《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案

第三屆全國教學(xué)中的互聯(lián)網(wǎng)搜索《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案江西省南昌市第三中學(xué)物理組王文英一、教案背景本教案是人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理選修3-2》第四章電磁感應(yīng)第四節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》?！斗ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律》是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，其重要性可以與“牛頓運動定律”對于動力學(xué)的重要性相媲美。二、教材分析本章前三節(jié)內(nèi)容是從感應(yīng)電流的角度來認(rèn)識電磁感應(yīng)現(xiàn)象，本節(jié)是延續(xù)感應(yīng)電流進一步深入理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象本質(zhì)，首先建立感應(yīng)電動勢概念；其次通過對實驗的定性分析，研究“決定感應(yīng)電動勢大小的因素”，這樣處理教材是力圖通過這一物理規(guī)律的教學(xué)，充分體現(xiàn)人類認(rèn)識事物的一種真實圖景，因此分析了很多間接的實驗事實后“悟出”和“直接歸納”得出法拉第電磁感應(yīng)定律；再次本教案利用新課程改革的理念，嘗試?yán)脗鞲衅鬟M行定量實驗探究和驗證法拉第電磁感應(yīng)定律；最后再利用法拉第電磁感應(yīng)定律對“導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動勢”和“反電動勢”這兩個特殊情況進行分析。本節(jié)的重點是法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和應(yīng)用，難點是對磁通量的變化與變化率的理解。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能①知道什么是感應(yīng)電動勢,知道感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別；②知道磁通量變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別、、；③理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達式；④知道E=BLvsinθ的推導(dǎo)過程；⑤會用和解決問題。2、過程與方法①通過分析推理，利用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)導(dǎo)體棒切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢表達式，認(rèn)識科學(xué)探究方法的多樣性。②經(jīng)歷感應(yīng)電動勢公式的表述，體驗數(shù)學(xué)方法在物理研究中的重要作用。3、情感態(tài)度與價值觀感悟從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題的方法和找出共性與個性的辯證唯物主義思想。四、教學(xué)方法及教具教學(xué)方法：演示實驗和定量實驗探究法、歸納法、類比法教具：多媒體、課件、靈敏電流計若干、螺線管和匝數(shù)可變的線圈若干、條形磁鐵若干、導(dǎo)線若干、方形線圈兩個、數(shù)字化實驗儀器(電壓傳感器、數(shù)據(jù)采集器)、干電池式手電筒、手壓式自發(fā)電環(huán)保手電筒、六節(jié)干電池、小型電動機。五、教學(xué)過程[導(dǎo)入新課]師：拿出日常生活中干電池式手電筒和手壓式自發(fā)電環(huán)保手電筒（如右圖），演示手壓式自發(fā)電環(huán)保手電筒發(fā)電過程，同時和干電池式手電筒進行對比。師：復(fù)習(xí)提問：1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。2、恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？答：電路閉合，且這個電路中就一定有電源。（通過類比讓學(xué)生從現(xiàn)象到本質(zhì)，抽象總結(jié)得出感應(yīng)電動勢概念）生：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。師：（進一步總結(jié)得出：回路不閉合時無電流產(chǎn)生但有電動勢產(chǎn)生的本質(zhì)）自然過渡到新課教學(xué)[新課教學(xué)](課件)1感應(yīng)電動勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。①不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中必產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，有感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的導(dǎo)體相當(dāng)于電源③感應(yīng)電流的大小遵循閉合電歐姆定律（通過右圖讓學(xué)生清晰認(rèn)識和鞏固深化感應(yīng)電動勢這個新概念）師：那么感應(yīng)電動勢的大小由什么決定呢？請同學(xué)們回顧一下上一節(jié)課探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的幾個實驗，從實驗中我們來探討感應(yīng)電動勢的大小決定因素。