人教版(新教材)高中物理選擇性必修2教學設計2：2 2 法拉第電磁感應定律教案

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE12.2法拉第電磁感應定律一、教學目標1.知識技能（1）知道感應電動勢的概念，會區(qū)分Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的物理意義。（2）理解法拉第電磁感應定律的內容和數(shù)學表達式，并能應用解答有關問題。（3）知道公式E=BLvsinθ的推導過程及適用條件，并能應用解答有關問題。2.過程與方法目標（1）教師通過類比法引入感應電動勢，通過演示實驗，指導學生觀察分析，總結規(guī)律。（2）學生積極思考認真比較，理解感應電動勢的存在，通過觀察實驗現(xiàn)象的分析討論，總結影響感應電動勢大小的因素。3.情感、態(tài)度、價值觀目標（1）通過學生之間的討論、交流與協(xié)作探究，培養(yǎng)學生之間的團隊合作精神。（2）讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，增進學生學習物理的情感。二、教學重點法拉第電磁感應定律的建立過程以及對公式、E=BLvsinθ的理解。三、教學難點（1）磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。（2）理解E=n是普遍意義的公式，計算結果是感應電動勢相對于Δt時間內的平均值，而E=Blv是特殊情況下的計算公式，計算結果一般是感應電動勢相對于速度v的瞬時值。對Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt物理意義的理解。四、教學過程復習1.產生感應電流的條件是什么？穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化2.什么是電磁感應現(xiàn)象？閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動，導體中就會產生電流的現(xiàn)象。3.導體中產生電流的條件是什么？1.導體形成回路2.導體中存在電位差新課學習1.感應電動勢電源能夠產生電動勢，那么在電磁感應現(xiàn)象中，產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。學生思考討論：如下圖所示的三個實驗中，分別是哪部分相當于電源？

圖1圖2圖3圖1中電源是導體棒AB，圖2中電源是螺線管B，圖3中電源也是螺線管B。學生思考討論：產生感應電流的閉合電路斷開，還有沒有感應電動勢？引導學生：電路斷開就相當于接入一個阻值無窮大的電阻，電流為零，但是依然有電動勢。教師總結：可見，感應電動勢才是電磁感應現(xiàn)象的本質，電磁感應現(xiàn)象重要的是看感應電動勢的有無。下面我們就來共同研究感應電動勢的大小跟哪些因素有關。學生探究活動：如何通過上圖所示的三個實驗來研究影響感應電動勢的大小因素呢？引導學生：對于閉合電路電阻是一定的，可以通過電流表指針偏轉的角度大小來確定電路中感應電流的大小，從而確定感應電動勢的大小。如何改變電路中電流的大?。繉W生設計的可能方案如下：（1）如圖1所示電路，通過改變導體棒做切割磁感線運動的速度大小，來研究影響感應電動勢大小的因素。（2）如圖2所示電路，通過改變條形磁鐵插入和拔出螺線管的速度大小，來研究影響感應電動勢大小的因素。（3）如圖3所示電路，通過改變滑動變阻器滑片移動的速度大小，來研究影響感應電動勢大小的因素。安排學生分組實驗(為了節(jié)省時間，可將學生分為三大組，每一大組只做上述方案中的一個實驗，每一大組適當?shù)姆譃閹讉€小組。做完實驗后由各組長上報實驗結果，然后由教師在提煉總結)。結論：（1）感應電動勢的大小，與導體棒切割磁感線的速度大小有關。速度越大，產生的感應電動勢越大。（2）感應電動勢的大小，與條形磁鐵插入或拔出螺線管的速度大小有關，速度越大，產生的感應電動勢越大。（3）感應電動勢的大小，與滑動變阻器滑片移動的速度大小有關。速度越大，產生的感應電動勢越大。學生思考討論：認真分析三個實驗及其結論，找出共同的規(guī)律。引導學生：產生感應電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。對于圖1所示實驗，磁場的磁感應強度不變，通過導體棒做切割磁感線的運動，改變了閉合電路的面積，從而改變穿過該電路的磁通量，從而產生了感應電動勢。導體棒運動越快，則回路面積變化也越快，使得磁通量的變化越快，而電流表指針偏轉角度越大，說明感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關。磁通量變化越快，感應電動勢越大。讓學生自己分析另外兩個實驗，總結結論共同規(guī)律：感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關。磁通量的變化快慢如何表示呢？(從數(shù)學角度定量的表示)設時刻t1時穿過閉合電路的磁通量為Φ1，時刻t2時穿過閉合電路的磁通量為Φ2，則在時間Δt＝t2－t1內磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的變化快慢可以用單位時間內磁通量的變化量來表示，也叫磁通量的變化率。(對于Φ、ΔΦ、和E，學生很難理解它們之間的關系的，教師可將Φ、ΔΦ、、E和v、Δv、、a類比起來，學生較容易接受。)2.法拉第電磁感應定律內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。表達式：Ｅ∝寫成等式形式，乘上比例系數(shù)k即Ｅ＝k單位：E(V)，Φ(Wb)，t(s）上式中的常數(shù)k等于多少呢？請同學們證明1V＝1Wb／s，則k＝1(〖提*示〗學生注意證明1V＝1Wb／s，實際上是證明V＝Wb／s，在證明的過程中注意導出單位是如何定義的，要把對應的公式聯(lián)系起來，這個證明對學生來說，難度較大，教師可根據(jù)情況適當〖提*示〗)。k=1，則可把上表達式寫成E=。學生思考討論：上面討論的是閉合電路由單匝線圈構成的，設閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量的變化率都相同，那么整個線圈中的感應電動勢又如何表示？n匝線圈可以看成是由n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此整個線圈中的感應電動勢是單匝線圈的n倍，即E=n。3.導體棒切割磁感線的感應電動勢學生思考討論：如圖所示把矩形線框abcd放在磁感應強度為B的勻強磁場里，線框平面跟磁感線垂直。設線框可動部分ab的長度是Ｌ，以速度v向右運動，產生的感應電動勢怎么表示？圖4

圖5在Δt時間內可動部分由原來的位置ab移到a1b1，這時線框的面積變化量ΔS=LvΔt，穿過閉合電路的磁通量的變化量ΔΦ=BΔS=BLvΔt，代入公式E=中，得到E=BLv。對于上式的成立有什么條件限制嗎？(引導學生分析所設的物理過程的特殊性)上述物理過程所設磁場為勻強磁場，另外不難看出，磁感應強度方向、導體棒放置的方向和導體棒的運動方向是相互垂直的。所以其成立的條件是：(1)勻強磁場；(2)B、L、v相互垂直。學生思考討論：通常我們還會遇到如上圖5所示，導體棒垂直紙面放置，磁場豎直向下，導體棒運動方向與導體棒本身垂直，但與磁場方向有夾角θ。此時產生的感應電動勢又如何表示呢？我們知道，只有在導體棒做切割磁感線運動時，才產生感應電動勢，若導體棒平行磁感線運動，則不能產生感應電動勢。所以可將其速度分解為垂直磁感線的分量v1＝vsinθ和平行磁感線的分量v2＝vcosθ，后者不切割磁感線，不產生感應電動勢。前者切割磁感線，產生的