《法拉第电磁感应定律》设计 省赛一等奖

《法拉第电磁感应定律》教学设计【三维目标】1．知识与技能(1)知道什么叫感应电动势。(2)知道磁通量的变化率的意义，并能区别、、。(3)理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。(4)会推导。(5)会用和解决问题。2．过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式，掌握运用理论知识探究问题的方法。3．情感态度与价值观（1）从不同物理现象中找出感应电动势产生的原因，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。（2）了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。【重、难点】重点：法拉第电磁感应定律。难点：(1)平均电动势与瞬时电动势区别。(2)感应电流与感应电动势的产生条件的区别。【教学过程】新课引入教师活动：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,该电路中是否都有电流?为什么?学生：有，因磁通量有变化②有感应电流,是谁充当电源?学生：螺线管相当于电源。③上图中若在电流计处断开，有无感应电流电流，有无感应电动势？学生：电路断开，肯定无电流，但有电动势。教师活动：像这样在电磁感应现像产生的电动势叫做感应电动势，产生的电流叫做感应电流，我们发电厂的电压就是感应电动势，产生的电流的就是感应电流。从刚才的问题中我们发现，感应电动势与感应电流的产生条件是不同的，他们的条件分别是什么呢？学生：产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，而要产生感应电流必须同时满足磁通量发生变化和电路闭合这两个条件。教师活动：在产生感应电动势之后，只要将电路连通就能产生感应电流，所以今天我们就来研究感应电动势。2.新课教学探究活动：实验告诉我们，条形磁铁插入或抽出螺线管的速度越快（演示实验），电流计偏转的也就越厉害，产生的感应电动势也就越大；闭合电路部分导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电动势也就越大，这些现象都表明感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关。教师活动：科学家的精确研究表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。那什么是磁通量的变化率呢，我们可我已和速度变化率做类比。从t1时刻到t2时刻，速度由v1变为v2，那么这段时间内速度变化率就是，也就是加速度的定义式。同样的道理，从t1时刻到t2时刻，穿过电路的磁通量由变为，那么磁通量的变化率就是，产生的感应电动势。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），对应的k=1，则上式可写成是单匝线圈产生的感应电动势。因此感应电动势的单位应该是什么呢？学生：伏（V），1V=1Wb/s。老师活动：我们都知道，线圈一般都是有很多匝的，一个线圈由N匝绕成，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时N个单匝线圈是如何连接的呢，产生的感应电动势又如何表达？学生：N个单匝线圈是串连的。练习：如图所示，在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨左端接有小灯泡，导轨间距为L,导轨上放一根接触良好的导体棒（电阻不计），导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过时间t,导体棒由O位置运动到P位置（已知磁感应强度为B）。小灯泡两端的电压为多少？解析：本题为单匝，所以教师活动：当与且时，导线切割磁感线产生的电动势为。如右图所示，匀强磁场磁感应强度为B，一长为L的直导线与磁场垂直，以速度v水平向右匀速运动，产生的感应电动势为E=BLv。如果该导线沿竖直方向运动，产生的感应电动势多大？ 学生：如果该导线沿竖直方向运动，产生的感应电动势为0，没有切割磁感线。教师活动：如果运动方向与磁场夹角，产生的感应电动势又是怎样的？学生：将速度v沿平行磁场和垂直磁场这两个方向分解，由图可看出没有切割磁感线，只有在切割磁感线，所以感应电动势为教师活动：当且时，导线切割磁感线产生的电动势为；当导线与磁场垂直，但导线速度与磁场夹角时产生的感应电动势为。对于和这两个公式，我们要明白它们的使用条件是不同的，其中是普适的，所有情况都可以用，我们一般用来计算平均电动势；而只能用于导线切割磁感线，我们一般用来计算瞬时电动势。教师活动：由公式我们知道，导线切割磁感线能产生感应电动势。那电动机在工作时，线圈在转动过程中会不会产生感应电动势呢？学生：能产生感应电动势。教师活动：那产生的感应电动势是与外加的电压相加，促进电动机转动，还是与外加的电压相消呢，如果是相加会有什么样的结果？学生：应该是相消。如果感应电动势与外加电压是相加关系的话，那在电动机工作开始时加个外电压，转动以后撤去外电压，感应电动势就会维持电动机转动，这显然是违背能量守恒定律的，所以应该是相消的。教师活动：电动机在转动过程中产生的感应电动势总是阻碍电动机转动的，与外加电压是相反的，所以我们称之为反电动势，下面请同学们阅读课本反电动势相关内容。小结:本节课我们主要学习了感应电动势与磁通量变化率成正比，不能说磁通量越大感应电动势就越大，也不能说磁通量变化越多感应电动势就越大，感应电动势与磁通量变化的快慢成正比。另外我们学习了求感应电动势的两种方式，要知道不同公式的使用方法与使用时机。练习：1.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2.一个匝数为100.面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。【板书