資源簡介

法拉第電磁感應定律 教學目標 1．通過實驗演示經歷探究感應電動勢的存在來理解電磁感應現象里感應電動勢，并能推導出影響感應電動勢的因素。 2.通過對 的區別來體會這三個物理量的本質含義。 3．在實驗的基礎上掌握法拉第電磁感應定律，并使學生體會在發現和認識物理規律中物理實驗的重要作用，培養學生在物理實驗中仔細觀察和認真思考的能力。 重視概念的建構過程，通過對一個個問題情景的探究總結歸納物理規律，體現對核心素養培養的要求。 教學重點： 法拉第電磁感應定律的建立和理解
教學難點： 的區別和聯系
教學過程
教師活動 學生活動 核心思想
導入新課： 【復習導課】 高中物理必修三：第十三章 第2節 磁感應強度 磁通量 第3節 電磁感應現象及應用 高中物理選擇性必修二：第二章 第1節 楞次定律 【提問】 問題1：產生感應電流的條件是什么？ 問題2：產生感應電流的方向如何？ 新課教學： 一、感應電動勢 【猜想】 通過對上述兩個已經研究過的物理情境，觀察切割磁感線的快慢及插入條形磁鐵的快慢對感應電流的影響，進而引導學生對這些現象的總結。 問題3：感應電流的大小又是與哪些因素有關呢？ 【情景設置】 多媒體展示： 問題4：甲、乙兩圖中，若電路是閉合的，有無電流？ 圖乙中有電流時，哪一部分相當于電源？ 教師：線圈既然是電源，就一定有電動勢，同時線圈的電阻即為電源的內阻。 問題5：圖乙中，若電路不閉合，當條形磁鐵插入或拔出時,有無電流？有無電動勢？ 教師：在電磁感應現象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就有感應電動勢。有感應電動勢是電磁感應現象的本質。 提出思考問題：感應電動勢的大小跟哪些因素有關呢？ 二、探究影響感應電動勢大小的因素： 教師引導： 1．請同學們對影響感應電動勢大小的因素進行猜想： 2．利用演示裝置如何進行演示實驗，進而進行探究 【模擬實驗】 利用控制變量的核心思想，多維度探究，經行深入探討與總結，引導學生對影響感應電動勢大小因素的討論 教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時間內磁通量的變化量，用公式表示為。可以發現，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。 模擬實驗表明：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。 二、法拉第電磁感應定律 教師：紐曼、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴格分析后，于1845年和1846年先后指出：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。 因為法拉第對電磁感應現象研究的巨大貢獻，后人稱之為“法拉第電磁感應定律” 1．法拉第電磁感應定律內容： 電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。 2．師生共同推導法拉第電磁感應定律表達式： 設t1時刻穿過回路的磁通量為Φ1，t2時刻穿過回路的磁通量為Φ2，在時間Δt=t2－t1內磁通量的變化量為多少？磁通量的變化率為多少？ 感應電動勢的表達式如何表示？ 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k=1，（同學們可以課下自己證明），則上式可寫成 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個單匝線圈串聯而成，因此感應電動勢變為 特別說明： （1）（2）兩式計算時取絕對值。 請同學們思考： 磁通量Φ、磁通量的變化量△Φ、磁通量的變化率有何不同？ 例題：有一個1000匝的線圈，在0.4s內通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb，求 ①線圈的感應電動勢 ②如果線圈的電阻是10Ω，把一個阻值為990Ω的電熱器連接在它兩端，通過電熱器的電流是多大？ 例題：單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規律如圖所示，則：( ) A、線圈中0時刻感應電動勢最大 B、線圈中D時刻感應電動勢為零 C、線圈中D時刻感應電動勢最大 D、線圈中0到D時間內平均感應電動勢為0.4V 【回想并回答】 問1答：（1）閉合電路 （2）磁通量變化 問2答：楞次定律 【通過小組討論】 問3答：當回路電阻一定時，感應電流的大小可能與磁通量變化的快慢有關。 【思考并回答】 甲圖中有電流，乙圖中條形磁鐵插入或拔出時，有電流。 回答：線圈相當于電源. 類比a、b兩圖回答： 無電流，有電動勢。 【猜想】 ①與磁通量變化的大小有關 ②與磁通量變化的快慢有關 【思考與討論】 記錄多組數據，學生進行思考與討論，派代表進行結論分享 閱讀教材回答： 感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。 推導： 在時間Δt=t2－t1內磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為感應電動勢為E，則 E=k E=（1） E=n（2） 【思考與討論】 （1）磁通量Φ是穿過某一面積的磁感線的條數；磁通量的變化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量變化的多少，并不涉及這種變化所經歷的時間；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。 （2）當磁通量很大時，磁通量的變化量△Φ可能很小。同理，當磁通量的變化量△Φ很大時，若經歷的時間很長，則磁通量的變化率也可能較小。 （3）磁通量Φ和磁通量的變化量△Φ的單位是Wb，磁通量變化率的單位是Wb／s。 （4）磁通量的變化量△Φ與電路中感應電動勢大小沒有必然關系，穿過電路的△Φ≠0是電路中存在感應電動勢的前提；而磁通量的變化率與感應電動勢的大小相聯系，越大，電路中的感應電動勢越大，反之亦然。 （5）磁通量的變化率，是Φ-t圖象上某點切線的斜率。 分析解答（略） 前述知識在必修三，離現行知識時間久遠，課堂需要保證教學的連續性，所引以復習為切入點，以問題引導，進行知識的串聯。 在此塊教學內容中，我們選取了模擬實驗，而非真實的實體實驗，原因有二：一、便于觀察。二、充分利用優質便捷的互聯網教學資源，是順應時代變遷的教育理念。

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