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表达式，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题． (3)知道公式E＝Blv的推导过程，会用E＝Blv解决问题． (4)了解反电动势的概念． 过程与方法
(1)通过演示实验，定性分析感应电动势的大小与磁通量变化快慢之间的关系．培养学生对实验条件的控制能力和对实验的观察能力．
(2)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，培养学生的类比推理能力和通过观察、实验寻找物理规律的能力．
ΔΦ
(3)使学生明确电磁感应现象中的电路，通过对公式E＝n的理解，引导学生推导出E
Δt＝Blv，并学会初步的应用，提高推理能力和综合分析能力．
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，使学生形成正确的科学态度、养成科学的研究方法． 教学重难点
1．法拉第电磁感应定律的建立和理解．
2．磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别．
ΔΦ
3．公式E＝n的理解和应用．
Δt
教学准备
多匝线圈与灯泡组成闭合回路、强磁性磁铁、灵敏电流计、螺线管、条形磁铁、蹄形磁铁、单匝线圈、导线、多媒体课件等． 教学过程
主要教学过程 教学设计 教师活动 学生活动 【魔术表演】 今天要为大家表演一个魔术——意念点灯．我先对这盏灯泡施加魔力，然后同学们集中精力，可以凭借意念使灯亮起来. 一、引入新课 过程记录：教师把强磁性磁铁藏在袖口，在同学们集中精力的时候，让手掌快速地在线圈与灯泡组成的回路附近摇晃着，看到灯泡在忽明忽暗的闪烁着，就好像真的被大家的意念点亮了. 二、新课教学(一)电磁感应定律 【魔术揭秘】 刚才我们看到的意念点灯其实就是个小应用——利用感应电流让灯泡发光．现在我们把意念灯的面板打开，可以看到与灯泡连接在一起的是一个多匝线圈，老师在袖口放着磁铁，在线圈附近晃动时，线圈中的磁通量发生变化，积极参与魔术表演，思考其中的奥秘. 倾听对魔术的揭秘，体会电磁感应应用的妙趣. 就会产生感应电流使灯泡发光. 问题：在闭合回路中我们学过，小灯泡要发光，必然需要电源．在意念点灯的过程中，灯泡发光了，那谁是电源呢？ 回答预设：多匝线圈 总结：穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，导体回路中产生感应电流．如果电路没有闭合，那么电路中没有感应电流，但是会存在电动势．在电磁感应现象中产生的电动势就叫做感应电动势．产生电动势的那部分导体相当于电源. 【演示实验】 在意念点灯的过程中，灯泡在忽明忽暗的闪烁，说明电路产生的感应电动势大小有变化，感应电动势的大小与哪些因素有关呢？请大家利用手中的器材，设计一个使灵敏电流计指针偏转尽可能大的实验. 学生展示：我们选择匝数最多的线圈，用条形磁铁快速地插入线圈，可以使灵敏电流计的指针偏转角度达到最大. 思考影响感应电动势大小的因素，小组讨论实验方案. 教师演示：灵敏电流计的偏转角度与多个因素有关， 因此我们要研究这几个因素，需要采用控制变量法．现在 我们再重新分析并演示一下这组同学的设计方案. (1)一根条形磁铁与两根条形磁铁以同样的速度插入同 一个线圈时，哪种情况产生的感应电动势更大？ (2)同一根条形磁铁快速和缓慢地插入同一个线圈时， 哪种情况产生的感应电动势更大？ (3)同一根条形磁铁以同样大小的速度插入匝数不同的 线圈时，哪种情况产生的电动势更大？ 观察演示实验总结：以上实验表明，感应电动势的大小与磁通量变的现象，总结化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大．磁通影响感应电动ΔΦ势大小的因素. 量变化的快慢可用磁通量的变化率来描述，即可表示为. Δt 【自主学习】 引导学生阅读课本P15“电磁感应定律”的内容. 阅读课本内1.法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟容，理解、记穿过这一电路的磁通量的变化率成正比. 忆法拉第电磁感应定律. ΔΦ2.表达式：E＝.在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，Δt 磁通量单位是韦伯(Wb)，时间单位是秒(s). 3.设闭合电路是一个n匝线圈，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 ΔΦ应电动势变为E＝n. Δt 【反馈练习】 边长为L的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿 过该区域的磁通量随时间变化的图象如图．将边长为0.5L、 总电阻为R的正方形线圈abcd放入磁场，线圈所在平面与 磁感线垂直．求： 答案： (1)磁感应强度的变化率； (2)产生的感应电动势大小. 