6.3法拉第电磁感应定律学案

1法拉第电磁感应定律学案【学习目标】（1）知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。（2）知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t。（3）理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。（4）知道E=BLvsinθ如何推得。（5）会用tnE解决问题。（6）经历探究实验，培养动手能力和探究能力。（7）通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。（8）通过比较感应电流、感应电动势的特点，把握主要矛盾。【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。【学习难点】电磁感应定律的理解与应用。【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、任务教学法、练习巩固【教学用具】多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。［课前预习］1.穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会有感应电流。闭合电路中有感应电流，电路中就一定有电动势。如果电路不闭合，虽然没有感应电流，但电动势仍然存在。在电磁感应现象中产生的电动势叫______________,产生感应电动势的那部分导体相当于___________.2．法拉第电磁感应定律告诉我们电路中产生感应电动势的大小跟_______成正比。若产生感应电动势的电路是一个有n匝的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小E=。3．直导线在匀强磁场中做切割磁感线的运动时，如果运动方向与磁感线垂直，那么导线中感应电动势的大小与、和三者都成正比。用公式表示为E=。如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一夹角θ，我们可以把速度分解为两个分量，垂直于磁感线的分量v1=vsinθ,另一个平行于磁感线的分量不切割磁感线，对感应电动势没有贡献。所以这种情况下的感应电动势为E=Blvsinθ。4．应该知道：用公式E=nΔΦ/Δt计算的感应电动势是平均电动势,只有在电动势不随时间变化的情况下平均电动势才等于瞬时电动势。用公式E=Blv计算电动势的时候，如果v是瞬时速度则电动势是瞬时值；如果v是平均速度则电动势是平均值。5.公式E=nΔΦ/Δt是计算感应电动势的普适公式，公式E=Blv则是前式的一个特例。【学习过程】一、温故知新：1.在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2.恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？3.在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？二、引入新课任务一问题引入：同学们，我们即将进入工厂作为一批新时代的技术工人，请同学们根据本堂课所学，为我们的公司设计一批能产生25V电压的发电机，我们应该如何设计？（思路：我们现在我们手头有如下器件可供选择，25匝的线圈，50匝的线圈，我们还需要能提供磁通量变化率为多少的旋转磁场，才能完成设计要求？0.5WB/S）1.问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？2.问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问①在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?②有感应电流,是谁充当电源?③上图中若电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？3.产生感应电动势的条件是什么？4.比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？带着任务本节课我们就来一起探究感应电动势三、进行新课（一）探究影响感应电动势大小的因素（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）（2）探究要求：①将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。②迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。③迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；（3）探究问题：问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？（4）探究过程安排学生实验。（操作技能培养）2（课件展示）回答以上问题，上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，t大，I感，e感。实验结论:电动势的大小与磁通量的变化的有关，磁通量的变化越电动势越大,磁通量的变化越电动势越小。（二）法拉第电磁感应定律从上面的实验我们可以发现，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：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比，即e∝t。这就是法拉第电磁感应定律。（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）（课件展示）e=kt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，则上式可写成e=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e=t1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比2.公式:e=Nt3.定律的理解:t来判断4.特例——导线切割磁感线时的感应电动势用课件展示如图所示电路，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？（课件展示）这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解（1）B,L,V两两（2）导线的长度L应为长度（3）导线运动方向和磁感线平行时，e=（4）速度V为平均值（瞬时值），e就为（）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的公式计算吗？用课件展示如图所示电路，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。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。例题2：见课本43例题2-15.公式比较两个公式比较得出e=ΔΦ/Δt：求平均电动势e=BLV：v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势课堂练习：判断题：1.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。（）2.磁通量减少得越快，感应电动势越大。()3.线圈中磁通量变化越大，感应电动势一定越大（）4.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大()5.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大（）下列说法正确的是（）A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大6．几个应该说明的问题．(1)在法拉第电磁感应定律中感应电动势e的大小不是跟磁通量Ф成正比，也不是3跟磁通量的变化量ΔФ成正比，而是跟磁通量的变化率成正比．(2)法拉第电磁感应定律反映的是在Δt一段时间内平均感应电动势．只有当Δt趋近于零时，才是即时值．(3)公式e=Blvsinθ中，当v取即时速度则e是即时值，当v取平均速度时，E是平均感应电动势．(4)当磁通量变化时，对于闭合电路一定有感应电流．若电路不闭合，则无感应电流，但仍然有感应电动势．(5)感应电动势就是电源电动势，是非静电力使电荷移动增加电势能的结果．电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小e和电路总电阻决定，符合欧姆定律．(三)课堂小结1．导体做切割磁感线运动时，感应电动势可由e=Blvsinθ确定．2．穿过电路的磁通量发生变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定率确定，即e=nt3.实验表明：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比，即e∝t。这就是法拉第电磁感应定律。