人教版高中物理選修3-2 法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)一、前期分析1、學(xué)習(xí)內(nèi)容分析法拉第電磁感應(yīng)定律選自“人民教育出版社”高中物理新課程選修3-2第一章電磁感應(yīng)第四節(jié)內(nèi)容。該節(jié)主要研究“決定感應(yīng)電動勢大小的因素”，提出了感應(yīng)電動勢的概念在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。并指出了感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比，即法拉第電磁感應(yīng)定律。電磁感應(yīng)定律與前面的電場、恒定電流和磁場聯(lián)系緊密，同時(shí)也是后面交流電、電磁振蕩和電磁波學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，在本章具有重要地位。2、學(xué)習(xí)者分析本節(jié)課的授課對象為高中二年級學(xué)生，對于“變化量”和“變化率”已有一定了解，且已學(xué)習(xí)了

2、感應(yīng)電流產(chǎn)生條件和楞次定律，對電磁感應(yīng)有了一定的了解。另一方面，該階段的學(xué)生有一定的知識類比、遷移能力以及主動探究問題的能力，對于新穎有趣的實(shí)驗(yàn)裝置，有較強(qiáng)的好奇心，對于未知的知識有較強(qiáng)的求知欲。3、教學(xué)重難點(diǎn)分析重點(diǎn)：對感應(yīng)電動勢概念的理解；法拉第電磁感應(yīng)定律的探究過程；難點(diǎn)：理解磁通量變化率。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1）能準(zhǔn)確說出感應(yīng)電動勢的概念,以及決定感應(yīng)電動勢大小的因素；（2）掌握磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能正確區(qū)別、；t（3）理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式；（4）會推導(dǎo)公式E=BLvcos；1/8（5）會用人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教

3、學(xué)設(shè)計(jì)Ent解決問題，掌握探究技能與應(yīng)用定律解決實(shí)際問題的能力。2、過程與方法（1）通過實(shí)驗(yàn)，在提升動手能力和探究能力的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識物理規(guī)律物理實(shí)驗(yàn)的重要性；（2）通過推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識探究問題的方法；（3）在分析反電動勢的過程中，提升仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考、辨析、質(zhì)疑的能力。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)對社會文明進(jìn)程的巨大推動作用，有將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識，勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。（2）了解并體會物理學(xué)對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注并思考與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問題，有可持續(xù)發(fā)展的意識，能在力所能及的范圍內(nèi)，為社會的可

4、持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。（3）在小組探究過程中取長補(bǔ)短、合作交流。三、教學(xué)過程1、發(fā)電地板，導(dǎo)入新課播放上?！鞍l(fā)電地板”相關(guān)新聞報(bào)道，向?qū)W生強(qiáng)調(diào)新聞中的“隨著人踩踏地板的頻率、力度發(fā)生發(fā)變化，廣場的大屏幕上時(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)當(dāng)前發(fā)電量和節(jié)能減排量”這句話，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)的感應(yīng)電流相關(guān)知識猜想“發(fā)電地板”的發(fā)電原理以及影響其發(fā)電功率的因素，但并不宣布答案，留下懸念，點(diǎn)明解決這類問題需要進(jìn)行“法拉第電磁感應(yīng)定律”的學(xué)習(xí)，導(dǎo)入新課。2/8人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)2、類比實(shí)驗(yàn)，引入概念請一位同學(xué)上臺使用導(dǎo)線把干電池和燈泡連成回路，燈泡被點(diǎn)亮，再請他搖動用線圈和磁鐵做成的手搖發(fā)電機(jī)，把小

5、燈泡點(diǎn)亮。然后向同學(xué)提問“這位同學(xué)先使用干電池，后又用線圈和磁鐵，都使燈泡亮了，那么這兩個(gè)現(xiàn)象可以說明什么呢？”然后將線圈、磁鐵與電壓表相連接，轉(zhuǎn)動手輪，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，再將電池與電壓表相連，電壓表指針偏轉(zhuǎn)，引領(lǐng)學(xué)生將兩者進(jìn)行類比，得出線圈和磁鐵在一定條件下可以相當(dāng)于電池，產(chǎn)生電動勢的結(jié)論，然后提出感應(yīng)電動勢的概念電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。圖1手搖發(fā)電機(jī)電壓表裝置實(shí)物圖再讓同學(xué)根據(jù)之前學(xué)習(xí)的感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，猜想感應(yīng)電動勢產(chǎn)生需要的條件，并比較感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的條件和感應(yīng)電流的不同只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，就可以產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而產(chǎn)生感應(yīng)電流需要閉合電路。3、對照實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)定律請

6、同學(xué)用不同的速度搖動手搖發(fā)電機(jī)，觀察電壓計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的情況，發(fā)現(xiàn)搖的速度越大，感應(yīng)電動勢越大。再播放利用朗威探究磁鐵運(yùn)動快慢和感應(yīng)電動勢大小關(guān)系的視頻，引導(dǎo)同學(xué)得到“感應(yīng)電動勢的大小和磁通量變化的快慢是有關(guān)的”的結(jié)論。然后講解磁通量的變化率的定義磁通量的變化量與時(shí)間的比值叫t做磁通量變化率，反應(yīng)了磁通量變化的快慢，并與高一時(shí)所學(xué)的速度與加速度進(jìn)3/8人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)行類比速度變化的快慢叫做加速度，磁通量變化的快慢叫做磁通量的變化率。速度的大小與加速度大小沒有直接關(guān)系，磁通量的大小與磁通量的變化率也沒有直接關(guān)系。在學(xué)生了解了磁通量變化率的概念以及完成實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，

