人教版高中物理選修32法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)課件

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法拉第電磁感覺(jué)定律講課方案

一、先期解析

1、學(xué)習(xí)內(nèi)容解析

《法拉第電磁感覺(jué)定律》選自“人民教育第一版社”高中物理新課程選修3-2

第一章《電磁感覺(jué)》第四節(jié)內(nèi)容。該節(jié)主要研究“決定感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小的要素”，

提出了感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的看法——在電磁感覺(jué)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。

并指出了感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比，即法拉第電

磁感覺(jué)定律。電磁感覺(jué)定律與前面的電場(chǎng)、恒定電流和磁場(chǎng)聯(lián)系親近，同時(shí)也是

后邊交流電、電磁振蕩和電磁波學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在本章?lián)碛兄匾匚弧?/p>

2、學(xué)習(xí)者解析

本節(jié)課的講課對(duì)象為高中二年級(jí)學(xué)生，對(duì)于“變化量”和“變化率”已有一

定認(rèn)識(shí)，且已學(xué)習(xí)了感覺(jué)電流產(chǎn)生條件和楞次定律，對(duì)電磁感覺(jué)有了必定的認(rèn)識(shí)。

另一方面，該階段的學(xué)生有必定的知識(shí)類比、遷徙能力以及主動(dòng)研究問(wèn)題的能力，

對(duì)于奇異風(fēng)趣的實(shí)驗(yàn)裝置，有較強(qiáng)的好奇心，對(duì)于未知的知識(shí)有較強(qiáng)的求知欲。

3、講課重難點(diǎn)解析

要點(diǎn)：對(duì)感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)看法的理解；法拉第電磁感覺(jué)定律的研究過(guò)程；

難點(diǎn)：理解磁通量變化率。

二、講課目標(biāo)

1、知識(shí)與技術(shù)

（1）能正確說(shuō)出感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的看法,以及決定感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)大小的要素；

（2）掌握磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能正確差別

Φ、ΔΦ、；t

（3）理解法拉第電磁感覺(jué)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；

（4）會(huì)推導(dǎo)公式E=BLvcosθ；

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En（5）會(huì)用t解決問(wèn)題，掌握研究技術(shù)與應(yīng)用定律解決實(shí)詰問(wèn)題的能

力。

2、過(guò)程與方法

（1）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，在提高著手能力和研究能力的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)物理規(guī)律

物理實(shí)驗(yàn)的重要性；

（2）經(jīng)過(guò)推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論

知識(shí)研究問(wèn)題的方法；

（3）在解析反電動(dòng)勢(shì)的過(guò)程中，提高認(rèn)真觀察、認(rèn)真思慮、辨析、思疑的

能力。

3、感神情度與價(jià)值觀

（1）認(rèn)識(shí)科學(xué)發(fā)現(xiàn)對(duì)社會(huì)文明進(jìn)度的巨大推進(jìn)作用，有將物理知識(shí)應(yīng)用于

生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)，勇于研究與平常生活相關(guān)的物理學(xué)識(shí)題。

（2）認(rèn)識(shí)并意會(huì)物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注并思慮與物理學(xué)相

關(guān)的熱門(mén)問(wèn)題，有可連續(xù)發(fā)展的意識(shí)，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會(huì)的可連續(xù)

發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

（3）在小組研究過(guò)程中揚(yáng)長(zhǎng)避短、合作交流。

三、講課過(guò)程

1、發(fā)電地板，導(dǎo)入新課

播放上海“發(fā)電地板”相關(guān)新聞報(bào)導(dǎo)，向?qū)W生重申新聞中的“跟著人踩踏地

板的頻率、力度發(fā)生發(fā)變化，廣場(chǎng)的大屏幕上不時(shí)現(xiàn)實(shí)當(dāng)前發(fā)電量和節(jié)能減排量”

