《电磁感应定律》教案

1、请你就《电磁感应定律》一节的内容用问题教学法或者探究教学法设计一个教案，并与同学一起分析与讨论其亮点与不足。课题法拉第电磁感应定律课型新课第几课时课时教学目标(三维)1．通过实验演示经历探究感应电动势的存在来理解电磁感应现象里感应电动势，并能判断其方向。2.通过对t、、的区别来体会这三个物理量的本质含义。3．在实验的基础上掌握法拉第电磁感应定律，并使学生体会在发现和认识物理规律中物理实验的重要作用，培养学生在物理实验中仔细观察和认真思考的能力。4.经历由t推导sinBLv的过程，让学生再次体会感应电动势的产生条件，从而加深学生对感应电动势物理本质的理解教学重点与难点重点：法拉第电磁感应定律的建立和理解难点：tnE和E=BLvsinθ的区别和联系教学方法与手段实验法问题法类比法使用教材构想法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。前面几节是从感应电流的角度来认识电磁感应现象的，这节课以感应电流为引子，在此进一步深入到感应电动势来理解电磁感应现象，所以，在引课时通过一个例题引入，从而让学生认识到有电流就得有电动势，从而引入感应电动势的概念，然后采用让学生自己设计方案，自己动手做实验，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。对于公式，让学生自己根据法拉第电磁感应定律，动手推导，使学生深刻理解。教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节的效果导入新课：多媒体展示：问：a、b两图中，若电路是闭合的，有无电流？图b中有电流时，哪一部分相当于电源？教师：线圈既然是电源，就一定有电动势，同时线圈的电阻即为电源的内阻。问：图b中，若电路不闭合，当条形磁铁插入或拔出时,有无电流？有无电动势？教师：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。提出问题：感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？新课教学：一、探究影响感应电动势大小的因素：教师引导：1．请同学们对影响感应电动势大小的因素进行猜想：2．利用图b装置如何进行实验探究①如何比较感应电动势的大小？②如何控制磁通量变化量的大小和快慢？思考并回答：a图中有电流，b图中条形磁铁插入或拔出时，有电流。回答：线圈相当于电源.类比a、b两图回答：无电流，有电动势。猜想：①与磁通量变化的大小有关②与磁通量变化的快慢有关答：用电流表代替电阻，在闭合电路电阻一定时，由闭合电路欧姆定律可知，感应电动势越大，感应电流就越大，可用电流表示数表示感应电动势的大小。答：当同一条形磁铁从线圈上某位置开始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的变化量就相同。插入越快，磁通量变化就越快。通过实验观察让学生通过类比得出物理规律。认识电磁感应现象中产生感应电动势的本质培养学生设计实验的能力3．请同学们利用手中器材进行实验4．请同学们交流实验结果：教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为t。可以发现，t越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝t。这就是法拉第电磁感应定律。二、法拉第电磁感应定律教师：纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出;1．内容：2．师生共同推导法拉第电磁感应定律表达式：设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2－t1内磁通量的变化量为多少？磁通量的变化率为多少？感应电动势的表达式如何表示？在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为说明：（1）（2）两式计算时取绝对值。请同学们思考：磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量的变化率t有何不同？两同学合作进行实验交流实验结果：磁通量的变化量就相同，插入越快，电流表示数越大，感应电动势越大。说明：感应电动势的大小与磁通量的变化量的大小无关，与磁通量变化的快慢有关。结论：磁通量变化越快，感应电动势越大。阅读教材回答：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。推导：在时间Δt=t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为t感应电动势为E，则E=ktE=t（1）E=nt（2）（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的变化率t表示磁通量变化的快慢。（2）当磁通量很大时，磁通量的变化量△Φ可能很小。同理，当磁通量的变化量△Φ很大时，若经历的时间很长，则磁通量的变化率也可能较小。（3）磁通量Φ和磁通量的变化量△Φ的单位是Wb，磁通量变化率的单位是Wb／s。（4）磁通量的变化量△Φ与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的△Φ≠0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，t越大，电路培养学生的合作的能力进一步让学生理解感应电动势的推导过程及其含义。练习：有一个1000匝的线圈，在0.4s内通过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求①线圈的感应电动势②如果线圈的电阻是10Ω，把一个阻值为990Ω的电热器连接在它两端，通过电热器的电流是多大？提出问题：导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？三、导线切割磁感线时的感应电动势例题：如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面中的感应电动势越大，反之亦然。（5）磁通量的变化率t，是Φ-t图象上某点切线的斜率。分析解答（略）解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为ΔS=LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=BΔS=BLvΔt据法拉第电磁感应定律，得E=t=BLv(3)解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为E=BLv1=BLvsinθ（1）研究对象不同：E=nt的研究对象是一个回路，而E=BLvsinθ研究对象是磁场中运动的一段导体。（2）物理意义不同：E=nt求得是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt→0时，则E为瞬时感应电动势；而E=BLvsinθ，如果v是某时刻的瞬时速度，则E也是该时刻的瞬时感应电动势；若v为平均速度，则E为平均感应电动势。（3）E=nt求得的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动的公式计算吗？如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。请同学们比较：公式E=nt与E=BLvsinθ的区别与联系势不一定为零。（4）E=BLvsinθ和E=nt本质上是统一的。前者是后者的一种特殊情况。但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝BLvsinθ求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用E=t求E比较方便。分析求解：（略）学生讨论后发表见解。电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，阻碍线圈的转动。学生讨论，发表见解。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。归纳总结：通过本节课的学习，我们知道了：1．什么叫感应电动势2．计算感应电动势大小的方法①利用法拉第电磁感应定律Ent②导线切割磁感线时：sinEBLv