人教版高中物理选修3-2 法拉第电磁感应定律教学设计

人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计法拉第电磁感应定律教学设计一、前期分析1、学习内容分析法拉第电磁感应定律选自“人民教育出版社”高中物理新课程选修3-2第一章电磁感应第四节内容。该节主要研究“决定感应电动势大小的因素”，提出了感应电动势的概念在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。并指出了感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比，即法拉第电磁感应定律。电磁感应定律与前面的电场、恒定电流和磁场联系紧密，同时也是后面交流电、电磁振荡和电磁波学习的基础，在本章具有重要地位。2、学习者分析本节课的授课对象为高中二年级学生，对于“变化量”和“变化率”已有一定了解，且已学习了感应电流产生条件和楞次定律，对电磁感应有了一定的了解。另一方面，该阶段的学生有一定的知识类比、迁移能力以及主动探究问题的能力，对于新颖有趣的实验装置，有较强的好奇心，对于未知的知识有较强的求知欲。3、教学重难点分析重点：对感应电动势概念的理解；法拉第电磁感应定律的探究过程；难点：理解磁通量变化率。二、教学目标1、知识与技能（1）能准确说出感应电动势的概念,以及决定感应电动势大小的因素；（2）掌握磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能正确区别、DF；Dt（3）理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式；（4）会推导公式E=BLvcos；1/8（5）会用人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计E=nDFDt解决问题，掌握探究技能与应用定律解决实际问题的能力。2、过程与方法（1）通过实验，在提升动手能力和探究能力的同时，发现和认识物理规律物理实验的重要性；（2）通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法；（3）在分析反电动势的过程中，提升仔细观察、认真思考、辨析、质疑的能力。3、情感态度与价值观（1）了解科学发现对社会文明进程的巨大推动作用，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。（2）了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题，有可持续发展的意识，能在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献。（3）在小组探究过程中取长补短、合作交流。三、教学过程1、发电地板，导入新课播放上海“发电地板”相关新闻报道，向学生强调新闻中的“随着人踩踏地板的频率、力度发生发变化，广场的大屏幕上时时现实当前发电量和节能减排量”这句话，引导学生根据之前所学的感应电流相关知识猜想“发电地板”的发电原理以及影响其发电功率的因素，但并不宣布答案，留下悬念，点明解决这类问题需要进行“法拉第电磁感应定律”的学习，导入新课。2/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计2、类比实验，引入概念请一位同学上台使用导线把干电池和灯泡连成回路，灯泡被点亮，再请他摇动用线圈和磁铁做成的手摇发电机，把小灯泡点亮。然后向同学提问“这位同学先使用干电池，后又用线圈和磁铁，都使灯泡亮了，那么这两个现象可以说明什么呢？”然后将线圈、磁铁与电压表相连接，转动手轮，电压表指针偏转，再将电池与电压表相连，电压表指针偏转，引领学生将两者进行类比，得出线圈和磁铁在一定条件下可以相当于电池，产生电动势的结论，然后提出感应电动势的概念电磁感应产生的电动势叫做感应电动势。图1手摇发电机电压表装置实物图再让同学根据之前学习的感应电流产生的条件，猜想感应电动势产生需要的条件，并比较感应电动势产生的条件和感应电流的不同只要穿过电路的磁通量发生变化，就可以产生感应电动势，而产生感应电流需要闭合电路。3、对照实验，学习定律请同学用不同的速度摇动手摇发电机，观察电压计指针偏转的情况，发现摇的速度越大，感应电动势越大。再播放利用朗威探究磁铁运动快慢和感应电动势大小关系的视频，引导同学得到“感应电动势的大小和磁通量变化的快慢是有关的”的结论。然后讲解磁通量的变化率DF的定义磁通量的变化量与时间的比值叫Dt做磁通量变化率，反应了磁通量变化的快慢，并与高一时所学的速度与加速度进3/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计行类比速度变化的快慢叫做加速度，磁通量变化的快慢叫做磁通量的变化率。速度的大小与加速度大小没有直接关系，磁通量的大小与磁通量的变化率也没有直接关系。在学生了解了磁通量变化率的概念以及完成实验的基础上，讲述法拉第等人通过精密的实验得到“电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比”这一结论，即法拉第电磁感应定律，表达式为:E=kDF。在国际Dt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），此时式中比例系数k=1，则上式可写成E=DF。设闭合电路是一个N匝线圈，Dt且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于N个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为E=NDF。Dt讲解感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：1）当则t：2）当则t。之后带领同学巩固判断感应电流方向的方法，然后讲解判断感应电动势方向的方法：楞次定律、安培定则等，并举例说明在不同的状态下，要利用不同的方法判断。4、典型例题，推导公式带领学生回顾已学过的知识导线切割磁感线会产生感应电流，然后让学生根据法拉第电磁感应定律，在下面的例题的基础上，推导导线切割磁感线时的感应电动势。（找一至两位同学到黑板上做题目。）问题1：闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？4/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计解析：设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为S=Lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=BLvt据法拉第电磁感应定律，得E=DFDt=BLv【注】（1）B,L,V两两垂直（2）导线的长度L应为有效长度（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=0（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）（5）感应电动势方向的判定：右手定则。vB在学生掌握导线切割磁感线基础公式的基础上，假设导体的运动方向与磁感线方向有一个夹角，让同学思考感应电动势是否还可以用上面的公式进行计算，引领学生在此情境下进行推导新的公式。（此时可类比力与物体运动方向存在夹角时，力所做的功的求法）5、反电动势，巩固升华请学生观看电动子转子处于四种状态的图片，并向同学提问电动机通电后线圈的运动方向如何判断，带领同学一起利用左手定则判断线圈转动时安培力的方向，再让同学利用右手定则判断线圈产生的感应电动势对于原有的电流有什么影响感应电动势的方向与线圈中电流的方向相反，会削弱电源提供的电流，然后提出反电动势的概念。5/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计图2简易电动机工作原理图反电动势对电动机工作有阻碍作用，因为它电动机工作时会发生较大的损耗，但是这个阻碍作用会使得电动机的电流不会因为过大而烧毁线圈。如果没有反电动势的存在，若电动机出现被卡住等故障，线圈中流过很大的电流，就会发生危险。因此，它是具有两面性的。此处可以引导学生多角度全面看待问题。6、形成性评价【例题1】一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如下图所示位置时，它的：A.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最大B.磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大C.磁通量最大,磁通量变化率最小,感应电动势最大D.磁通量最小,磁通量变化率最小,感应电动势最大【例题2】2010年上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电。其原因是地板下有一发电装置，如图l所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P6/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计上。磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图2为横截面俯视图。轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)。当地板上下往返运动时，便能发电。若假设在1.5s内，由于踩踏，线圈内的磁通量从B变化为3B,在接下来的1s内，线圈内的磁通量又变为2B,请画出发电地板产生的感应电动势的大小随时间变化的图像。【例题3】一导体棒长l=40cm，在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中作切割磁感线运动，运动的速度v=5.0ms，若速度方向与磁感线方向夹角=30，则（1）导体棒中感应电动势的大小为多少？（2）此导体棒在作切割磁感线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为多少？四、板书设计4.4法拉第电磁感应定律E=N一、感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。注：产生感应电动势不需要闭合电路。二、电磁感应定律DFDt电动势:V;磁通量:Wb;时间:sn匝线圈：E=NDFDt三、导线切割磁感线3.1公式E=BLv3.2公式适用范围及注意事项：四、反电动势【例2】【例3】7/8人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律教学设计8/8