1、法拉第电磁感应定理教学设计湖南省长沙市田家炳小学简波一、设计思看法拉第电磁感应定理是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电压有紧密联系，又是旁边学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。在学习本节内容之前，中学生早已把握了恒定电压、电磁感应现象和磁路量的相关知识，而且也晓得了变化量和变化率的概念。中学生早已具备了很强的实验操作能力，但是本节课的实验也是上节课所演示过的，只不过研究的优缺不同。为此，有条件的中学可将本节课的演示实验改为中学生分组实验。另外，中学生对化学学的研究方式已有较为深刻的认识，在自主学习、合作探究等方面的能力有了
2、较高的水平。本节课的重点法拉第电磁感应定理的构建过程，设计中采用了让中学生自己设计方案，自己动手做实验，思索讨论，班主任引导找出规律的方式，使中学生才能深刻理解法拉第电磁感应定理的构建过程。对于公式e二员小血3,让中学生自己根据法拉第电磁感应定理，动手推论，使中学生深刻理解。丝本节课的难点是对中、*、五化学意义的理解，在难点的突破上，采用般小了类比的方式。把小、金、9、e和u、au、血、a类比上去，使中学生更丝容易理解中、上和e之间的联系。二、教学目标（一）知识和能力目标丝1.晓得感应电动势的概念，会分辨、a、的数学意义。2.理解法拉第电磁感应定理的内容和物理表达式，并能应用解答有关问
3、题。3.晓得公式百二8他s的推论过程及适用条件，并能应用解答有关问题。4.通过中学生对实验的操作、观察、分析，找出规律，培养中学生的动手操作能力，观察、分析、总结规律的能力。（二）过程与方式目标1.班主任通过类比法引入感应电动势，通过演示实验，指导中学生观察剖析，总结规律。2.中学生积极思索认真比较，理解感应电动势的存在，通过观察实验现象的剖析讨论，总结影响感应电动势大小的诱因。（三）情感、态度、价值观目标1.通过中学生之间的讨论、交流与协作探究，培养中学生之间的团队合作精神2.让中学生在探究过程中体验解决问题的成功喜悦，增进中学生学习数学的情感。三、教学重点3拉第电磁感应定理的构建过程以
4、及对公式e=山、5二刈卬sm日的理解。教、教学难点丝4、a、木数学意义的理解。五、教学打算打算实验仪器：电压计、蹄形吸铁石、螺线管、铁芯、学生电源、变阻器、开关、导线若干。（若为分组实验，应打算若干组器材）六、教学过程（一）引入新课班主任和中学生一起回顾第一节中的三个实验。在这三个实验中，闭合电路中都形成了感应电压，则电路中必需要有电源，电源提供了电动势，因而形成电压。在电磁感应现象中形成的电动势称作感应电动势。这么感应电动势的大小跟什么诱因有关呢？本节课我们就来共同研究这个问题。（二）讲授新课*感应电动势电源才能形成电动势，这么在电磁感应现象中，形成感应电动势的那部份导体就相当于电
5、源。中学生思索讨论：如右图所示的三个实验中，分别是哪部份相当于电源?图1图2图3图1中电源是导体棒ab,图2中电源是螺线管b,图3中电源也是螺线管bo中学生思索讨论：形成感应电压的闭合电路断掉，还有没有感应电动势？引导中学生：电路断掉就相当于接入一个电阻无穷大的阻值，电压为零，然而仍然有电动势。班主任总结：可见，感应电动势才是电磁感应现象的本质，电磁感应现象重要的是看感应电动势的有无。下边我们就来共同研究感应电动势的大小跟什么诱因有关。中学生探究活动：怎样通过上图所示的三个实验来研究影响感应电动势的大小诱因呢？引导中学生：对于闭合电路内阻是一定的，可以通过电压表表针偏转的角度大小来确定电路中感应电
6、流的大小，进而确定感应电动势的大小。怎样改变电路中电压的大小？中学生设计的可能方案如下：1.如图1所示电路，通过改变导体棒做切割磁感线运动的速率大小，来研究影响感应电动势大小的诱因。2.如图2所示电路，通过改变条形吸铁石插入和拔出螺线管的速率大小，来研究影响感应电动势大小的诱因。3.如图3所示电路，通过改变滑动变阻器滑片联通的速率大小，来研究影响感应电动势大小的诱因安排中学生分组实验（为了节约时间，可将中学生分为三大组，每一大组只做上述方案中的一个实验，每一大组适当的分为几个小组。做完实验后由各主任上报实验结果，之后由班主任在提炼总结）。推论：1.感应电动势的大小，与导体棒切割磁感线
