《第2节感应电动势》教学设计(辽宁省市级优课)x-物理教案

《感应电动势》教学设计一、设计思想本节内容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。在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识，并且也知道了变化量和变化率的概念。学生已经具备了较强的实验操作能力，而且本节课的实验也是上节课所演示过的，只不过研究的侧重点不同。因此，我将本节课的演示实验改为学生分组实验，学生通过小组合作来探究影响感应电动势大小的因素。本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程，设计中采用了让学生自己设计方案，自己动手做实验，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。对于公式E=BLv（B⊥L,B⊥v），让学生自己根据法拉第电磁感应定律动手推导，使学生深刻理解。本节课的难点是对、、物理意义的理解，在难点的突破上，采用了类比的方法，类比把、、、E和υ、Δυ、、a类比起来，使学生更容易理解、、和E之间的联系。二、教学目标（一）知识和能力目标1．知道感应电动势的概念，会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。2．理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，并能应用解答有关问题。3．知道公式E=BLv（B⊥L,B⊥v）的推导过程及适用条件，并能应用解答有关问题。4会用右手定则判断感应电流的方向5．通过学生对实验的操作、观察、分析，找出规律，培养学生的动手操作能力，观察、分析、总结规律的能力。（二）过程与方法目标1．教师通过类比法引入感应电动势，通过演示实验，指导学生观察分析，总结规律。2．学生积极思考认真比较，理解感应电动势的存在，通过观察实验现象的分析讨论，总结影响感应电动势大小的因素。（三）情感、态度、价值观目标1．通过学生之间的讨论、交流与协作探究，培养学生之间的团队合作精神。2．让学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进学生学习物理的情感。三、教学重点法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式Ｅ＝、E=BLv（B⊥L,B⊥v）的理解。四、教学难点对Φ、ΔΦ、物理意义的理解。五、教学准备准备实验仪器：电流计、蹄形磁铁、螺线管、铁芯、学生电源、变阻器、开关、导线若干。（因为是分组实验，准备若干组器材）六、教学过程（一）引入新课导入时教师设置了一个悬念“本堂课老师给大家带来一个宝贝，这个宝贝是什么呢？一会再揭晓”以此激发学生的好奇心和求知欲。因为上堂课做了闭合电路的部分导体做切割磁感线的运动产生感应电流，实验效果不理想，所以本堂课教师带来了微电流放大器，重做这个实验。有了微电流放大器的帮助，实验效果非常明显，电路中产生了感应电流。闭合电路中产生了电流，则电路中必须要有电源，电流是有电源电动势产生的。在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。这节课老师就带领大家一起来揭开感应电动势的神秘面纱。（二）讲授新课＊感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。学生思考讨论：如下图所示的三个实验中，分别是哪部分相当于电源？图1图2图3图1中电源是导体棒AB，图2中电源是螺线管B，图3中电源也是螺线管B。学生思考讨论：产生感应电流的闭合电路断开，还有没有感应电动势？引导学生：电路断开就相当于接入一个阻值无穷大的电阻，电流为零，但是依然有电动势。教师总结：可见，感应电动势才是电磁感应现象的本质，电磁感应现象重要的是看感应电动势的有无。下面我们就来共同研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。学生猜测：感应电动势的大小可能和什么因素有关？学生探究活动：如何通过实验来研究影响感应电动势大小的因素呢？引导学生：对于闭合电路电阻是一定的，可以通过电流表指针偏转的角度大小来确定电路中感应电流的大小，从而确定感应电动势的大小。如何改变电路中电流的大小？学生设计的可能方案如下：1．如图1所示电路，通过改变条形磁铁插入和拔出螺线管的速度大小，来研究影响感应电动势大小的因素。2．如图2所示电路，通过改变滑动变阻器滑片移动的速度大小，来研究影响感应电动势大小的因素。安排学生分组实验（将学生分为两大组，每一大组只做上述方案中的一个实验，每一大组适当的分为3-4个小组。做完实验后由各组长上报实验结果，然后由教师在提炼总结）。结论1．感应电动势的大小，与条形磁铁插入或拔出螺线管的速度大小有关，速度越大，产生的感应电动势越大。2．感应电动势的大小，与滑动变阻器滑片移动的速度大小有关。速度越大，产生的感应电动势越大。引导学生：产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。对于实验一，螺线管的面积不变，磁铁运动，改变了闭合电路的磁感应强度，从而改变穿过该电路的磁通量，从而产生了感应电动势。磁铁运动越快，则回路磁通量的变化越快，而电流表指针偏转角度越大，说明感应电流越大，而回路电阻不变，说明感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。磁通量变化越快，感应电动势越大。让学生自己分析另一个个实验，总结结论共同规律：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。磁通量的变化快慢如何表示呢？（从数学角度定量的表示）设时刻t1时穿过闭合电路的磁通量为Φ1，时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为Φ2，则在时间Δt＝t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的变化快慢可以用单位时间内磁通量的变化量来表示，也叫磁通量的变化率。（对于Φ、ΔΦ、和E，学生很难理解它们之间的关系的，教师可将Φ、ΔΦ、、E和υ、Δυ、、a类比起来，学生较容易接受。）＊法拉第电磁感应定律1．内容：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：Ｅ∝写成等式形式，乘上比例系数k即Ｅ＝k3．单位：E（V），Φ（Wb），t（s）上式中的常数k等于多少呢？请同学们证明1V＝1Wb／s，则k＝1（提示学生注意证明1V＝1Wb／s，实际上是证明V＝Wb／s，在证明的过程中注意导出单位是如何定义的，要把对应的公式联系起来，这个证明对学生来说，难度较大，教师可根据情况适当提示）。k=1，则可把上表达式写成E=。学生思考讨论：上面讨论的是闭合电路由单匝线圈构成的，设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同，那么整个线圈中的感应电动势又如何表示？n匝线圈可以看成是由n个单匝线圈串联而成，因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的n倍，即E=n。＊导体棒切割磁感线的感应电动势学生思考讨论：如图所示把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分ab的长度是Ｌ，以速度υ向右运动，产生的感应电动势怎么表示？图4在Δt时间内可动部分由原来的位置ab移到a1b1，这时线框的面积变化量，穿过闭合电路的磁通量的变化量，代入公式中，得到。对于上式的成立有什么条件限制吗？（引导学生分析所设的物理过程的特殊性）上述物理过程所设磁场为匀强磁场，另外不难看出，磁感应强度方向、导体棒放置的方向和导体棒的运动方向是相互垂直的。所以其成立的条件是：⑴匀强磁场；⑵B、L、υ相互垂直。＊右手定则1．内容伸开右手，使拇指与四指垂直并且在同一平面内．让磁感线垂直进入掌心，并使拇指指向导线运动的方向，则四指所指的方向就是感应电流的方向．2．说明：适用于闭合电路中部分导体切割磁感线产生感应电流的情况．3练习：判断线框中感应电流的方向4例