《法拉第電磁感應(yīng)定律》設(shè)計(jì) 省賽一等獎(jiǎng)

《法拉第電磁感應(yīng)定律》教學(xué)設(shè)計(jì)【三維目標(biāo)】1．知識(shí)與技能(1)知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢。(2)知道磁通量的變化率的意義，并能區(qū)別、、。(3)理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。(4)會(huì)推導(dǎo)。(5)會(huì)用和解決問題。2．過程與方法通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢公式，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法。3．情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）從不同物理現(xiàn)象中找出感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。（2）了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。【重、難點(diǎn)】重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律。難點(diǎn)：(1)平均電動(dòng)勢與瞬時(shí)電動(dòng)勢區(qū)別。(2)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別?！窘虒W(xué)過程】新課引入教師活動(dòng)：如圖所示，在螺線管中插入一個(gè)條形磁鐵，問①在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,該電路中是否都有電流?為什么?學(xué)生：有，因磁通量有變化②有感應(yīng)電流,是誰充當(dāng)電源?學(xué)生：螺線管相當(dāng)于電源。③上圖中若在電流計(jì)處斷開，有無感應(yīng)電流電流，有無感應(yīng)電動(dòng)勢？學(xué)生：電路斷開，肯定無電流，但有電動(dòng)勢。教師活動(dòng)：像這樣在電磁感應(yīng)現(xiàn)像產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流，我們發(fā)電廠的電壓就是感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生的電流的就是感應(yīng)電流。從剛才的問題中我們發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是不同的，他們的條件分別是什么呢？學(xué)生：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件是磁通量發(fā)生變化，而要產(chǎn)生感應(yīng)電流必須同時(shí)滿足磁通量發(fā)生變化和電路閉合這兩個(gè)條件。教師活動(dòng)：在產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢之后，只要將電路連通就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以今天我們就來研究感應(yīng)電動(dòng)勢。2.新課教學(xué)探究活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)告訴我們，條形磁鐵插入或抽出螺線管的速度越快（演示實(shí)驗(yàn)），電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的也就越厲害，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也就越大；閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也就越大，這些現(xiàn)象都表明感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化的快慢有關(guān)。教師活動(dòng)：科學(xué)家的精確研究表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。那什么是磁通量的變化率呢，我們可我已和速度變化率做類比。從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻，速度由v1變?yōu)関2，那么這段時(shí)間內(nèi)速度變化率就是，也就是加速度的定義式。同樣的道理，從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻，穿過電路的磁通量由變?yōu)椋敲创磐康淖兓示褪?，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。在國際單位制中，電動(dòng)勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），對應(yīng)的k=1，則上式可寫成是單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。因此感應(yīng)電動(dòng)勢的單位應(yīng)該是什么呢？學(xué)生：伏（V），1V=1Wb/s。老師活動(dòng)：我們都知道，線圈一般都是有很多匝的，一個(gè)線圈由N匝繞成，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)N個(gè)單匝線圈是如何連接的呢，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢又如何表達(dá)？學(xué)生：N個(gè)單匝線圈是串連的。練習(xí)：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中放一電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌左端接有小燈泡，導(dǎo)軌間距為L,導(dǎo)軌上放一根接觸良好的導(dǎo)體棒（電阻不計(jì)），導(dǎo)體棒以速度v向右勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t,導(dǎo)體棒由O位置運(yùn)動(dòng)到P位置（已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）。小燈泡兩端的電壓為多少？解析：本題為單匝，所以教師活動(dòng)：當(dāng)與且時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為。如右圖所示，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一長為L的直導(dǎo)線與磁場垂直，以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E=BLv。如果該導(dǎo)線沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢多大？ 學(xué)生：如果該導(dǎo)線沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為0，沒有切割磁感線。教師活動(dòng)：如果運(yùn)動(dòng)方向與磁場夾角，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢又是怎樣的？學(xué)生：將速度v沿平行磁場和垂直磁場這兩個(gè)方向分解，由圖可看出沒有切割磁感線，只有在切割磁感線，所以感應(yīng)電動(dòng)勢為教師活動(dòng)：當(dāng)且時(shí)，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢為；當(dāng)導(dǎo)線與磁場垂直，但導(dǎo)線速度與磁場夾角時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為。對于和這兩個(gè)公式，我們要明白它們的使用條件是不同的，其中是普適的，所有情況都可以用，我們一般用來計(jì)算平均電動(dòng)勢；而只能用于導(dǎo)線切割磁感線，我們一般用來計(jì)算瞬時(shí)電動(dòng)勢。教師活動(dòng)：由公式我們知道，導(dǎo)線切割磁感線能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。那電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？學(xué)生：能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。教師活動(dòng)：那產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是與外加的電壓相加，促進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，還是與外加的電壓相消呢，如果是相加會(huì)有什么樣的結(jié)果？學(xué)生：應(yīng)該是相消。如果感應(yīng)電動(dòng)勢與外加電壓是相加關(guān)系的話，那在電動(dòng)機(jī)工作開始時(shí)加個(gè)外電壓，轉(zhuǎn)動(dòng)以后撤去外電壓，感應(yīng)電動(dòng)勢就會(huì)維持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這顯然是違背能量守恒定律的，所以應(yīng)該是相消的。教師活動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢總是阻礙電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的，與外加電壓是相反的，所以我們稱之為反電動(dòng)勢，下面請同學(xué)們閱讀課本反電動(dòng)勢相關(guān)內(nèi)容。小結(jié):本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量變化率成正比，不能說磁通量越大感應(yīng)電動(dòng)勢就越大，也不能說磁通量變化越多感應(yīng)電動(dòng)勢就越大，感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量變化的快慢成正比。另外我們學(xué)習(xí)了求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩種方式，要知道不同公式的使用方法與使用時(shí)機(jī)。練習(xí)：1.下列說法正確的是（）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)勢一定越大C.線圈處在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大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)勢越大2.一個(gè)匝數(shù)為100.面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。【板書