7、講述法拉第等人通過精密的實(shí)驗(yàn)得到“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”這一結(jié)論，即法拉第電磁感應(yīng)定律，表達(dá)式為:Ek。在國際t單位制中，電動勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時(shí)間單位是秒（s），此時(shí)式中比例系數(shù)k=1，則上式可寫成E。設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線圈，t且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于N個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動勢變?yōu)镋N。t講解感應(yīng)電動勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：1）當(dāng)則t：2）當(dāng)則t。之后帶領(lǐng)同學(xué)鞏固判斷感應(yīng)電流方向的方法，然后講解判斷感應(yīng)電動勢方向的方法：楞次定律、安培定則等，并舉例說明在不同的狀態(tài)下，要利用不同的方法

8、判斷。4、典型例題，推導(dǎo)公式帶領(lǐng)學(xué)生回顧已學(xué)過的知識導(dǎo)線切割磁感線會產(chǎn)生感應(yīng)電流，然后讓學(xué)生根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在下面的例題的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢。（找一至兩位同學(xué)到黑板上做題目。）問題1：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？4/8人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)解析：設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為S=Lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=BS=BLvt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得EtBLv【注】（1）B,L,V兩兩垂直（2）導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有

9、效長度（3）導(dǎo)線運(yùn)動方向和磁感線平行時(shí)，E=0（4）速度V為平均值（瞬時(shí)值），E就為平均值（瞬時(shí)值）（5）感應(yīng)電動勢方向的判定：右手定則。vB在學(xué)生掌握導(dǎo)線切割磁感線基礎(chǔ)公式的基礎(chǔ)上，假設(shè)導(dǎo)體的運(yùn)動方向與磁感線方向有一個(gè)夾角，讓同學(xué)思考感應(yīng)電動勢是否還可以用上面的公式進(jìn)行計(jì)算，引領(lǐng)學(xué)生在此情境下進(jìn)行推導(dǎo)新的公式。（此時(shí)可類比力與物體運(yùn)動方向存在夾角時(shí)，力所做的功的求法）5、反電動勢，鞏固升華請學(xué)生觀看電動子轉(zhuǎn)子處于四種狀態(tài)的圖片，并向同學(xué)提問電動機(jī)通電后線圈的運(yùn)動方向如何判斷，帶領(lǐng)同學(xué)一起利用左手定則判斷線圈轉(zhuǎn)動時(shí)安培力的方向，再讓同學(xué)利用右手定則判斷線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢對于原有的電流有什么影

10、響感應(yīng)電動勢的方向與線圈中電流的方向相反，會削弱電源提供的電流，然后提出反電動勢的概念。5/8人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)圖2簡易電動機(jī)工作原理圖反電動勢對電動機(jī)工作有阻礙作用，因?yàn)樗妱訖C(jī)工作時(shí)會發(fā)生較大的損耗，但是這個(gè)阻礙作用會使得電動機(jī)的電流不會因?yàn)檫^大而燒毀線圈。如果沒有反電動勢的存在，若電動機(jī)出現(xiàn)被卡住等故障，線圈中流過很大的電流，就會發(fā)生危險(xiǎn)。因此，它是具有兩面性的。此處可以引導(dǎo)學(xué)生多角度全面看待問題。6、形成性評價(jià)【例題1】一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞一個(gè)固定軸做勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈處于如下圖所示位置時(shí)，它的：A.磁通量最大,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動勢最大B.

11、磁通量最小,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動勢最大C.磁通量最大,磁通量變化率最小,感應(yīng)電動勢最大D.磁通量最小,磁通量變化率最小,感應(yīng)電動勢最大【例題2】2010年上海世博會某國家館內(nèi)，有一“發(fā)電”地板，利用游人走過此處，踩踏地板發(fā)電。其原因是地板下有一發(fā)電裝置，如圖l所示，裝置的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)截面半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，緊固在與地板相連的塑料圓筒P6/8人教版高中物理選修3-2法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)上。磁場的磁感線沿半徑方向均勻分布，圖2為橫截面俯視圖。輕質(zhì)地板四角各連接有一個(gè)勁度系數(shù)為k的復(fù)位彈簧(圖中只畫出其中的兩個(gè))。當(dāng)?shù)匕迳舷峦颠\(yùn)動時(shí)，便能發(fā)電。若假設(shè)在1.5s內(nèi)，由于踩踏，線圈內(nèi)的磁通量從B變化為3B,在接下來的1s內(nèi)，線圈內(nèi)的磁通量又變?yōu)?B,請畫出發(fā)電地板產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小隨時(shí)間變化的圖像。【例題3】一導(dǎo)體棒長l=40cm，在磁感強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中作切割磁感線運(yùn)動，運(yùn)動的速度v=5.0ms，若速度方向與磁感線方向夾角=30，則（1）導(dǎo)體棒中感應(yīng)電動勢的大小為多少？（2）此導(dǎo)體棒在作切割磁感線運(yùn)動時(shí)，若速度大小不變，可能產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢為多