這句話，指引學(xué)生依據(jù)以前所學(xué)的感覺(jué)電流相關(guān)知識(shí)猜想“發(fā)電地板”的發(fā)電原

理以及影響其發(fā)電功率的要素，但其實(shí)不宣告答案，留下懸念，點(diǎn)明解決這種問(wèn)題

需要進(jìn)行“法拉第電磁感覺(jué)定律”的學(xué)習(xí)，導(dǎo)入新課。

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2、類比實(shí)驗(yàn)，引入看法

請(qǐng)一位同學(xué)登臺(tái)使用導(dǎo)線把干電池和燈泡連成回路，燈泡被點(diǎn)亮，再請(qǐng)他搖

動(dòng)用線圈和磁鐵做成的手搖發(fā)電機(jī)，把小燈泡點(diǎn)亮。此后向同學(xué)發(fā)問(wèn)“這位同學(xué)

先使用干電池，后又用線圈和磁鐵，都使燈泡亮了，那么這兩個(gè)現(xiàn)象可以說(shuō)明什

么呢？”此后將線圈、磁鐵與電壓表相連接，轉(zhuǎn)著手輪，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，再將

電池與電壓表相連，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，引領(lǐng)學(xué)生將二者進(jìn)行類比，得出線圈和磁

鐵在必定條件下可以相當(dāng)于電池，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的結(jié)論，此后提出感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的概

念——電磁感覺(jué)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。

圖1手搖發(fā)電機(jī)電壓表裝置實(shí)物圖

再讓同學(xué)依據(jù)以前學(xué)習(xí)的感覺(jué)電流產(chǎn)生的條件，猜想感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生需要的條件，并比較感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件和感覺(jué)電流的不同樣——只需穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，就可以產(chǎn)生感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)，而產(chǎn)生感覺(jué)電流需要閉合電路。

3、比較實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)定律

請(qǐng)同學(xué)用不同樣的速度搖著手搖發(fā)電機(jī)，觀察電壓計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的狀況，發(fā)現(xiàn)搖

的速度越大，感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)越大。再播放利用朗威研究磁鐵運(yùn)動(dòng)快慢和感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)

大小關(guān)系的視頻，指引同學(xué)獲得“感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量變化的快慢是相關(guān)

的”的結(jié)論。

此后講解磁通量的變化率的定義——磁通量的變化量與時(shí)間的比值叫t

做磁通量變化率，反應(yīng)了磁通量變化的快慢，并與高一時(shí)所學(xué)的速度與加快度進(jìn)

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行類比——速度變化的快慢叫做加快度，磁通量變化的快慢叫做磁通量的變化

率。速度的大小與加快度大小沒(méi)有直接關(guān)系，磁通量的大小與磁通量的變化率也沒(méi)有直接關(guān)系。

在學(xué)生認(rèn)識(shí)了磁通量變化率的看法以及完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，表達(dá)法拉第等人

經(jīng)過(guò)精良的實(shí)驗(yàn)獲得“電路中感覺(jué)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”這一結(jié)論，即法拉第電磁感覺(jué)定律，表達(dá)式為:Ek。在國(guó)際t

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），

此時(shí)式中比率系數(shù)k=1，則上式可寫(xiě)成E。設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線圈，t且穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率都同樣，這時(shí)相當(dāng)于N個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)變成EN。t

講解感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的不同樣表達(dá)式由磁通量的的要素決定：

1）當(dāng)ΔΦ＝ＢＳ則ε＝ＢＳ／t：

2）當(dāng)ΔΦ＝ＢＳ則ε＝ＢＳ／t。

今后帶領(lǐng)同學(xué)牢固判斷感覺(jué)電流方向的方法，此后講解判斷感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)方向

的方法：楞次定律、安培定章等，并舉例說(shuō)明在不同樣的狀態(tài)下，要利用不同樣的方

法判斷。

4、典型例題，推導(dǎo)公式

帶領(lǐng)學(xué)生回顧已學(xué)過(guò)的知識(shí)——導(dǎo)線切割磁感線會(huì)產(chǎn)生感覺(jué)電流，此后讓學(xué)

