高三物理教案：《電磁感應教案》教學設計

　　本文題目：高三物理教案：電磁感應教案

　　【教學目標】

　　1、知識與技能：

　　(1)、知道感應電動勢,及決定感應電動勢大小的因素。

　　(2)、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、 。

　　(3)、理解法拉第電磁感應定律的內(nèi)容、數(shù)學表達式。

　　(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。

　　(5)、會用 解決問題。

　　2、過程與方法

　　(1)、通過學生實驗，培養(yǎng)學生的動手能力和探究能力。

　　(2)、通過推導閉合電路，部分導線切割磁感線時的感應電動勢公式E=BLv，掌握運用理論知識探究問題的方法。

　　3、情感態(tài)度與價值觀

　　(1)、從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。

　　(2)、通過比較感應電流、感應電動勢的特點，引導學生忽略次要矛盾、把握主要矛盾。

　　【教學重點】法拉第電磁感應定律。

　　【教學難點】感應電流與感應電動勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別。

　　【教學方法】實驗法、歸納法、類比法

　　【教具準備】

　　多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計、螺線管、磁鐵。

　　【教學過程】

　　一、復習提問：

　　1、在電磁感應現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應電流的條件是什么?

　　答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產(chǎn)生感應電流。

　　2、恒定電流中學過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?

　　答：電路閉合，且這個電路中一定有電源。

　　3、在發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的情況下，用什么方法可以判定感應電流的方向?

　　答：由楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向。

　　二、引入新課

　　1、問題1：既然會判定感應電流的方向，那么，怎樣確定感應電流的強弱呢?

　　答：既然有感應電流，那么就一定存在感應電動勢.只要能確定感應電動勢的大小，根據(jù)閉合電路歐姆定律就可以確定感應電流大小了.

　　2、問題2：如圖所示，在螺線管中插入一個條形磁鐵，問

　�、�、在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,該電路中是否都有電流?為什么?

　　答：有，因為磁通量有變化

　�、凇⒂懈袘�電流,是誰充當電源?

　　答：由恒定電流中學習可知，對比可知左圖中的虛線框內(nèi)線圈部分相當于電源。

　�、�、上圖中若電路是斷開的，有無感應電流電流?有無感應電動勢?

　　答：電路斷開，肯定無電流，但仍有電動勢。

　　3、產(chǎn)生感應電動勢的條件是什么?

　　答：回路(不一定是閉合電路)中的磁通量發(fā)生變化.

　　4、比較產(chǎn)生感應電動勢的條件和產(chǎn)生感應電流的條件，你有什么發(fā)現(xiàn)?

　　答：在電磁感應現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢，但產(chǎn)生感應電流還需要電路閉合，因此研究感應電動勢比感應電流更有意義。(情感目標)

　　本節(jié)課我們就來一起探究感應電動勢

　　三、進行新課

　　(一)、探究影響感應電動勢大小的因素

　　(1)探究目的：感應電動勢大小跟什么因素有關?(學生猜測)

　　(2)探究要求：

　　①、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線管，記錄表針的最大擺幅。

　�、�、迅速和緩慢移動導體棒，記錄表針的最大擺幅。

　　③、迅速和緩慢移動滑動變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線管，分別記錄表針的最大擺幅;

　　(3)、探究問題：

　　問題1、在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?

　　問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應電動勢的大小有什么關系?

　　問題3：在實驗中，快速和慢速效果有什么相同和不同?

　　(4)、探究過程

　　安排學生實驗。(能力培養(yǎng))

　　教師引導學生分析實驗，(課件展示)回答以上問題

　　學生甲：穿過電路的Φ變化 產(chǎn)生E感 產(chǎn)生I感.

　　學生乙：由全電路歐姆定律知I= ，當電路中的總電阻一定時，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。

　　學生丙：磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。

　　可見，感應電動勢的大小跟磁通量變化和所用時間都有關，即與磁通量的變化率有關.

