法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)

4.4法拉第電磁感覺(jué)定律——感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小昌吉市第四中學(xué)常志平【教課依照】人教版高中物理選修3－2第四章第四節(jié)【教課流程】1．感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)：創(chuàng)建問(wèn)題情形→設(shè)計(jì)問(wèn)題→遷徙類(lèi)比→回答以下問(wèn)題→定義看法．法拉第電磁感覺(jué)定律：創(chuàng)建問(wèn)題情形→提出問(wèn)題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→剖析與論證→溝通與評(píng)估→總結(jié)規(guī)律→規(guī)律應(yīng)用【教材剖析】本節(jié)是選修3－2模塊的一個(gè)二級(jí)主題“電磁感覺(jué)”的一節(jié)內(nèi)容（此外兩個(gè)二級(jí)主題分別是交變電流和傳感器）。本模塊的大多數(shù)內(nèi)容都要求經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)、研究與活動(dòng)來(lái)顯現(xiàn)。應(yīng)讓學(xué)生盡可能多的經(jīng)歷一些研究的過(guò)程，意會(huì)物理學(xué)研究的思想和方法。聯(lián)合這一要求，固然本節(jié)教材沒(méi)有安排實(shí)驗(yàn)，但是我以為在本節(jié)教課方案中依據(jù)教材前后內(nèi)容的承接關(guān)系及學(xué)生的認(rèn)知能力和特色，仍是以實(shí)驗(yàn)定性研究來(lái)打破重難點(diǎn)和落實(shí)三維目標(biāo)。因?yàn)楦咧须A段電磁感覺(jué)定律的定量實(shí)驗(yàn)很難達(dá)成，因此【新課程標(biāo)準(zhǔn)】沒(méi)有要求經(jīng)過(guò)定量實(shí)驗(yàn)來(lái)研究，但應(yīng)經(jīng)過(guò)定性的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生察看磁通量的變化快慢是影響感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的主要要素，進(jìn)而直接給出法拉第電磁感覺(jué)定律和公式。要修業(yè)生能應(yīng)用電磁感覺(jué)定律解說(shuō)一些生活和技術(shù)中的現(xiàn)象，要會(huì)應(yīng)用電磁感覺(jué)定律計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。就本節(jié)內(nèi)容而言，“法拉第電磁感覺(jué)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)和恒定電流有密切的聯(lián)系，又是學(xué)習(xí)溝通電、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、熱知識(shí)的綜合應(yīng)用中培育綜合剖析能力，又能全面表現(xiàn)能量守恒的看法。所以，它既是教課的要點(diǎn)，又是教課的難點(diǎn)。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的接受能力，教課中應(yīng)側(cè)重揭露法拉第電磁感覺(jué)定律及其公式E=n的成立過(guò)程、物理意義及應(yīng)用，（而公式E=BLv只作為法拉t第電磁感覺(jué)定律在特定條件下推導(dǎo)出的表達(dá)式．這樣做能夠讓學(xué)生在這節(jié)課的學(xué)習(xí)中分清主次，減少學(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?！緦W(xué)情剖析】此部分知識(shí)較抽象，而此刻學(xué)生的抽象思想能力還比較弱。所以在這節(jié)課的教課中，應(yīng)當(dāng)側(cè)重表現(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，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比、等效的手段和方法，來(lái)化難為簡(jiǎn)、順序漸進(jìn)，力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)指引、啟迪，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，力爭(zhēng)經(jīng)過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象啟迪同學(xué)們主動(dòng)起來(lái)，進(jìn)而活躍大腦，激發(fā)興趣，變被動(dòng)記憶為主動(dòng)認(rèn)知。【三維目標(biāo)】知識(shí)與技術(shù)：①知道感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的含義，能劃分磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率；②理解法拉第電磁感覺(jué)定律的內(nèi)容和表達(dá)式，會(huì)用法拉第電磁感覺(jué)定律解答有關(guān)問(wèn)題．過(guò)程與方法：①經(jīng)過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，定性剖析感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化快慢之間的關(guān)系。培育學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的控制能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)的察看能力；②經(jīng)過(guò)法拉第電磁感覺(jué)定律的成立，進(jìn)一步定量揭露電與磁的關(guān)系，培育學(xué)生類(lèi)比推理能力和經(jīng)過(guò)察看、實(shí)驗(yàn)找尋物理規(guī)律的能力；③使學(xué)生明確電磁感覺(jué)現(xiàn)象中的電路，經(jīng)過(guò)對(duì)公式E=n的理解，指引學(xué)生推導(dǎo)出E=BLv，t并學(xué)會(huì)初步的應(yīng)用，提升推理能力和綜合剖析能力。