法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計

PAGEPAGE4《法拉第電磁感應(yīng)定律》教學(xué)設(shè)計【課題】法拉第電磁感應(yīng)定律【教材】人民教育出版社《物理》選修3-2第1章第四節(jié)【課型】新授課【課時】1課時【教材分析】內(nèi)容分析通過對教材的分析本節(jié)內(nèi)容兩個核心一個任務(wù)。兩個核心：首先通過實驗說明感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)；其次依據(jù)法拉第的實驗給出感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系,然后推導(dǎo)出切割磁感線的一般表達(dá)式。一個任務(wù)：建立起感應(yīng)電動勢這個概念。教材的地位和作用是本章前面三節(jié)的理論的數(shù)學(xué)化，對法拉第電磁感應(yīng)的準(zhǔn)確定量，是本章的核心要點。又與洛倫茲力有關(guān)，與安培力相聯(lián)系，是功能關(guān)系以及電動勢概念的實例。新舊教材的對比1.關(guān)于感應(yīng)電動勢以及電動勢的定義基本延續(xù)了舊課本的方式；2.不同在于提出反電動勢的概念，與新教材在恒定電流中提出電動勢定義方式相吻合，是未了理解電磁感應(yīng)過程中的功能關(guān)系。【學(xué)生學(xué)情分析】1.學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，知道了判斷感應(yīng)電流了方向，以及法拉第的探索歷程，本節(jié)學(xué)習(xí)感應(yīng)過程的定量問題。2.學(xué)生的障礙：對反電動勢的理解以及做功中的能量轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生混淆。【教學(xué)目標(biāo)】知識與能力理解感應(yīng)電動勢、反電動勢概念。理解感應(yīng)電動勢與磁通量變化率的關(guān)系。能夠由感應(yīng)電動勢定義方以及推導(dǎo)式求解感應(yīng)電動勢的大小。過程與方法通過類比和實驗探究，理解磁通量變化率。在“電動勢的大小”的實驗過程中，初步學(xué)會“科學(xué)猜想、設(shè)計實驗、分析驗證、歸納總結(jié)”的科學(xué)探究方法，提高動手操作能力和觀察分析能力。情感態(tài)度與價值觀通過自身的探究和交流接感受應(yīng)電動勢與磁通量變化率的關(guān)系。在“電動勢的大小”的實驗過程中，體會科學(xué)探究的過程，體會成功的喜悅。【重點難點】本節(jié)重點：對感應(yīng)電動勢大小進(jìn)行試驗探究和電動勢大小的定量推導(dǎo)本節(jié)難點：對電磁感應(yīng)過程中功能關(guān)系的理解，以及反電動勢的理解【教法學(xué)法】教法：以指導(dǎo)學(xué)生實驗探究為主，講授法為輔學(xué)法：主動探究、互相協(xié)作、抽象提煉【教學(xué)準(zhǔn)備】靈敏電流計、線圈、條形磁鐵、導(dǎo)線若干【教學(xué)過程】教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一、新課引入多媒體展示：【提問】：a、b兩圖中，若電路是閉合的，有無電流？圖b中有電流時，哪一部分相當(dāng)于電源？【講解】：線圈既然是電源，就一定有電動勢，同時線圈的電阻即為電源的內(nèi)阻。【跟進(jìn)追問】：圖b中，若電路不閉合，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出時,有無電流？有無電動勢？【跟進(jìn)追問】：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的二、進(jìn)入新課（加固理解）【問題呈現(xiàn)】練習(xí)：有一個1000匝的線圈，在0.4s內(nèi)通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb，求①線圈的感應(yīng)電動勢②如果線圈的電阻是10Ω，把一個阻值為990Ω的電熱器連接在它兩端，通過電熱器的電流是多大？提出問題：導(dǎo)體切割磁感線時，感應(yīng)電動勢如何計算呢？二、進(jìn)入新課（深入探索）三、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢例題：如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab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？問題：當(dāng)導(dǎo)體的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？如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。［強(qiáng)調(diào)］在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v與B的夾角。請同學(xué)們比較：公式E=n與E=BLvsinθ的區(qū)別與聯(lián)系二、進(jìn)入新課（加固理解）【問題呈現(xiàn)】練習(xí)2：當(dāng)航天飛機(jī)在環(huán)繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機(jī)保持相對靜止，兩者用導(dǎo)電纜繩相連，這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進(jìn)行多種科學(xué)實驗。現(xiàn)有一顆繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運行。衛(wèi)星位于航天飛機(jī)正上方，它與航天飛機(jī)間的距離是20.5Km，衛(wèi)星所在位置的地磁場為，沿水平方向由南向北。如果航天飛機(jī)和衛(wèi)星的運行速度是，求纜繩中的感應(yīng)電動勢。二、進(jìn)入新課（探索原理）四、反電動勢【教師敘述】引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個電動勢是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？教師總結(jié)點評。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。討論：如果電動機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情況？這時應(yīng)采取什么措施？五、總結(jié)歸納課堂小結(jié)：

