高三物理電磁感應教案
【教學(xué)目標】
1、知識與技能：
(1)、知道感應電動(dòng)勢,及決定感應電動(dòng)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，并能區別Φ、ΔΦ、 。
(3)、理解法拉第電磁感應定律的內容、數學(xué)表達式。
(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。
(5)、會(huì )用 解決問(wèn)題。
2、過(guò)程與方法
(1)、通過(guò)學(xué)生實(shí)驗，培養學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力。
(2)、通過(guò)推導閉合電路，部分導線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應電動(dòng)勢公式E=BLv，掌握運用理論知識探究問(wèn)題的方法。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
(1)、從不同物理現象中抽象出個(gè)性與共性問(wèn)題，培養學(xué)生對不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。
(2)、通過(guò)比較感應電流、感應電動(dòng)勢的特點(diǎn)，引導學(xué)生忽略次要矛盾、把握主要矛盾。
【教學(xué)重點(diǎn)】法拉第電磁感應定律。
【教學(xué)難點(diǎn)】感應電流與感應電動(dòng)勢的產(chǎn)生條件的區別。
【教學(xué)方法】實(shí)驗法、歸納法、類(lèi)比法
【教具準備】
多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計、螺線(xiàn)管、磁鐵。
【教學(xué)過(guò)程】
一、復習提問(wèn)：
1、在電磁感應現象中，產(chǎn)生感應電流的條件是什么?
答：穿過(guò)閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會(huì )在回路中產(chǎn)生感應電流。
2、恒定電流中學(xué)過(guò)，電路中存在持續電流的條件是什么?
答：電路閉合，且這個(gè)電路中一定有電源。
3、在發(fā)生電磁感應現象的情況下，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(wèn)題1：既然會(huì )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(dòng)勢.只要能確定感應電動(dòng)勢的大小，根據閉合電路歐姆定律就可以確定感應電流大小了.
2、問(wèn)題2：如圖所示，在螺線(xiàn)管中插入一個(gè)條形磁鐵，問(wèn)
�、�、在條形磁鐵向下插入螺線(xiàn)管的過(guò)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
�、�、有感應電流,是誰(shuí)充當電源?
答：由恒定電流中學(xué)習可知，對比可知左圖中的虛線(xiàn)框內線(xiàn)圈部分相當于電源。
�、�、上圖中若電路是斷開(kāi)的，有無(wú)感應電流電流?有無(wú)感應電動(dòng)勢?
答：電路斷開(kāi)，肯定無(wú)電流，但仍有電動(dòng)勢。
3、產(chǎn)生感應電動(dòng)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(dòng)勢的條件和產(chǎn)生感應電流的條件，你有什么發(fā)現?
答：在電磁感應現象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動(dòng)勢，但產(chǎn)生感應電流還需要電路閉合，因此研究感應電動(dòng)勢比感應電流更有意義。(情感目標)
本節課我們就來(lái)一起探究感應電動(dòng)勢
三、進(jìn)行新課
(一)、探究影響感應電動(dòng)勢大小的因素
(1)探究目的：感應電動(dòng)勢大小跟什么因素有關(guān)?(學(xué)生猜測)
(2)探究要求：
�、�、將條形磁鐵迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管，記錄表針的最大擺幅。
�、�、迅速和緩慢移動(dòng)導體棒，記錄表針的最大擺幅。
�、�、迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線(xiàn)管，分別記錄表針的最大擺幅;
(3)、探究問(wèn)題：
問(wèn)題1、在實(shí)驗中，電流表指針偏轉原因是什么?
問(wèn)題2：電流表指針偏轉程度跟感應電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系?
問(wèn)題3：在實(shí)驗中，快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究過(guò)程
安排學(xué)生實(shí)驗。(能力培養)
教師引導學(xué)生分析實(shí)驗，(課件展示)回答以上問(wèn)題
學(xué)生甲：穿過(guò)電路的Φ變化 產(chǎn)生E感 產(chǎn)生I感.
學(xué)生乙：由全電路歐姆定律知I= ，當電路中的總電阻一定時(shí)，E感越大，I越大，指針偏轉越大。
學(xué)生丙：磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。
可見(jiàn)，感應電動(dòng)勢的大小跟磁通量變化和所用時(shí)間都有關(guān)，即與磁通量的變化率有關(guān).
