资源简介

2.2法拉第电磁感应定律 教学设计
课型 新授课 课时 1 主备人
教学目标 物理观念：知道感应电动势的定义 科学思维：通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式 科学探究：经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法 科学态度与责任：感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。
重点 法拉第电磁感应定律的建立和应用
难点 对磁通量，磁通量的变化量和磁通量变化率的理解； 导体杆不垂直切割产生电动势的计算。
核心知识 法拉第电磁感应定律、动生电动势
学情分析 法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。
教学内容及教师活动设计 学生活动设计 二次备课
环节一：新课引入 思考：影响感应电流大小的因素有哪些呢？ 播放演示视频 结论：感应电流大小与磁通量变化的快慢有关。 在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，插入的速度越快，产生的感应电流就越大。这些现象提示我们，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关。而从闭合电路的角度，电流大小取决于电动势和总电阻。那么，电磁感应现象中有没有电动势产生呢？决定感应电流大小的因素是什么呢？ 本节课我们将探讨电磁感应现象中的电动势问题，以及影响感应电流大小的因素。 观看实验视频，思考影响感应电流大小的因素。 从电路角度，思考电磁感应现象中的电动势问题。
环节二：新课教学 引导学生思考：从闭合电路的角度看，要形成持续的电流，电路中一定有电源提供电动势。那么，在电磁感应现象中，有没有“电源”提供电动势呢？ 教师点拨：从闭合电路角度看，电磁感应现象中，一定存在类似于“电源”的部分，这部分电路会像电源一样提供一个电动势，这种电动势叫作感应电动势。 总结： 一、感应电动势 1、感应电动势E感：在电磁感应现象中产生的电动势。 教师提醒: 注意：电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 2、产生E感的那部分导体相当于电源。 视频展示：线圈的两端与电压传感器相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压数据。
分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。 师生共同总结出结论： 结论：感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，和线圈的匝数也有关系。 引导学生思考：如何描述磁通量变化的快慢？ 问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化一定快吗 总结： 二、磁通量的变化率 1、磁通量： 2、磁通量的变化量： 3、磁通量的变化率： 教师介绍：法拉第通过大量实验总结出感应电动势的大小和磁通量的变化快慢有关，但没有给出具体的数学形式；纽曼和韦伯分析了大量的实验资料，先后指出：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。并给出了数学公式。 总结： 三、法拉第电磁感应定律 1、表述：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。 教师介绍：在国际单位制中，比例常数K =1 2、表达式： 教师提醒：以上两个表达式计算出的是感应电动势的平均值。 通过以下例题让学生学会运用公式 例题1：一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。 四、导体切割磁感线运动时的感应电动势 1、导体垂直切磁感线 . 教师点拨：B、L、v越大，E感越大，和实验事实相符。B、L、v大小的确定比磁通量变化率的确定要简单得多，所以导线切割问题，用 该公式计算感应电动势更为方便。 2、导体斜切磁感线 教师点拨：导线平行于磁场方向运动时，不切割磁感线，穿过电路的磁通量也不会变化，因此不产生感应电动势。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个夹角θ时，可以将速度 v 进行分解。 3、切割的有效长度问题 教师点拨：如果导线的运动方向与导线本身不垂直时，可以将速度v沿平行于杆和垂直于杆两个方向分解，沿杆的运动不产生感应电动势，也可以将杆投影到与v垂直的方向，杆的实际切割效果和“投影杆”的切割效果相同。 4、导线转动切割磁感线 教师点拨：长为L的导体棒OA以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时，也会产生感应电动势，将导线分割成无数小段，每一小段都在垂直切割磁感线，但越往外，切割的速度越大，可以用平均速度来计算。 思考与讨论： 导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷受洛伦兹力，自由电荷相当于纸面向哪个方向运动？（认为导体棒中的自由电荷是正电荷）导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体棒哪段的电势比较高？ 教师提示：洛伦兹力和电场力平衡 总结拓展： 五、动生电动势 1、E动 ：导线切割磁感线运动时产生的电动势。 2、表达式： 3、动生电动势对应的非静电力是洛伦兹力的沿杆分力。 4、“动生电”过程，安培力做负功。 克服安培力做功的过程中，其他形式能量转化为电能。 安培力做功的绝对值可以作为转化的电能的量度。 环节三：课堂练习 练习1、在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求: (1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势 (2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势 练习2、如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大 ab两点间的电压多大 (2)维持ab做匀速运动的外力多大 (3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少 电路中产生的热量是多少 （1）I=0.5AU=1.5V （2）F=0.1N （3）WF=0.1JQ=0.1J 学生分析两种现象，找出相当于电源的部分导体。 学生明确电磁感应现象中产生了感应电动势。 学生指出电磁感应现象中相当于电源的部分，并能指出正极和负极。 学生观看视频，思考磁铁从不同高度下路，通过线圈时，磁通量的变化量，磁通量变化的快慢有何异同？ 学生思考讨论，弄清磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率几个概念。 学生理解电磁感应定律。 学生分析解答。学会公式运动。 学生从电磁感应定律基本公式推导导体杆切割产生感应电动势个公式。 学生理解导体杆平行磁感线运动，不会切割磁感线，不产生感应电动势问题。 在教师的引导下学生分解速度，得出导体斜切磁感线时的感应电动势计算公式。 学生理解有效长度问题。知道公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。 学生理解转动切割仍然属于垂直切割，但各部分切割速度大小不同，可以用平均速度代替。 学生思考、讨论。 学生知道动生电动势概念，并理解产生动生电动势的非静电力是洛伦兹力的一个分力。 学生练习。
板书设计 一、感应电动势 1、感应电动势E感：在电磁感应现象中产生的电动势。 2、产生E感的那部分导体相当于电源。 二、磁通量的变化率 1、磁通量： 2、磁通量的变化量： 3、磁通量的变化率： 三、法拉第电磁感应定律 1、表述：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。 2、表达式： 四、导体切割磁感线运动时的感应电动势 1、导体垂直切磁感线 2、导体斜切磁感线 3、切割的有效长度问题 4、导线转动切割磁感线 五、动生电动势 1、E动 ：导线切割磁感线运动时产生的电动势。 2、表达式： 3、动生电动势对应的非静电力是洛伦兹力的沿杆分力。 4、“动生电”过程，安培力做负功。 克服安培力做功的过程中，其他形式能量转化为电能。 安培力做功的绝对值可以作为转化的电能的量度。
作业设计 练习与应用：2、4、6； 优化设计同步练习。
教学反思

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