7、的速率大小有关。速率越大法拉第电磁感应定律，形成的感应电动势越大。4.感应电动势的大小，与条形吸铁石插入或拔出螺线管的速率大小有关，速度越大，形成的感应电动势越大。5.感应电动势的大小，与滑动变阻器滑片联通的速率大小有关。速率越大，形成的感应电动势越大。中学生思索讨论：认真剖析三个实验及其推论，找出共同的规律。引导中学生：形成感应电压的条件是：穿过闭合电路的磁路量发生变化。对于图1所示实验，磁场的磁感应硬度不变，通过导体棒做切割磁感线的运动，改变了闭合电路的面积，进而改变穿过该电路的磁路量，进而形成了感应电动势。导体棒运动越快，则回路面积变化也越快，致使磁路量的变化越快，而电压表表针偏转角度
8、越大，说明感应电动势的大小与磁路量的变化快慢有关。磁路量变化越快，感应电动势越大。让中学生自己剖析另外两个实验，总结推论共同规律：感应电动势的大小与磁路量的变化快慢有关。磁路量的变化快慢怎么表示呢？（从物理角度定量的表示）设时亥tl时穿过闭合电路的磁路量为1,时刻t2时穿过闭合电路的铁损量为2,则在时间at=t2tl内磁路量的变化量为八二21,磁路量的变化丝快慢可以用单位时间内磁路量的变化量”来表示，也叫磁路量的变化率。（对丝于、a、衣和e,中学生很难理解它们之间的关系的，班主任可将、a、4、e和u、au、0、a类比上去，中学生较容易接受。）法拉第电磁感应定理1.内容：电路中感
9、应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁路量的变化率成反比。丝2.表达式：e8写成方程方式，乘上比列系数k丝即e=k3.单位：e(v),(wb,t(s)上式中的常数k等于多少呢？请朋友们证明1v=1ws,则k=1(提示学生注意证明1v=iwys,实际上是证明v=wb/s,在证明的过程中注意导入单位是怎样定义的法拉第电磁感应定律，要把对应的公式联系上去，这个证明对中学生来说，难度较大，班主任可依据情况适当提示)。丝k=1,则可把上表达式写成e=/。中学生思索讨论：前面讨论的是闭合电路由单匝线圈构成的，设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的铁损量的变化率都相同，这么整个线圈中的感应电
10、动势又怎样表示？n匝线圈可以看成是由n个单匝线圈串联而成，因而整个线圈中的感应电动丝势是单匝线圈的n倍，即e=n速。*导体棒切割磁感线的感应电动势中学生思索讨论：如图所示把圆形线框abcd置于磁感应硬度为b的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部份ab的宽度是l,以速率u往右运动，形成的感应电动势如何表示？在at时间内可动部份由原先的位置ab移到ab,这时线框的面积变化量上的,穿过闭合电路的铁损量的变化量占中=2七=血,代入公式s=-血中，得到百=f4。对于上式的创立有哪些条件限制吗？（引导中学生剖析所设的化学过程的特殊性）上述数学过程所设磁场为匀强磁场，另外不难看
11、出，磁感应硬度方向、导体棒放置的方向和导体棒的运动方向是互相垂直的。所以其创立的条件是：匀强磁场；rl、u互相垂直。中学生思索讨论：一般我们就会碰到如上图5所示，导体棒垂直纸面放置，磁场竖直向上，导体棒运动方向与导体棒本身垂直，但与磁场方向有倾角00此时形成的感应电动势又怎样表示呢？我们晓得，只有在导体棒做切割磁感线运动时，才形成感应电动势，若导体棒平行磁感线运动，则不能形成感应电动势。所以可将其速率分解为垂直磁感线的份量u1=usin0和平行磁感线的份量u2=ucos0,前者不切割磁感线，不形成感应电动势。后者切割磁感线，形成的感应电动势为e=blui=blusin8。可见，导体棒切割磁感线时形成的感应电动势的大小，跟磁感应硬度b、导线厚度l、运动速率u以及运动方向和磁感线方向的倾角9的余弦sin9成反比。（三）课堂小结通过本节课的学习，朋友们要把握估算感应电动势大小的方式，理解公式及和月=3口血8的意义。而且电压也是有方向的，电压的方向又怎么确定呢？这将是下节课要学习的内容