師做演示實驗（右圖），學(xué)生觀察實驗并進行猜想感應(yīng)電動勢大小跟什么因素有關(guān)，然后根據(jù)猜想設(shè)計如何用控制變量法進行學(xué)生分組實驗，然后由學(xué)生設(shè)計如下實驗記錄表格：磁鐵初末位置相同且線圈匝數(shù)相同磁通量變化電流表指針偏轉(zhuǎn)程度表感應(yīng)電動勢大小磁通量變化率一根磁鐵快速插入一根磁鐵慢速插入磁鐵初末位置相同且線圈匝數(shù)相同磁通量變化電流表指針偏轉(zhuǎn)程度表感應(yīng)電動勢大小磁通量變化率一根磁鐵同速插入兩根磁鐵同速插入一根磁鐵快速插入磁鐵初末位置相同且線圈匝數(shù)不同磁通量變化電流表指針偏轉(zhuǎn)程度表感應(yīng)電動勢大小磁通量變化率一根磁鐵同速插入線圈匝數(shù)為一根磁鐵快速插入線圈匝數(shù)為最后通過實驗結(jié)果分析找出感應(yīng)電動勢大小和哪些因素有關(guān)：感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)。然后教師通過右圖實驗對法拉第電磁感應(yīng)定律進行量化研究：(課件)由學(xué)生結(jié)合自己的定性分組實驗和教師的定量實驗總結(jié)得出結(jié)論。2.法拉第電磁感應(yīng)定律:電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即,這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。（師生共同活動，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達式）在國際單位制中，電動勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時間單位是秒（s），可以證明式中比例系數(shù)k=1，（課下學(xué)生證明），則上式可寫成設(shè)閉合電路是有n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當(dāng)于n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動勢變?yōu)?.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別:----是線圈在某一位置的磁通量--是說線圈從某一位置到另一位置的過程中磁通量的變化----磁通量的變化率是描寫磁通量變化快慢的物理量4、特例——導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(課件)如圖所示，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？解析：設(shè)在Δt時間內(nèi)導(dǎo)體棒由位置ab運動到a1b1，穿過閉合電路磁通量的變化量為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得問題：當(dāng)導(dǎo)體運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應(yīng)電動勢可用上面的公式計算嗎？解析：分解速度：垂直于磁感線的分量產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為和平行于磁感線的分量，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。強調(diào)：（1）B,L,V兩兩垂直，如果運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ需進行分解（2）導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度（3）導(dǎo)線運動方向和磁感線平行時，E=0（4）速度V為平均值（瞬時值），E就為平均值（瞬時值）5.反電動勢（課件展示電動機示意圖）師提出問題：換一個角度審視直流電動機，線圈在磁場中轉(zhuǎn)動切割了磁感線，產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢與電源電動勢是什么關(guān)系?是加強了電流還是削弱了電流？按如圖所示的電路，用導(dǎo)線把小電機、小電珠串聯(lián)（代替書上的電流表，增強可視性）與電源（6V）、開關(guān)連接起來，觀察小電珠亮度變化。實驗內(nèi)容設(shè)計：（1）電機正常轉(zhuǎn)動時，觀察小電珠亮度（2）當(dāng)電機轉(zhuǎn)動過程中受到阻力作用停止轉(zhuǎn)動時，觀察小電珠亮度明顯變亮實驗現(xiàn)象歸納：（1）電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢，其作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。（2）當(dāng)電機受到阻力而停止轉(zhuǎn)動時，沒有反電動勢，線圈電阻一般都很小電流明顯增大,小電珠亮度明顯變亮。（3）如果電動機因機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動線圈中電流會很大，電動機可能會燒毀，應(yīng)立即切斷電源進行檢查。6.課堂小結(jié)：（課件）7.課后作業(yè)：（自主設(shè)計配套作業(yè)）六、教學(xué)反思本節(jié)課貫徹新課程教學(xué)理念，使物理課堂教學(xué)成為充滿情趣的活動，使知識與技能、過程與方法以及情感、態(tài)度、價值觀三個維度有機結(jié)合。本節(jié)課的設(shè)計特點是從生活實際出發(fā)引出感應(yīng)電動勢概念，再到提出方案和措施探究感應(yīng)電動勢大小，實驗設(shè)計以學(xué)生自主活動、自主探究為主要教學(xué)方式，同時善