感情態(tài)度與價(jià)值觀：經(jīng)過(guò)介紹法拉第電磁感覺(jué)定律的成立過(guò)程，培育學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度、養(yǎng)成科學(xué)的研究方法?！窘陶n要點(diǎn)】法拉第電磁感覺(jué)定律的成立和理解【教課難點(diǎn)】1．磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的差別。2．理解E=n是廣泛意義的公式，計(jì)算結(jié)果是感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)于t時(shí)間內(nèi)的均勻值t【教課器具】。1．演示用的電流計(jì)，線(xiàn)圈，條形磁鐵，導(dǎo)線(xiàn)與海綿若干。2．多媒體大屏幕投影儀，自制的課件?！窘陶n方法】實(shí)驗(yàn)法、類(lèi)比法、等效法、剖析法、歸納總結(jié)【教課過(guò)程】本節(jié)課的教課過(guò)程在于要修業(yè)生掌握法拉第電磁感覺(jué)定律中的各個(gè)物理量的內(nèi)涵，要修業(yè)生理解并能運(yùn)用En。因?yàn)閷W(xué)生的剖析能力與抽象思想能力較弱，所以要運(yùn)用實(shí)驗(yàn)教課的方法來(lái)進(jìn)t行教課。經(jīng)過(guò)比較實(shí)驗(yàn)裝置的差別，指引學(xué)生得出同樣的原由，幫助學(xué)生理解感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的看法（如實(shí)驗(yàn)一）；經(jīng)過(guò)比較實(shí)驗(yàn)中個(gè)別要素的差別而惹起的變化，指引學(xué)生定性得出E與Δφ、t、n、t的關(guān)系，進(jìn)而為進(jìn)一步學(xué)習(xí)法拉第電磁感覺(jué)定律打下基礎(chǔ)（照實(shí)驗(yàn)二、三、四）。在教課過(guò)程運(yùn)用設(shè)計(jì)、察看與比較的手段，充分調(diào)換學(xué)生這個(gè)主體，使他們有激烈的興趣去思慮、去推理、去學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。1．感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)：老師活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)一，如圖（1）所示，在線(xiàn)圈中插入一個(gè)條形磁鐵，將圖圖<1>，圖<2>用投影儀顯現(xiàn)：aErG圖<1>圖<2>b教師指引：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)照?qǐng)D<1>，圖<2>發(fā)問(wèn)，圖<1>中的電源在哪里？用投影儀顯現(xiàn)圖<2>，啟迪學(xué)生回答：圖<1>中的線(xiàn)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)一同研究感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。此處的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，企圖為在講“感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)”這一看法時(shí)，經(jīng)過(guò)“設(shè)計(jì)問(wèn)題――推理”模式來(lái)進(jìn)行看法教課。以指引方式來(lái)復(fù)習(xí)閉合電路中電動(dòng)勢(shì)的看法，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)。閉合電路中供給電動(dòng)勢(shì)的裝置是電源。法拉第經(jīng)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)的電流叫感覺(jué)電流。固然回路中沒(méi)有電源，但依占有電流的條件可知必定有電動(dòng)勢(shì)，把在電磁感覺(jué)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就定義叫感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。2．研究影響感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小的要素：?jiǎn)栴}情形設(shè)置一：方才的實(shí)驗(yàn)中，磁鐵插入過(guò)程中，除了察看到電流的有無(wú)之外，你還察看到了電流大小有什么特色嗎？電流大小能說(shuō)明感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小嗎？是什么要素在起影響作用呢？做幾次試一試看！安排此處的內(nèi)容可激發(fā)學(xué)生研究感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小的影響要素的熱忱，因?yàn)槊黠@每次插入的速度不一樣時(shí)電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度其實(shí)不同樣。這里教師不要急于去說(shuō)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)這些是未知的卻能夠用簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)定性顯示的。有益于培育學(xué)生的研究熱忱和能力。