把 定義為磁通量的變化率。
上面的實(shí)驗，我們可用磁通量的變化率來(lái)解釋?zhuān)?/p>
學(xué)生甲：實(shí)驗中，將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時(shí)， 大，I感大，
E感大。
實(shí)驗結論:電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)，磁通量的變化越快電動(dòng)勢越大。磁通量的變化率越大，電動(dòng)勢越大。
(二)、法拉第電磁感應定律
從上面的實(shí)驗我們可以發(fā)現， 越大，E感越大，即感應電動(dòng)勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實(shí)驗表明：電路中感應電動(dòng)勢的大小，跟穿過(guò)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(dòng)，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(dòng)勢單位是伏(V)，磁通量單位是韋伯(Wb)，時(shí)間單位是秒(s)，可以證明式中比例系數k=1，(同學(xué)們可以課下自己證明)，則上式可寫(xiě)成
E=
設閉合電路是一個(gè)N匝線(xiàn)圈，且穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當于n個(gè)單匝線(xiàn)圈串聯(lián)而成，因此感應電動(dòng)勢變?yōu)?/p>
E=n
1.內容:電動(dòng)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:
�、糯磐�、磁通量的變化量、磁通量的變化量率的區別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
�、聘袘妱�(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比
�、歉袘妱�(dòng)勢的方向由楞次定律來(lái)判斷
�、雀袘妱�(dòng)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(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應電動(dòng)勢
用課件展示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場(chǎng)中，磁感應強度為B，ab的長(cháng)度為L(cháng)，以速度v勻速切割磁感線(xiàn)，求產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢?(課件展示)
解析：設在Δt時(shí)間內導體棒由原來(lái)的位置運動(dòng)到a1b1，這時(shí)線(xiàn)框面積的變化量為
ΔS=LvΔt
穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
據法拉第電磁感應定律，得
E= =BLv
這是導線(xiàn)切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應電動(dòng)勢計算更簡(jiǎn)捷公式，需要理解
(1)B,L,V兩兩垂直
(2)導線(xiàn)的長(cháng)度L應為有效切割長(cháng)度
(3)導線(xiàn)運動(dòng)方向和磁感線(xiàn)平行時(shí)，E=0
(4)速度V為平均值(瞬時(shí)值)，E就為平均值(瞬時(shí)值)
問(wèn)題：當導體的運動(dòng)方向跟磁感線(xiàn)方向有一個(gè)夾角θ，感應電動(dòng)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(chǎng)中，導體棒以v斜向切割磁感線(xiàn)，求產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢。
解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線(xiàn)的分量v1=vsinθ和平行于磁感線(xiàn)的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線(xiàn)，不產(chǎn)生感應電動(dòng)勢。前者切割磁感線(xiàn)，產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢為
E=BLv1=BLvsinθ
強調：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(gè)公式比較得出E=ΔΦ/Δt：求平均電動(dòng)勢
E=BLV ： v為瞬時(shí)值時(shí)求瞬時(shí)電動(dòng)勢，v為平均值時(shí)求平均電動(dòng)勢
課堂練習：
例題1：下列說(shuō)法正確的是( D )
A、線(xiàn)圈中磁通量變化越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢一定越大
B、線(xiàn)圈中的磁通量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢一定越大
C、線(xiàn)圈處在磁場(chǎng)越強的位置，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢一定越大
D、線(xiàn)圈中磁通量變化得越快，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢越大
例題2：一個(gè)匝數為100、面積為10cm2的線(xiàn)圈垂直磁場(chǎng)放置，在0. 5s內穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線(xiàn)圈中的感應電動(dòng)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
代如數值可得E=1.6V
例題3、在磁感強度為0.1T的勻強磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計，上面接一個(gè)長(cháng)0.1m的可滑動(dòng)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(shí)的速度。(4m/s)
問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(wèn)4：若此時(shí)再加摩擦μ=0.2，求v ?
答案：(1.6m/s)
【課堂小結】
1、讓學(xué)生概括總結本節的內容。請一個(gè)同學(xué)到黑板上總結，其他同學(xué)在筆記本上總結，然后請同學(xué)評價(jià)黑板上的小結內容。
2、認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會(huì )寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。
3、讓學(xué)生自己總結所學(xué)內容，允許內容的順序不同，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(yè)“思考與討論”
課后作業(yè)：第17頁(yè)1、2、3、5題
【課后反思】
讓學(xué)生概括總結本節的內容。請一個(gè)同學(xué)到黑板上總結，其他同學(xué)在筆記本上總
結，然后請同學(xué)評價(jià)黑板上的小結內容。讓學(xué)生自己總結所學(xué)內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架,把書(shū)本知識轉化為自己的知識,讓學(xué)生有收獲成功感。
本節課,重點(diǎn)是理解法拉第電磁感應定律,不要過(guò)多的進(jìn)行訓練,不能急于求成,應該循序漸進(jìn).
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