高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)4法拉第電磁感應(yīng)定律

法拉第電磁感應(yīng)定律

【設(shè)計(jì)思路】法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)的核心內(nèi)容。從知識發(fā)展來看，它既與電場、磁場和穩(wěn)恒電流有緊密聯(lián)系，又是后面學(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。它既是本章的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。在這節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)掌握了磁通量的概念，并知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象是磁通量的變化引起的，熟悉產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的幾個基本實(shí)驗(yàn)。本節(jié)課的重點(diǎn)是探究法拉第電磁感應(yīng)定律的定量關(guān)系。首先，在前面的基礎(chǔ)通過分組實(shí)驗(yàn)上讓學(xué)生切身體驗(yàn)并歸納感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力和觀察、分析能力。然后，設(shè)計(jì)了一個定量探究感應(yīng)電動勢與磁通量變化量、變化時間以及線圈匝數(shù)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠深刻理解法拉第電磁感應(yīng)定律，理解磁通量變化率的概念。整堂課由引入實(shí)驗(yàn)提出問題，到通過分組實(shí)驗(yàn)的觀察分析提出猜想，最后設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)探究并得出規(guī)律。讓學(xué)生體會科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度?！窘虒W(xué)目標(biāo)】（一）知識與技能

1．理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢的存在；

2．知道影響感應(yīng)電動勢大小的因素有哪些；3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式，并能應(yīng)用解答有關(guān)問題。（二）能力與方法通過學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，觀察、分析、總結(jié)規(guī)律的能力，以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。（三）情感、態(tài)度、價值觀1．通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、試探、分析、概括與感應(yīng)電動勢的大小有關(guān)的因素，讓學(xué)生體會科學(xué)探究過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。2．讓學(xué)生在探究過程中體驗(yàn)解決問題的成功喜悅，并了解物理文化背景，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)：探究法拉第電磁感應(yīng)定律的定量關(guān)系以及對公式

的理解。難點(diǎn)：探究法拉第電磁感應(yīng)定律的定量關(guān)系【教學(xué)資源】規(guī)格相同的兩臺發(fā)電機(jī)，規(guī)格各異的線圈若干，條形磁鐵，靈敏電流計(jì)，導(dǎo)線若干，自制電磁感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)儀，自制拳擊測速儀等

【教學(xué)過程】

教學(xué)進(jìn)程教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖[環(huán)節(jié)1]引入新課

教師組織學(xué)生進(jìn)行趣味比賽。兩臺外形完全相同的發(fā)電機(jī)均外接相同的燈泡，一男一女兩位同學(xué)同時操作兩臺發(fā)電機(jī)，比較誰的燈泡更亮，獲勝者予以鼓勵。(設(shè)計(jì)好發(fā)電機(jī)磁鐵磁性強(qiáng)度使女生的燈泡比男生的亮)學(xué)生積極參與比賽，其他同學(xué)仔細(xì)觀察并思考現(xiàn)象的原因。培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，男女生的對比與經(jīng)驗(yàn)相違背，激發(fā)學(xué)生的興趣。燈泡的亮度間接的反應(yīng)了電源電動勢的大小。提出概念：感應(yīng)電動勢。引發(fā)學(xué)生思考：感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)？集體聽講，并思考提出的問題。引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析能力。[環(huán)節(jié)2]進(jìn)行新課

階段1：猜想感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)？

激勵學(xué)生大膽的提出猜想，并予以鼓勵。踴躍發(fā)言，提出自己的想法

鍛煉動手能力，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力及嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。組織、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證并補(bǔ)充自己的猜想。利用所給的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案，運(yùn)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象使得電表的指針偏轉(zhuǎn)盡可能的大。通過實(shí)驗(yàn)的試探、觀察，總結(jié)出影響感應(yīng)電動勢的大小與哪些因素有關(guān)，說明理由，并歸納出各因素與感應(yīng)電動勢大小的定性關(guān)系。積極動手操作實(shí)驗(yàn)，通過不斷的試探、觀察，總結(jié)規(guī)律，完成學(xué)生探究卡片。讓各組學(xué)生分別展示自己的研究成果，與全班同學(xué)分享。教師將各組的結(jié)果相互補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象本質(zhì)，提出影響感應(yīng)電動勢大小的三個影響因素：①磁通量的變化量②磁通量的變化時間③線圈的匝數(shù)。各組派一代表向全班同學(xué)介紹本組的探究結(jié)果。吸納其他組的意見，完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

階段2：探究感應(yīng)電動勢的大小與三個因素之間的定量關(guān)系

提問：探究感應(yīng)電動勢的大小與各因素間的關(guān)系應(yīng)采用什么方法。回答：控制變量法，比如探究感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化量之間的關(guān)系時，控制磁通量變時間和線圈匝數(shù)不變。對于控制變量法，學(xué)生已非常熟悉，所以此環(huán)節(jié)應(yīng)放給學(xué)生，讓學(xué)生充分發(fā)表他們的觀點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。感應(yīng)電動勢的大小，磁通量的變化量，磁通量的變化時間這三者的測量是該實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)。第一，關(guān)于感應(yīng)電動勢大小的測量。教師簡單介紹示波器測量感應(yīng)電動勢大小的基本原理，并說明讀數(shù)特點(diǎn)，讀取的是某段時間內(nèi)的最大值。第二，關(guān)于磁通量變化量的測量。引導(dǎo)學(xué)生使用轉(zhuǎn)換法來測量。①回顧分組實(shí)驗(yàn)中是如何改變磁通量變化量的。②如何保證磁通量變化量的大小與磁鐵個數(shù)成正比。③將磁通量的變化量測量轉(zhuǎn)換為磁鐵個數(shù)的測量。第三，關(guān)于磁通量變化時間的測量。同樣使用轉(zhuǎn)換法。①回顧分組實(shí)驗(yàn)中是如何改變磁通量變化變化時間的。②研究過程選取極小一段時間，可認(rèn)為磁鐵做勻速運(yùn)動，運(yùn)動時間與磁鐵運(yùn)動速度成反比，將磁通量變化時間的的測量轉(zhuǎn)化為速度的測量。③讓磁鐵做自由落體運(yùn)動。將速度測量轉(zhuǎn)化為高度測量。