【课件展示】 利用多媒体课件展示如图所示的电路. Φ0(1) L2t0Φ0(2) 4t0(二)导线切割磁感线时的感应电动势 根据课件展示的情境，推导导线切割磁感线的感应电动势的表达式. 问题：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？ 答案点拨：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1 线框面积的变化量为ΔS＝lvΔt 穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt ΔΦ 据法拉第电磁感应定律得，E＝＝Blv Δt 【归纳总结】 理解、记忆导1.导线切割磁感线时，导线两端的感应电动势E＝Blv. 线切割磁感线2.表达式E＝Blv的适用条件： 的感应电动势(1)B、l、v两两垂直； 的情况. (2)导线的长度l为有效长度. 3.在国际单位制中，B、l、v的单位分别是特斯拉(T)、 米(m)、米每秒(m/s)，E的单位是伏(V). 4.导线的运动方向和磁感线平行时，E＝0. 5.速度v为平均值(瞬时值)，E就为平均值(瞬时值). 【知识拓展】 推导导线运动如图所示，闭合电路的一部分导线处于匀强磁场中，方向不与磁感导线以v斜向切割磁感线，则导线产生的感应电动势多大？ 线垂直时的情况. 答案点拨：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁 感线的分量v1＝vsinθ和平行于磁感线的分量v2＝vcosθ. 后者不切割磁感线，不产生感应电动势．前者切割磁感线， 产生的感应电动势E＝Blv1＝Blvsinθ. 【反馈练习】 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.5 T，方向垂直 纸面向里，当金属棒ab在水平恒力作用下沿光滑导轨水平 向左匀速运动时，电阻R上消耗的功率为2 W，已知电阻 R＝0.5 Ω，导轨间的距离l＝0.4 m，导轨电阻不计，金属棒 的电阻r＝0.1 Ω，求： (1)金属棒ab中电流的方向； 答案： (2)金属棒匀速滑动的速度； (1)a→b (3)水平恒力的大小. (2)6 m/s (3)0.4 N 【自主学习】 引导学生阅读课本P16～P17“反电动势”的内容，回答问题. 问题：电动机转动时，线圈中会产生感应电动势，这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？ 答案点拨：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源电动势的作用，这个电动势称为反电动势．反电动势的作用是阻碍线圈的转动．这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其他形式的能. 思考讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？ 答案点拨：电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁．这时，应立即切断电源，进行检查. 回顾本节课“你学到了什么？” 教师巡视、讲评. 问题与练习：1、2、3、5、6. (三)反电动势 阅读课本内容，找到问题的答案. 思考、讨论后提出自己的见解. 三、课堂小结 四、课堂检测 五、布置作业 梳理本节知识要点 完成检测题 课后完成 板书设计
4 法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律
1.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.
2.表达式：E＝时间单位是秒(s).
3.设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于nΔΦ
个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为E＝n. Δt
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1.导线切割磁感线时，导线两端的感应电动势E＝Blv.
2.表达式E＝Blv的适用条件：,（1）B、l、v两两垂直,（2）导线的长度l为有效长度. 3.在国际单位制中，B、l、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），E的单位是伏（V）.
4.导线的运动方向和磁感线平行时，E＝0,5.速度v为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）.
三、反电动势
电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源电动势的作用，这个电动势称为反电动势.反电动势的作用是阻碍线圈的转动
ΔΦ
．在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，磁通量单位是韦伯(Wb)，Δt
高中物理人教版选修3-2 4.4《法拉第电磁感应定律》教案设计