學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)二，按圖<1>所示裝置將同樣的磁鐵以不一樣的速度從同一地點(diǎn)插入同一個(gè)線(xiàn)圈中，察看并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)狀況。教師追問(wèn)：看到了什么現(xiàn)象？說(shuō)了然什么？問(wèn)題情形設(shè)置二：利用學(xué)生已經(jīng)很熟習(xí)的控制變量思想，指引學(xué)生進(jìn)一步經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)定性研究，假如控制以同樣的速度插入，再用不一樣磁性的磁鐵試一試看！此處的設(shè)計(jì)在于培育學(xué)生謹(jǐn)慎的研究精神和尋根求源的思想質(zhì)量。學(xué)生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)三，按圖<3>所示裝置用磁性不一樣的條形磁鐵分別從同一地點(diǎn)以同樣的速度插入同一個(gè)線(xiàn)圈中，察看并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)狀況。教師追問(wèn)：兩次插入過(guò)程中磁通量變化能否同樣？所用時(shí)間能否同樣？看到了什么現(xiàn)象？說(shuō)了然什么？教師活動(dòng)：指引學(xué)生歸納，電流計(jì)的指針偏角大，說(shuō)明產(chǎn)生的電流大，而電流大的原由是電路中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大。實(shí)驗(yàn)（2）因?yàn)閮纱未┻^(guò)磁通量變化同樣，穿過(guò)越快，時(shí)間越短，產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大，即在ΔΦ同樣的狀況下，所需t小，產(chǎn)生的E越大；實(shí)驗(yàn)（3）兩種狀況所用時(shí)間同樣，但穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化不一樣，電流表的偏轉(zhuǎn)角不一樣，而產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小不一樣。說(shuō)明感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小還與磁通量的變化有關(guān)，即在t同樣的狀況下，ΔΦ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研究方法，可是學(xué)生的歸納能力還有限制性，并且不必定能依照教師的企圖去表述，這需要教師去聆聽(tīng)、去適合的有方向的點(diǎn)撥。不可以一揮而就，承辦取代。最后教師歸納指出：感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小仿佛與磁通量的變化量及變化所用的時(shí)間有關(guān)，二者的比值越大，感覺(jué)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)條形磁鐵從同一地點(diǎn)以同樣的速度插入匝數(shù)不一樣的線(xiàn)圈中，察看并比較電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)狀況。教師追問(wèn)：兩次穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化能否同樣？所用時(shí)間能否同樣？看到了什么現(xiàn)象？說(shuō)了然什么？師生互動(dòng)：磁通量變化同樣，時(shí)間同樣，匝數(shù)越多，指針的偏轉(zhuǎn)角越大，產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的企圖是對(duì)前面實(shí)驗(yàn)剖析的一種論證。以上現(xiàn)象的剖析與歸納都應(yīng)在教師的指引下，由學(xué)生主動(dòng)的察看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，剖析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納出有關(guān)的結(jié)論，切忌由教師解說(shuō)。教師歸納、歸納、總結(jié)學(xué)生的結(jié)論，使學(xué)生清楚思路。這個(gè)過(guò)程實(shí)質(zhì)是打破重難點(diǎn)落實(shí)三維目標(biāo)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)以上三組實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化量與時(shí)間之比越大，即磁通量的變化率越快時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)就越大。教師活動(dòng)：類(lèi)比速度、速度變化量和速度變化率的不一樣，重申感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的重要影響要素之一應(yīng)當(dāng)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(lèi)比的方法加以打破，既降低認(rèn)知難度，又表現(xiàn)了物理研究中類(lèi)比是一種常用的重要的研究方法，培育學(xué)生科學(xué)的方法觀。學(xué)生各樣能力的發(fā)展是和他們?cè)趯W(xué)習(xí)中的有關(guān)行為聯(lián)系在一同的。要發(fā)展某種能力，就一定經(jīng)歷有關(guān)的過(guò)程。所以這里安排的幾組實(shí)驗(yàn)，既是讓學(xué)生認(rèn)知法拉第電磁感覺(jué)規(guī)律的成立過(guò)程，更是為學(xué)生供給實(shí)驗(yàn)、察看、思慮、溝通的時(shí)機(jī)，以落實(shí)三維目標(biāo)中能力目標(biāo)和感情價(jià)值觀目標(biāo)。法拉第電磁感覺(jué)定律①內(nèi)容：電路中感覺(jué)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。②表達(dá)式：

