高中物理人教版2第四章電磁感應4法拉第電磁感應定律

法拉第電磁感應定律

【設計思路】法拉第電磁感應定律是電磁學的核心內(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，又是后面學習交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。它既是本章的教學重點，也是教學難點。在這節(jié)課之前學生已經(jīng)掌握了磁通量的概念，并知道電磁感應現(xiàn)象是磁通量的變化引起的，熟悉產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象的幾個基本實驗。本節(jié)課的重點是探究法拉第電磁感應定律的定量關(guān)系。首先，在前面的基礎通過分組實驗上讓學生切身體驗并歸納感應電動勢的大小與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學生動手操作能力和觀察、分析能力。然后，設計了一個定量探究感應電動勢與磁通量變化量、變化時間以及線圈匝數(shù)關(guān)系的實驗，使學生能夠深刻理解法拉第電磁感應定律，理解磁通量變化率的概念。整堂課由引入實驗提出問題，到通過分組實驗的觀察分析提出猜想，最后設計定量實驗探究并得出規(guī)律。讓學生體會科學探究過程，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度?！窘虒W目標】（一）知識與技能

1．理解電磁感應現(xiàn)象中感應電動勢的存在；

2．知道影響感應電動勢大小的因素有哪些；3．理解法拉第電磁感應定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式，并能應用解答有關(guān)問題。（二）能力與方法通過學生分組實驗，培養(yǎng)學生的動手操作能力，觀察、分析、總結(jié)規(guī)律的能力，以及團結(jié)協(xié)作能力。（三）情感、態(tài)度、價值觀1．通過對實驗現(xiàn)象的觀察、試探、分析、概括與感應電動勢的大小有關(guān)的因素，讓學生體會科學探究過程，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。2．讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，并了解物理文化背景，增進學生學習物理的情感?！窘虒W重點與難點】重點：探究法拉第電磁感應定律的定量關(guān)系以及對公式

的理解。難點：探究法拉第電磁感應定律的定量關(guān)系【教學資源】規(guī)格相同的兩臺發(fā)電機，規(guī)格各異的線圈若干，條形磁鐵，靈敏電流計，導線若干，自制電磁感應定律實驗儀，自制拳擊測速儀等

【教學過程】

教學進程教師活動學生活動設計意圖[環(huán)節(jié)1]引入新課

教師組織學生進行趣味比賽。兩臺外形完全相同的發(fā)電機均外接相同的燈泡，一男一女兩位同學同時操作兩臺發(fā)電機，比較誰的燈泡更亮，獲勝者予以鼓勵。(設計好發(fā)電機磁鐵磁性強度使女生的燈泡比男生的亮)學生積極參與比賽，其他同學仔細觀察并思考現(xiàn)象的原因。培養(yǎng)學生觀察能力，男女生的對比與經(jīng)驗相違背，激發(fā)學生的興趣。燈泡的亮度間接的反應了電源電動勢的大小。提出概念：感應電動勢。引發(fā)學生思考：感應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。引導學生分析現(xiàn)象的本質(zhì)，培養(yǎng)學生對實驗現(xiàn)象的分析能力。[環(huán)節(jié)2]進行新課

階段1：猜想感應電動勢的大小與哪些因素有關(guān)？

激勵學生大膽的提出猜想，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)團結(jié)協(xié)作能力及嚴謹科學態(tài)度。組織、指導學生進行分組實驗，驗證并補充自己的猜想。利用所給的實驗器材設計一個實驗方案，運用電磁感應現(xiàn)象使得電表的指針偏轉(zhuǎn)盡可能的大。通過實驗的試探、觀察，總結(jié)出影響感應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電動勢大小的定性關(guān)系。積極動手操作實驗，通過不斷的試探、觀察，總結(jié)規(guī)律，完成學生探究卡片。讓各組學生分別展示自己的研究成果，與全班同學分享。教師將各組的結(jié)果相互補充，引導學生分析現(xiàn)象本質(zhì)，提出影響感應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介紹本組的探究結(jié)果。吸納其他組的意見，完善實驗結(jié)果。

階段2：探究感應電動勢的大小與三個因素之間的定量關(guān)系

提問：探究感應電動勢的大小與各因素間的關(guān)系應采用什么方法?；卮穑嚎刂谱兞糠?，比如探究感應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，學生已非常熟悉，所以此環(huán)節(jié)應放給學生，讓學生充分發(fā)表他們的觀點。引導學生應用控制變量法設計實驗方案。感應電動勢的大小，磁通量的變化量，磁通量的變化時間這三者的測量是該實驗的難點。第一，關(guān)于感應電動勢大小的測量。教師簡單介紹示波器測量感應電動勢大小的基本原理，并說明讀數(shù)特點，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。引導學生使用轉(zhuǎn)換法來測量。①回顧分組實驗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回顧分組實驗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，可認為磁鐵做勻速運動，運動時間與磁鐵運動速度成反比，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動。將速度測量轉(zhuǎn)化為高度測量。

集體聽講。

在教師的引導下回答問題。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)是教學的重點之一。意在讓學生經(jīng)歷實驗的設計過程。體會物理實驗測量中常用的轉(zhuǎn)換法。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。

展示實驗儀器，請同學上臺進行實驗操作并做指導。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，探究感應電動勢大小與磁通量變化時間之間的關(guān)系。第三步：引導學生理論分析感應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)，驗證感應電動勢大小與線圈匝數(shù)成正比。

觀看實驗過程，記錄實驗數(shù)據(jù)。理論上分析感應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。所以感應電動勢與匝數(shù)成正比階段3:實驗數(shù)據(jù)分析

階段4:實驗結(jié)論

利用表格和作圖的方法處理數(shù)據(jù)。第一步，將感應電動勢的大小與對應的磁鐵個數(shù)填入表格并作出E-N圖像，為一條過原點的直線，說明感應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，將感應電動勢的大小與對應的磁鐵下落高度填入表格并作出E-

圖像，為一條過原點的直線，說明感應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（

）

實驗結(jié)論：法拉第電磁感應定律：電路中感應電動勢的大小，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定律形成的歷史過程。1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，之后大量的科學家開始研究電磁感應現(xiàn)象，最早由紐曼、韋伯各自從理論上提出了感應電動勢的計算公式，之后法拉第通過精切的實驗驗證了這一規(guī)律。人們?yōu)榱思o念法拉第在電磁感應現(xiàn)象方面的突出貢獻，就用他的名字命名了這一定律。

集體聽講鞏固以前所學過的表格法和作圖法處理實驗數(shù)據(jù)的能力。

注重物理文化，重視科學與人文教育結(jié)合。

[環(huán)節(jié)3]呼應及拓展

教師：最后，我們用今天所學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)電機產(chǎn)生的感應電動勢更小呢？還是請剛才那位男生上來自己尋找答案。教師：法拉第電磁感應定律為電磁感應的運用提供了定量計算依據(jù)，電磁感應定律在生活中的運用十分的廣泛。展示拳擊測速儀，與學生共同參與游戲。

學生檢查發(fā)電機磁鐵磁性強弱，檢查線圈匝數(shù)大小……發(fā)現(xiàn)男生的發(fā)電機少一塊磁鐵。

學生上臺參與拳擊測速游戲。

通過對所學知識的運用，增進學生學習物理的情感。

[環(huán)節(jié)4]布置作業(yè)結(jié)課

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

在快樂的氣氛中，結(jié)束課堂教學情感上的互動有利于師生之間