高中物理選修《法拉第電磁感應(yīng)定律》教學(xué)設(shè)計1

《法拉第電磁感應(yīng)定律》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能（1）知道感應(yīng)電動勢，及決定感應(yīng)電動勢大小的因素。（2）知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。（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）知道E=BLvsinθ如何推得。（5）會用解決問題。2．過程與方法（1）經(jīng)歷學(xué)生實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和探究能力。（2）通過推導(dǎo)導(dǎo)線切割磁感線時的感應(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．情感態(tài)度與價值觀（1）從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。（2）通過比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動勢的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生把握主要矛盾。二、教學(xué)重點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律。三、教學(xué)難點(diǎn)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別。四、教學(xué)方法實驗法、歸納法、類比法。五、教具準(zhǔn)備多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計、螺線管、磁鐵。六、教學(xué)過程（一）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。3．在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向？答：由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。（二）引入新課1．問題1：既然會判定感應(yīng)電流的方向，那么，怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢？答：既然有感應(yīng)電流，那么就一定存在感應(yīng)電動勢。只要能確定感應(yīng)電動勢的大小，根據(jù)歐姆定律就可以確定感應(yīng)電流了。2．問題2：如圖所示，在螺線管中插入一個條形磁鐵，問①在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中，該電路中是否都有電流？為什么？答：有，因磁通量有變化②有感應(yīng)電流，是誰充當(dāng)電源？答：由恒定電流中學(xué)習(xí)可知，對比可知左圖中的虛線框部分相當(dāng)于電源。③上圖中若電路是斷開的，有無感應(yīng)電流電流？有無感應(yīng)電動勢？答：電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。3．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是什么？答：回路中的磁通量發(fā)生變化。4．比較產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件你有什么發(fā)現(xiàn)？答：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動勢更有意義。（情感目標(biāo)）本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電動勢。（三）進(jìn)行新課1．探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素（1）探究目的：感應(yīng)電動勢大小跟什么因素有關(guān)？（學(xué)生猜測）（2）探究要求：①將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線管，記錄表針的最大擺幅。②迅速和緩慢移動導(dǎo)體棒，記錄表針的最大擺幅。③迅速和緩慢移動滑動變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線管，分別記錄表針的最大擺幅；（3）探究問題：問題1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？問題3：在實驗中，快速和慢速效果有什么相同和不同？（4）探究過程安排學(xué)生實驗。（能力培養(yǎng)）教師引導(dǎo)學(xué)生分析實驗，（課件展示）回答以上問題學(xué)生甲：穿過電路的Φ變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感。學(xué)生乙：由全電路歐姆定律知I=，當(dāng)電路中的總電阻一定時，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。學(xué)生丙：磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同?？梢姡袘?yīng)電動勢的大小跟磁通量變化和所用時間都有關(guān)，即與磁通量的變化率有關(guān)。把定義為磁通量的變化率。上面的實驗，我們可用磁通量的變化率來解釋：學(xué)生甲：實驗中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）時，大，I感大，E感大。實驗結(jié)論：電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)，磁通量的變化越快電動勢越大，磁通量的變化越慢電動勢越小。2．法拉第電磁感應(yīng)定律從上面的實驗我們可以發(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明：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E∝。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(dá)式）（課件展示）E=k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，（同學(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成E=設(shè)閉合電路是一個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)镋=N1．內(nèi)容：電動勢的大小與磁通量的變化率成正比。2．公式：ε=N3．定律的理解：（1）磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt。（2）感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率成正比。（3）感應(yīng)電動勢的方向由楞次定律來判斷。（4）感應(yīng)電動勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：當(dāng)ΔΦ＝ΔＢＳcosθ則ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ；當(dāng)ΔΦ＝ＢΔＳcosθ則ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ；當(dāng)ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)則ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt。4．特例——導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢用課件展示如圖所示電路，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？（課件展示）解析：設(shè)在Δt時間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)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這是導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢計算更簡捷公式，需要理解（1）B，L，V兩兩垂直；（2）導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度；（3）導(dǎo)線運(yùn)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）。問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)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？用課件展示如圖所示電路，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。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。5．公式比較與功率的兩個公式比較得出E=ΔΦ/Δt：求平均電動勢。E=BLV：v為瞬時值時求瞬時電動勢，v為平均值時求平均電動勢。七、課堂小結(jié)1．讓學(xué)生概括總結(jié)