　　把 定義為磁通量的變化率。

　　上面的實驗，我們可用磁通量的變化率來解釋：

　　學生甲：實驗中，將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時， 大，I感大，

　　E感大。

　　實驗結(jié)論:電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關，磁通量的變化越快電動勢越大。磁通量的變化率越大，電動勢越大。

　　(二)、法拉第電磁感應定律

　　從上面的實驗我們可以發(fā)現(xiàn)， 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。精確的實驗表明：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。

　　(師生共同活動，推導法拉第電磁感應定律的表達式)(課件展示)

　　E=k

　　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(shù)k=1，(同學們可以課下自己證明)，則上式可寫成

　　E=

　　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(lián)而成，因此感應電動勢變?yōu)?br />
　　E=n

　　1.內(nèi)容:電動勢的大小與磁通量的變化率成正比

　　2.公式:ε=n

　　3.定律的理解:

　　⑴磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt

　�、聘袘�電動勢的大小與磁通量的變化率成正比

　�、歉袘�電動勢的方向由楞次定律來判斷

　�、雀袘�電動勢的不同表達式由磁通量的的因素決定：

　　當ΔΦ=ΔBScosθ則ε=ΔB/ΔtScosθ

　　當ΔΦ=BΔScosθ則ε=BΔS/Δtcosθ

　　當ΔΦ=BSΔ(cosθ)則ε=BSΔ(cosθ)/Δt

　　注意： 為B.S之間的夾角。

　　4、特例——導線切割磁感線時的感應電動勢

　　用課件展示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢?(課件展示)

　　解析：設在Δt時間內(nèi)導體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面積的變化量為

　　ΔS=LvΔt

　　穿過閉合電路磁通量的變化量為

　　ΔΦ=BΔS=BLvΔt

　　據(jù)法拉第電磁感應定律，得

　　E= =BLv

　　這是導線切割磁感線時的感應電動勢計算更簡捷公式，需要理解

　　(1)B,L,V兩兩垂直

　　(2)導線的長度L應為有效切割長度

　　(3)導線運動方向和磁感線平行時，E=0

　　(4)速度V為平均值(瞬時值)，E就為平均值(瞬時值)

　　問題：當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應電動勢可用上面的公式計算嗎?

　　用課件展示如圖所示電路，閉合電路的一部分導體處于勻強磁場中，導體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢。

　　解析：可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢為

　　E=BLv1=BLvsinθ

　　強調(diào)：在國際單位制中，上式中B、L、v的單位分別是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s)，θ指v與B的夾角。

　　5、公式比較

　　與功率的兩個公式比較得出E=ΔΦ/Δt：求平均電動勢

　　E=BLV ： v為瞬時值時求瞬時電動勢，v為平均值時求平均電動勢

　　課堂練習：

　　例題1：下列說法正確的是( D )

　　A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大

　　B、線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大

　　C、線圈處在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大

　　D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大

　　例題2：一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0. 5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應電動勢。

　　解：由電磁感應定律可得E=nΔΦ/Δt①

　　ΔΦ= ΔB×S②

　　由① ②聯(lián)立可得E=n ΔB×S/Δt

　　代如數(shù)值可得E=1.6V

　　例題3、在磁感強度為0.1T的勻強磁場中有一個與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計，上面接一個長0.1m的可滑動的金屬絲ab，已知金屬絲質(zhì)量為0.2g，電阻R=0.2Ω，不計阻力，求金屬絲ab勻速下落時的速度。(4m/s)

　　問1：將上題的框架豎直倒放，使框平面放成與水平成30°角，不計阻力，B垂直于框平面，求v ?

　　答案：(2m/s)

　　問2：上題中若ab框間有摩擦阻力，且μ=0.2，求v ?

　　答案：(1.3m/s)

　　問3：若不計摩擦，而將B方向改為豎直向上，求v ?

　　答案：(2.67m/s)

　　問4：若此時再加摩擦μ=0.2，求v ?

　　答案：(1.6m/s)

　　【課堂小結(jié)】

　　1、讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

　　2、認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

　　3、讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

　　【布置作業(yè)】選修3-2課本第16頁“思考與討論”

　　課后作業(yè)：第17頁1、2、3、5題

　　【課后反思】

　　讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總

　　結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。讓學生自己總結(jié)所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架,把書本知識轉(zhuǎn)化為自己的知識,讓學生有收獲成功感。

　　本節(jié)課,重點是理解法拉第電磁感應定律,不要過多的進行訓練,不能急于求成,應該循序漸進.