生依據(jù)法拉第電磁感覺(jué)定律，在下邊的例題的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的

感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)。（找一至兩位同學(xué)到黑板上做題目。）

問(wèn)題1：閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感覺(jué)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)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)？

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解析：設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由本來(lái)的地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積

的變化量為S=Lvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為ΔΦ=BS=BLvt

據(jù)法拉第電磁感覺(jué)定律，得EBLv

t

【注】（1）B,L,V兩兩垂直

（2）導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度

（3）導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=0

（4）速度V為均勻值（瞬市價(jià)），E就為均勻值（瞬市價(jià)）

（5）感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷：右手定章。

θ

v

B

在學(xué)生掌握導(dǎo)線切割磁感線基礎(chǔ)公式的基礎(chǔ)上，假設(shè)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向與磁感

線方向有一個(gè)夾角θ，讓同學(xué)思慮感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)能否還可以用上邊的公式進(jìn)行計(jì)

算，引領(lǐng)學(xué)生在此情境下進(jìn)行推導(dǎo)新的公式。（此時(shí)可類比力與物體運(yùn)動(dòng)方向存

在夾角時(shí)，力所做的功的求法）

5、反電動(dòng)勢(shì)，牢固升華

請(qǐng)學(xué)生觀看電動(dòng)子轉(zhuǎn)子處于四種狀態(tài)的圖片，并向同學(xué)發(fā)問(wèn)電動(dòng)機(jī)通電后線

圈的運(yùn)動(dòng)方向如何判斷，帶領(lǐng)同學(xué)一起利用左手定章判斷線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)安培力的方

向，再讓同學(xué)利用右手定章判斷線圈產(chǎn)生的感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)對(duì)于原有的電流有什么影

響——感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反，會(huì)削弱電源供給的電流，然

后提出反電動(dòng)勢(shì)的看法。

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圖2簡(jiǎn)單電動(dòng)機(jī)工作原理圖

反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作有阻截作用，因?yàn)樗妱?dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)發(fā)生較大的損

耗，但是這個(gè)阻截作用會(huì)使得電動(dòng)機(jī)的電流不會(huì)因?yàn)檫^(guò)大而燒毀線圈。假如沒(méi)有

反電動(dòng)勢(shì)的存在，若電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)被卡住等故障，線圈中流過(guò)很大的電流，就會(huì)發(fā)

生危險(xiǎn)。所以，它是擁有兩面性的。此處可以指引學(xué)生多角度全面對(duì)待問(wèn)題。

6、形成性討論

【例題1】一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于以以以下圖所示地點(diǎn)時(shí)，它的：

A.磁通量最大,磁通量變化率最大,感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大

B.磁通量最小,磁通量變化率最大,感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大

C.磁通量最大,磁通量變化率最小,感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大

D.磁通量最小,磁通量變化率最小,感覺(jué)電動(dòng)勢(shì)最大

【例題2】2010年上海世博會(huì)某國(guó)家館內(nèi)，有一“發(fā)電”地板，利用游人走過(guò)此處，踩踏地板發(fā)電。其原由是地板下有一發(fā)電裝置，如圖l所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，緊固在與地板相連的塑料圓筒P

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上。磁的磁感沿半徑方向均勻分布，2橫截面俯。地板四角各接有一個(gè)度系數(shù)k的復(fù)位簧(中只畫(huà)出此中的兩個(gè))。當(dāng)?shù)匕迳舷聛?lái)回運(yùn)，便能。若假在1.5s內(nèi)，因?yàn)樘?，圈?nèi)的磁通量從B化3B,在接下來(lái)的1s內(nèi)，圈內(nèi)的磁通量又2B,畫(huà)出地板生的感的大小隨化的像。

【例3】一體棒l=40cm，在磁感度B=0.1T的勻磁中作切割磁感運(yùn)，運(yùn)的速度v=5.0m／s，若速度方向與磁感方向角β=30°，

（1）體棒中感的大小