第四節(jié)：法拉第電磁感應定律教案
【教學目標】
1、知識與技能：
（1）、知道感應電動勢,及決定感應電動勢大小的因素。
（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定律的內容、數(shù)學表達式。
（4）、知道E=BLvsinθ如何推得。
（5）、會用 解決問題。
2、過程與方法
（1）、通過學生實驗，培養(yǎng)學生的動手能力和探究能力。
（2）、通過推導閉合電路，部分導線切割磁感線時的感應電動勢公式E=BLv，掌握運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)學生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。
（2）、通過比較感應電流、感應電動勢的特點，引導學生忽略次要矛盾、把握主要矛盾。
【教學重點】法拉第電磁感應定律。
【教學難點】感應電流與感應電動勢的產生條件的區(qū)別。
【教學方法】實驗法、歸納法、類比法
【教具準備】
多媒體、多媒體電腦、投影儀、檢流計、螺線管、磁鐵。
【教學過程】
一、復習提問：
1、在電磁感應現(xiàn)象中，產生感應電流的條件是什么？
答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產生感應電流。
2、恒定電流中學過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？
答：電路閉合，且這個電路中一定有電源。
3、在發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的情況下，用什么方法可以判定感應電流的方向？
答：由楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向。
二、引入新課
1、問題1：既然會判定感應電流的方向，那么，怎樣確定感應電流的強弱呢？
答：既然有感應電流，那么就一定存在感應電動勢．只要能確定感應電動勢的大小，根據(jù)閉合電路歐姆定律就可以確定感應電流大小了．
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，因為磁通量有變化
②、有感應電流,是誰充當電源?
答：由恒定電流中學習可知，對比可知左圖中的虛線框內線圈部分相當于電源。
③、上圖中若電路是斷開的，有無感應電流電流？有無感應電動勢？
答：電路斷開，肯定無電流，但仍有電動勢。
3、產生感應電動勢的條件是什么？
答：回路（不一定是閉合電路）中的磁通量發(fā)生變化．
4、比較產生感應電動勢的條件和產生感應電流的條件，你有什么發(fā)現(xiàn)？
答：在電磁感應現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢，但產生感應電流還需要電路閉合，因此研究感應電動勢比感應電流更有意義。（情感目標）
本節(jié)課我們就來一起探究感應電動勢
三、進行新課
（一）、探究影響感應電動勢大小的因素
（1）探究目的：感應電動勢大小跟什么因素有關？（學生猜測）
（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，電流表指針偏轉原因是什么？
問題2：電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系？
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
安排學生實驗。（能力培養(yǎng)）
教師引導學生分析實驗，（展示）回答以上問題
學生甲：穿過電路的Φ變化 產生E感 產生I感.
學生乙：由全電路歐姆定律知I= ，當電路中的總電阻一定時，E感越大，I越大，指針偏轉越大。
學生丙：磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。
可見，感應電動勢的大小跟磁通量變化和所用時間都有關，即與磁通量的變化率有關.
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。
實驗結論:電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關，磁通量的變化越快電動勢越大。磁通量的變化率越大，電動勢越大。
（二）、法拉第電磁感應定律
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定律。
（師生共同活動，推導法拉第電磁感應定律的表達式）（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，（同學們可以課下自己證明），則上式可寫成
E=
設閉合電路是一個N匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應電動勢變?yōu)?br>E=n
1.內容:電動勢的大小與磁通量的變化率成正比
2.公式:ε=n
3.定律的理解:
??⑴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
??⑵感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比
??⑶感應電動勢的方向由楞次定律來判斷
??⑷感應電動勢的不同表達式由磁通量的的因素決定：
??當ΔΦ＝ΔＢＳcosθ則ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ
??當ΔΦ＝ＢΔＳcosθ則ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ
??當ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)則ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt
注意： 為B.S之間的夾角。
4、特例——導線切割磁感線時的感應電動勢
用課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢？（課件展示）
解析：設在Δt時間內導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)法拉第電磁感應定律，得
E= =BLv
這是導線切割磁感線時的感應電動勢計算更簡捷公式，需要理解
（1）B,L,V兩兩垂直
（2）導線的長度L應為有效切割長度
（3）導線運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：當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應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體處于勻強磁場中，導體棒以v斜向切割磁感線，求產生的感應電動勢。
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，不產生感應電動勢。前者切割磁感線，產生的感應電動勢為
E=BLv1=BLvsinθ
強調：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
課堂練習：
例題1：下列說法正確的是（ D ）
A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產生的感應電動勢一定越大
B、線圈中的磁通量越大，線圈中產生的感應電動勢一定越大
C、線圈處在磁場越強的位置，線圈中產生的感應電動勢一定越大
D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產生的感應電動勢越大
例題2：一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0. 5s內穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應電動勢。
解：由電磁感應定律可得E=nΔΦ/Δt①
ΔΦ＝ ΔＢ×Ｓ②
由① ②聯(lián)立可得E=n ΔＢ×Ｓ/Δt
代如數(shù)值可得Ｅ＝1.6Ｖ
例題3、如圖所示，在磁感強度為0.1T的勻強磁場中有一個與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計，上面接一個長0.1m的可滑動的金屬絲ab，已知金屬絲質量為0.2g，電阻R＝0.2Ω，不計阻力，求金屬絲ab勻速下落時的速度。(4m／s)
??問1：將上題的框架豎直倒放，使框平面放成與水平成30°角，不計阻力，B垂直于框平面，求v ？
答案：(2m／s)
??問2：上題中若ab框間有摩擦阻力，且μ＝0.2，求v ？
答案：(1.3m／s)
??問3：若不計摩擦，而將B方向改為豎直向上，求v ？
答案：(2.67m／s)
??問4：若此時再加摩擦μ＝0.2，求v ？
答案：(1.6m／s)
??
【課堂小結】
1、讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。
2、認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。
3、讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。
【布置作業(yè)】選修3-2課本第16頁“思考與討論”
課后作業(yè)：第17頁1、2、3、5題
【課后反思】
讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總
結，然后請同學評價黑板上的小結內容。讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架,把書本知識轉化為自己的知識,讓學生有收獲成功感。
本節(jié)課,重點是理解法拉第電磁感應定律,不要過多的進行訓練,不能急于求成,應該循序漸進.


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