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人教版高中选择性必修第二册:《法拉第电磁感应定律》精品教案

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法拉第电磁感应定律

 

 

【教学目标】

知识与技能

(1)知道感应电动势的含义,能区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率;

(2)理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式,E=nΔΦtE=BLv会用法拉第电磁感应定律解答有关问题。注意:瞬时值和平均值的计算。

 

过程与方法

(1)复习巩固楞次定律及右手定则。

(2)以创设物理情景为切入点,培养学生思考、知识迁移的能力。

(3)培养学生集体荣誉感。

(4)通过法拉第电磁感应定律的建立,进一步定量揭示电与磁的关系,培养学生类比推理能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力;

(5)使学生明确电磁感应现象中的电路结构,通过对公式E=nΔφ/Δt的理解,引导学生推导出E=BLvsinθ,并学会初步的应用,提高推理能力和综合分析能力。

(6)通过本节课的学习,指导学生解决此类复杂问题的方法关键是抓住状态变化过程中的变化特点和规律,从而确定状态变化过程的临界点和最终状态,使得问题得以顺利解决。

 

情感态度与价值观

通过介绍法拉第电磁感应定律的建立过程,进一步培养学生的科学态度、进一步体会科学的研究方法。

 

【教学重点】

法拉第电磁感应定律的建立和理解

 

【教学难点】

(1)磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别。

(2)理解E=nΔφ/Δt是普遍意义的公式,计算结果是感应电动势相对于Δt时间内的平均值,而E=BLv是特殊情况下的计算公式,计算结果一般是感应电动势相对于速度v的瞬时值。

 

【教学方法】

实验、讲述、探究

教 学 过 程

 

教  师  活  动

学生活动

设计意图

 

 

 

PPT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

实验

 

PPT

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

 

 

 

复习楞次定律

问题:下列三种情况中将图通过灵敏电流计的电流方向。

如图(1):s闭合时;

如图(1):s闭合后,将变阻器的滑动端向左移动时;

如图(2):s闭合后再将条形磁铁插入过程中

 

一、法拉第电磁感应定律

新课引入:

教师实验:利用交流手摇发电机发电,使小灯泡发光,

提出问题:(1)你看到了什么现象?(小灯泡发光)说明什么?(亮度不一样)说明什么问题?(发光,说明有感应电流,感应电动势的产生。亮度不同说明产生的感应电动势的大小不同。)

既然闭合电路里有感应电流,那么这个电路中也必定有电动势,电磁感应现象里产生的感应电动势叫感应电动势。

1、感应电动势——在电磁感应现象里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。

 

 

 

 

提出问题:感应电动势的大小与哪些因素有关?

提出要求:由学生设计实验。研究感应电动势的大小与哪些因素有关?如何定性研究研究它们之间的关系?

提供实验仪器:灵敏电流计、可以改变匝数的螺线管、强磁铁两个、导线若干。定性研究感应电动势的大小

 

 

 

 

 

 

2、磁通量的变化率

1)磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别

设时刻t1时穿过闭合电路的磁通量为Φ1,设时刻t2时穿闭合电路的磁通量为Φ2,则在时间t= t2-t1内磁通量的变化量为Φ=Φ2-Φ1,磁通量的变化率Φ/△t

2举例:甲、乙两个线圈的磁通量都从0增加到5wb,甲用了2s,乙用了5s哪个变化率大?

 

教师小结:感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变快慢有关系。我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢。

提出问题:如何得到感应电动势的大小与磁通量的变化率之间的关系呢?

在法拉第、纽曼和韦伯等科学家共同研究下提出

 

3法拉第电磁感应定律:闭合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

即:E= kΦ/△t k为比例系数)

在国际制单位中:

E的单位是伏特(V

Φ的单位是韦伯(Wb

t的单位是秒(s

又:,所以取国际制单位时,k=1

感应电动势可写为:

a、公式:E=Φ/△t适合于任何情况)

当有n个线圈时 ,看成串联,

则:E= nΦ/t

这一公式与我们学过的那一概念相类似?

b、单位:伏特

注意:

①单位要用国际制单位

②公式中ΦΦ/△t均取绝对值,该公式只要求出大小就可以,不考虑正负值。

③磁通量变化的几种情形:

A. B不变,S(与B垂直)变;

B. S不变,B变。

    

4、导体切割磁感线时的感应电动势:

如果磁通量的变化是由于导体和磁体的相对运动引起的,即:导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时,导体里产生的感应电动势的大小是怎样一种形式更便于计算?

 

如图:匀强磁场磁感应强度为B

金属轨道宽度为L

金属棒垂直切割速度为V

t时间内轨道与金属棒所围面积内磁通量的变化量为:Φ=Bs=BVtL

E=△Φ/△t= BVtL/△t=BLV

 

即:公式:E=BLV

 

(适用于匀强磁场,Bv)

BV有夹角θ如图

分解V,或分解B

B平行的分量V2=Vcosθ,没有切割磁感线,不产生电动势

B垂直的分量V1=Vsinθ,切割磁感线产生电动势E=BLVsinθ

   结论:导体切割磁感线时,产生的感应电动势的大小,跟磁感应强度B、导线长度L、运动速度v以及运动方向和磁感应强度方向的夹角θ的正弦sinθ成正比。

公式:E=BLVsinθ

 

注意:这是法拉第电磁感应定律的第一个推论。

②公式中V为导体棒和磁场的相对运动速度。

③公式中的单位分别是:V,T,m。m/s 

1V=lT×1m×1m/s

 

 

分小组竞赛判断感应电动势的方向

以小组为单位统计各队分数

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学生分组设计实验

 

学生分组实验探究

 

学生分组讨论

 

学生代表汇报

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vva

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)复习

2)培养学生集体荣誉感

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

以创设物理情景为切入点

能力培养:知识迁移的能力

引发学生思考

 

 

 

 

 

研究方法的学习

 

合作学习

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

知识迁移

加强记忆与理解

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

作业布置

探究题:讨论法拉第电磁感应定律的计算公式E=nΔΦ/Δt和推导公式E=BLv在解题过程中的应用。

 

 

 

要求学生能在课后认真复习,挖掘课程内容中更深刻的意义,同时又可培养学习的兴趣

 

 

 

 

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