E∝n

，E=Kn

，（取適合的單位得

K=1），則

E=nt

t

t教師活動(dòng)：E=n公式中的n是線(xiàn)圈的匝數(shù)，ΔΦ是磁通量的變化量，t是穿過(guò)閉合線(xiàn)圈t的時(shí)間。講堂練習(xí)1.一個(gè)100匝的線(xiàn)圈，在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從0.01Wb增添到0.09Wb。則線(xiàn)圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)是V（16V）2.有一個(gè)50匝的線(xiàn)圈，假如穿過(guò)它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，則感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)是V（25V）3.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（D）、線(xiàn)圈中磁通量變化越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)必定越大、線(xiàn)圈中的磁通量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)必定越大、線(xiàn)圈中磁通量變化得越快，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大如下圖，把矩形單匝線(xiàn)圈abcd放在磁感覺(jué)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線(xiàn)框平面和磁感線(xiàn)垂直。設(shè)線(xiàn)圈可動(dòng)部ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以速度v向右勻速平動(dòng)，當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到圖示虛線(xiàn)地點(diǎn)時(shí)，（1）ab運(yùn)動(dòng)t秒內(nèi)，回路中的磁通量的變化量怎樣表示？（2）在這段時(shí)間內(nèi)線(xiàn)框中產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)為多少？問(wèn)題研究：（啟迪學(xué)生推導(dǎo)）導(dǎo)體ab向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab棒切割磁感線(xiàn)，同時(shí)穿過(guò)abcd面的磁通量增添，線(xiàn)框中必定要產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。設(shè)經(jīng)過(guò)極短的時(shí)間t，導(dǎo)體

ab運(yùn)動(dòng)的距離為

v

t，穿過(guò)線(xiàn)框

abcd的磁通量的變化量為

BLv

t，線(xiàn)圈匝數(shù)

n=1，代入公式：E=nΔΦ/t中，獲得E=BLv。這里可用等效的思想幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)E=BLv，ab磁感覺(jué)強(qiáng)度不變，所以磁通量發(fā)生變化。

棒向右運(yùn)動(dòng)，等效于

abcd

面積增大，而磁場(chǎng)的5.一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線(xiàn)圈垂直磁場(chǎng)擱置，在1s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增添到9T。求線(xiàn)圈中的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。解：由電磁感覺(jué)定律可得E=nΔΦ/t①ΔΦ＝Ｂ×Ｓ②由①②聯(lián)立可得E=nＢ×Ｓ/t代如數(shù)值可得Ｅ＝8Ｖ6.有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如下圖，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在0.01V、經(jīng)過(guò)金屬環(huán)的電流0.1A5.【講堂小結(jié)】

t1－t2

時(shí)間內(nèi)金