【引導(dǎo)歸納】請同學(xué)們對本節(jié)課的學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)【思考觀察】：a圖中有電流，b圖中條形磁鐵插入或拔出時，有電流?！净卮稹浚壕€圈相當(dāng)于電源.【思考】類比a、b兩圖回答：無電流，有電動勢。【猜想】①與磁通量變化的大小有關(guān)②與磁通量變化的快慢有關(guān)【回答】：用電流表代替電阻，在閉合電路電阻一定時，由閉合電路歐姆定律可知，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流就越大，可用電流表示數(shù)表示感應(yīng)電動勢的大小?！净卮稹浚寒?dāng)同一條形磁鐵從線圈上某位置開始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的變化量就相同。插入越快，磁通量變化就越快?！竞献魈接憽浚航涣鲗嶒灲Y(jié)果：磁通量的變化量就相同，插入越快，電流表示數(shù)越大，感應(yīng)電動勢越大。說明：感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化量的大小無關(guān)，與磁通量變化的快慢有關(guān)。結(jié)論：磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大?！鹃喿x思考】：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比?！驹囂健浚海涸跁r間Δt=t2－t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為感應(yīng)電動勢為E，則E=kE=（1）E=n（2）（1）磁通量Φ是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時間；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。（2）當(dāng)磁通量很大時，磁通量的變化量△Φ可能很小。同理，當(dāng)磁通量的變化量△Φ很大時，若經(jīng)歷的時間很長，則磁通量的變化率也可能較小。（3）磁通量Φ和磁通量的變化量△Φ的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wb／s。（4）磁通量的變化量△Φ與電路中感應(yīng)電動勢大小沒有必然關(guān)系，穿過電路的△Φ≠0是電路中存在感應(yīng)電動勢的前提；而磁通量的變化率與感應(yīng)電動勢的大小相聯(lián)系，越大，電路中的感應(yīng)電動勢越大，反之亦然。（5）磁通量的變化率，是Φ-t圖象上某點切線的斜率。分析解答（略）【探索體驗】：解析：設(shè)在Δt時間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面積的變化量為ΔS=LvΔt穿過閉合電路磁通量的變化量為ΔΦ=BΔS=BLvΔt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得E==BLv(3)解析：可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLv1=BLvsinθ（1）研究對象不同：E=n的研究對象是一個回路，而E=BLvsinθ研究對象是磁場中運動的一段導(dǎo)體。（2）物理意義不同：E=n求得是Δt時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，當(dāng)Δt→0時，則E為瞬時感應(yīng)電動勢；而E=BLvsinθ，如果v是某時刻的瞬時速度，則E也是該時刻的瞬時感應(yīng)電動勢；若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢。（3）E=n求得的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動勢。整個回路的電動勢為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢不一定為零。（4）E=BLvsinθ和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運動時，用E＝BLvsinθ求E比較方便；當(dāng)穿過電路的磁通量發(fā)生變化，用E=求E比較方便?！緵_突】：學(xué)生討論后發(fā)表見解。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢削弱了電源的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動?！居懻摪l(fā)表意見】：。電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會很大，電動機(jī)可能會燒毀。這時，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。歸納總結(jié)：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了：1．什么叫感應(yīng)電動勢2．計算感應(yīng)電動勢大小的方法①利用法拉第電磁感應(yīng)定律②導(dǎo)線切割磁感線時：通過實驗觀察讓學(xué)生通過類比得出物理規(guī)律。認(rèn)識電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的本質(zhì)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力培養(yǎng)學(xué)生的合作的能力進(jìn)一步讓學(xué)生理解感應(yīng)電動勢的推導(dǎo)過程及其含義。學(xué)生通過實踐體驗，挖掘出潛意識中的等效思想進(jìn)一步理解等效思想【板書設(shè)計】板書設(shè)計第四節(jié)：法拉第電磁感應(yīng)定律一、探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素：方法：控制變量法結(jié)論：磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大二、法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的