集體聽講。

在教師的引導(dǎo)下回答問題。①改變磁鐵的個數(shù)來控制磁通量的變化量。②保證每根磁鐵對磁通量的貢獻(xiàn)一樣，即每根磁鐵的磁性相同，每根磁鐵與線圈的相對位置相同。

回答問題。

①改變磁鐵的速度來控制磁通量的變化時間。

同時做好筆記：①

；②

。此環(huán)節(jié)是教學(xué)的重點(diǎn)之一。意在讓學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程。體會物理實(shí)驗(yàn)測量中常用的轉(zhuǎn)換法。讓學(xué)生在探究過程中體驗(yàn)解決問題的成功喜悅，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感。

展示實(shí)驗(yàn)儀器，請同學(xué)上臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作并做指導(dǎo)。第一步，控制線圈匝數(shù)與磁鐵下落高度不變，改變磁鐵的個數(shù)，探究感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化量之間的關(guān)系。第二步：控制磁鐵個數(shù)及線圈匝數(shù)不變，改變下落高度，探究感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化時間之間的關(guān)系。第三步：引導(dǎo)學(xué)生理論分析感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)之間的關(guān)系為正比關(guān)系，再控制下落高度和磁鐵個數(shù)不變，改變線圈匝數(shù)，驗(yàn)證感應(yīng)電動勢大小與線圈匝數(shù)成正比。

觀看實(shí)驗(yàn)過程，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。理論上分析感應(yīng)電動勢的大小與線圈匝數(shù)的關(guān)系。每匝線圈之間為串聯(lián)的關(guān)系，相當(dāng)于n個電源串聯(lián)，總電動勢等于各小電源電動勢之和，且每匝線圈電動勢相同。所以感應(yīng)電動勢與匝數(shù)成正比階段3:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

階段4:實(shí)驗(yàn)結(jié)論

利用表格和作圖的方法處理數(shù)據(jù)。第一步，將感應(yīng)電動勢的大小與對應(yīng)的磁鐵個數(shù)填入表格并作出E-N圖像，為一條過原點(diǎn)的直線，說明感應(yīng)電動勢的大小與磁鐵個數(shù)成正比，即與磁通量的變化量成正比，

第二步，將感應(yīng)電動勢的大小與對應(yīng)的磁鐵下落高度填入表格并作出E-

圖像，為一條過原點(diǎn)的直線，說明感應(yīng)電動勢的大小與磁鐵下落高度成正比，即與磁通量的變化時間成反比

。匝數(shù)關(guān)系上一步驟已得出正比關(guān)系。分析總結(jié)：對于每一匝線圈而言

寫成等式在國際單位制中k=1，所以提出概念：磁通量的變化率：磁通量的變化量與磁通量的變化時間的比值（

）

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。教師簡單介紹法拉第電磁感應(yīng)定律形成的歷史過程。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，之后大量的科學(xué)家開始研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，最早由紐曼、韋伯各自從理論上提出了感應(yīng)電動勢的計(jì)算公式，之后法拉第通過精切的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一規(guī)律。人們?yōu)榱思o(jì)念法拉第在電磁感應(yīng)現(xiàn)象方面的突出貢獻(xiàn)，就用他的名字命名了這一定律。

集體聽講鞏固以前所學(xué)過的表格法和作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。

注重物理文化，重視科學(xué)與人文教育結(jié)合。

[環(huán)節(jié)3]呼應(yīng)及拓展

教師：最后，我們用今天所學(xué)的知識回過頭來回答最開始所提出的問題，為什么男生的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢更小呢？還是請剛才那位男生上來自己尋找答案。教師：法拉第電磁感應(yīng)定律為電磁感應(yīng)的運(yùn)用提供了定量計(jì)算依據(jù)，電磁感應(yīng)定律在生活中的運(yùn)用十分的廣泛。展示拳擊測速儀，與學(xué)生共同參與游戲。

學(xué)生檢查發(fā)電機(jī)磁鐵磁性強(qiáng)弱，檢查線圈匝數(shù)大小……發(fā)現(xiàn)男生的發(fā)電機(jī)少一塊磁鐵。

學(xué)生上臺參與拳擊測速游戲。

通過對所學(xué)知識的運(yùn)用，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感。

[環(huán)節(jié)4]布置作業(yè)結(jié)課

鼓勵學(xué)生課后做個有心人，用所學(xué)的知識解釋身邊的生活現(xiàn)象。布置作業(yè)：證明直導(dǎo)線垂直切割勻強(qiáng)磁場磁感線時感應(yīng)電動勢的大小E=BLV?？傮w評價學(xué)生的課堂表現(xiàn)。感謝學(xué)生課堂的積極配合。

在快樂的氣氛中，結(jié)束課堂教學(xué)情感上的互動有利于師生之間