第2节感应电动势与电磁感应定律.doc

公开课教案:感应电动势与电磁感应定律(物理选修3-2鲁教版)时 间: 08.12.11地 点: 武平二中高二(10)班授课人: 温天澜一三维教学目标知识目标:1、知道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，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别；3、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式；4、会用法拉第电磁感应定律解答有关问题；5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小；能力目标: 通过学生实验，培养学生的动手能力和探究能力 情感目标: 培养学生对实际问题的分析与推理能力。培养学生的辨证唯物注意世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾二。教材分析1理解和应用法拉第电磁感应定律，教学中应该使学生注意以下几个问题： (1) 要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念(2) 注意课本中给出的法拉第电磁感应定律公式中的磁通量变化率取绝对值，感应电动势也取绝对值，它表示的是感应电动势的大小，不涉及方向 (3)公式表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小，是一个重要的公式要使学生知道它是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式，当导体做切割磁感线的运动时，使用比较便利使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的，遇到不垂直的情况，应取垂直分量 2。具体教学中，教师帮助学生形成知识系统，以便加深对已经学过的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新学的概念和原理在法拉第电磁感应定律的教学中，有以下几个内容与前面的知识有联系：(1) 由“恒定电流”知识知道，闭合电路中要维持持续电流，其中必有电动势的存在；在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流也必然要存在对应的感应电动势，由此引出确定感应电动势的大小问题(2) 电磁感应现象中产生的感应电动势，为人们研制新的电源提供了可能，当它作为电源向外供电的时候，我们应当把它与外电路做为一个闭合回路来研究，这和直流电路没有分别；(3)用能量守恒和转化来研究问题是中学物理的一个重要的方法化学电源中的电动势表征的是把化学能转化为电能的本领，感应电动势表征的是把机械能转化为电能的本领教法建议3。法拉第电磁感应定律的重点是研究决定感应电动势大小的因素是什么，这一知识点无法从前面的知识得出，因此做好实验，从实验中分析归纳出法拉第电磁感应定律的内容，是学好这部分知识的关键；由于上一节学习产生感应电流的条件时，就使学生明确了穿过闭合电路的磁通量变化与否，决定了感应电流的有无，因此，本节实验的重点是使学生观察感应电流的大小与什么因素有关本节教材讲述了感应电动势的概念，通过对实验的定性分析，理论的推导得出感应电动势的大小跟哪些因素有关系，因此要注意概念、定律的建立过程，使学生知其所以然，防止学生死记几条干巴巴的结论 三.教学重点法拉第电磁感应定律。四.教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。五.教学方法演示法、归纳法、类比法六.教学用具：多媒体、磁铁、线圈、导线、电流计七.教学过程（一）引入新课在恒定电流一章，我们知道,当电路中有电流通过时,电路两端必定有电压,电路中必定有电源,那么产生电磁感应现象时,闭合电路中有感应电流,同样这个电路中也一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。首先我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。（二）推进新课1、感应电动势教师：用多媒体展示出下面两个电路进行比较说明教师：在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？ 学生：电路断开，肯定无电流。教师：若电路是断开的，图b中磁通量发生变化，有电动势。教师与学生思考总结得到：图b中，线圈螺线管部分相当于a中的电源？线圈自身的电阻部分相当于a中电源内阻？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。2、电磁感应定律教师：感应电动势跟什么因素有关？现在重新探究前节课中几个成功实验，同时提出三个问题供学生思考： 乙甲 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：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?学生甲：穿过电路的变化产生E感产生I感.学生乙：由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。学生丙：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。教师：从上面的几个实验我们可以发现，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。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）设t1时刻穿过回路的磁通量为1，t2时刻穿过回路的磁通量为2，在时间t=t2t1内磁通量的变化量为=21，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则E=k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E=k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=k3、导线切割磁感线时的感应电动势教师：导体切割磁感线时，感应电动势如何计算呢？如图，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？ 解析：设在t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S=Lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=BLvt据法拉第电磁感应定律，得E=k=BLv（注意该公式只适 用与B、L、v两两垂直的情况）图中，ab导体棒部分相当与电源。问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角，感应电动势可用上面的公式计算吗？教师：让我们进行下面的推导。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=vsin和平行于磁感线的分量v2=vcos。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=BLvsin当B、L、v两两都不互相垂直时，只要将垂直分量代入公式E=BLv计算即可。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），指v与B的夹角。(三)课堂练习1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比答案：C2如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将 （ ）A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定答案：C3.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈 （ ）A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小B.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大C.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小答案：C（四）课堂小结1、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。2、法拉第电磁感应定律：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=k3、法拉第电磁感应定律数学表达式：E=k 在国际单位制中，比例系数k=1，所以E= E=n（n匝线圈）4、导