)【沖突】：星稱為繩系衛(wèi)星， 學生討論后發(fā)表見利用它可以進行多 解。種科學實驗。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生現(xiàn)有一顆繩系的感應電動勢削弱衛(wèi)星在地球赤道上了電源的電流，阻空沿東西方向運礙線圈的轉(zhuǎn)動。16行。衛(wèi)星位于航天飛機正上方，它與航天飛機間的距離是 20.5Km，衛(wèi)星所在位置的地磁場為B4.610 5 T ，沿水平方向由南向北。如果航天飛機和衛(wèi)星的運行速度是 7.6Km s ，求纜繩中的

14、感應電動勢。二、進入新課（探索原理）【討論發(fā)表意見】：。電動機停止轉(zhuǎn)動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一四、反電動勢般都很小，線圈中【教師敘述】電流會很大，電動引導學生討論教材機可能會燒毀。這圖 4.3-3 中，電動機 時，應立即切斷電線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生 源，進行檢查。感應電動勢。這個電動勢是加強了電 歸納總結(jié)：17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)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？教師總結(jié)點評。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。討論：如果電動機因機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情況？這時應采取什么措施？通過本節(jié)課的學習，我們知道了：1什么叫感應電動勢2計算感應電動勢大小的方法利用法拉第電磁感應定律Ent導線切割磁感線時： EBLv sin18五、總結(jié)歸納課堂小結(jié)：【引導歸納】請同學們對本節(jié)課的學習進行總結(jié)【板書設計】板書設計第四節(jié)：法拉第電磁感應定律一、探究影響感應電動勢大小的因素：方法：控制變量法結(jié)論：磁通量變化越快，