高三物理電磁感應(yīng)教案
【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識(shí)與技能：
(1)、知道感應(yīng)電動(dòng)勢,及決定感應(yīng)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(qū)別Φ、ΔΦ、 。
(3)、理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(4)、知道E=BLvsinθ如何推得。
(5)、會(huì)用 解決問題。
2、過程與方法
(1)、通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力。
(2)、通過推導(dǎo)閉合電路，部分導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的方法。
3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
(1)、從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)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)、通過比較感應(yīng)電流、感應(yīng)電動(dòng)勢的特點(diǎn)，引導(dǎo)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(yīng)定律。
【教學(xué)難點(diǎn)】感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生條件的區(qū)別。
【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)法、歸納法、類比法
【教具準(zhǔn)備】
多媒體課件、多媒體電腦、投影儀、檢流計(jì)、螺線管、磁鐵。
【教學(xué)過程】
一、復(fù)習(xí)提問：
1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?
答：穿過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(yīng)電流。
2、恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)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(yīng)現(xiàn)象的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向?
答：由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向。
二、引入新課
1、問題1：既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向，那么，怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢?
答：既然有感應(yīng)電流，那么就一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢.只要能確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，根據(jù)閉合電路歐姆定律就可以確定感應(yīng)電流大小了.
2、問題2：如圖所示，在螺線管中插入一個(gè)條形磁鐵，問
�、�、在條形磁鐵向下插入螺線管的過程中,該電路中是否都有電流?為什么?
答：有，因?yàn)榇磐坑凶兓?/p>
②、有感應(yīng)電流,是誰充當(dāng)電源?
答：由恒定電流中學(xué)習(xí)可知，對(duì)比可知左圖中的虛線框內(nèi)線圈部分相當(dāng)于電源。
�、�、上圖中若電路是斷開的，有無感應(yīng)電流電流?有無感應(yīng)電動(dòng)勢?
答：電路斷開，肯定無電流，但仍有電動(dòng)勢。
3、產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電動(dòng)勢的條件和產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，你有什么發(fā)現(xiàn)?
答：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動(dòng)勢比感應(yīng)電流更有意義。(情感目標(biāo))
本節(jié)課我們就來一起探究感應(yīng)電動(dòng)勢
三、進(jìn)行新課
(一)、探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素
(1)探究目的：感應(yīng)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管，記錄表針的最大擺幅。
�、凇⒀杆俸途徛苿�(dòng)導(dǎo)體棒，記錄表針的最大擺幅。
③、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管，分別記錄表針的最大擺幅;
(3)、探究問題：
問題1、在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?
問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系?
問題3：在實(shí)驗(yàn)中，快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究過程
安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)。(能力培養(yǎng))
教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)，(課件展示)回答以上問題
學(xué)生甲：穿過電路的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(dāng)電路中的總電阻一定時(shí)，E感越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)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，感應(yīng)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(yàn)，我們可用磁通量的變化率來解釋：
學(xué)生甲：實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)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(yīng)定律
從上面的實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)， 越大，E感越大，即感應(yīng)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(yàn)表明：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過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(yīng)定律。
(師生共同活動(dòng)，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)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(shù)k=1，(同學(xué)們可以課下自己證明)，則上式可寫成
E=
設(shè)閉合電路是一個(gè)N匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時(shí)相當(dāng)于n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)?/p>
E=n
1.內(nèi)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(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
�、聘袘�(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比
�、歉袘�(yīng)電動(dòng)勢的方向由楞次定律來判斷
⑷感應(yīng)電動(dòng)勢的不同表達(dá)式由磁通量的的因素決定：
當(dāng)ΔΦ=ΔBScosθ則ε=ΔB/ΔtScosθ
當(dāng)ΔΦ=BΔScosθ則ε=BΔS/Δtcosθ
當(dāng)ΔΦ=BSΔ(cosθ)則ε=BSΔ(cosθ)/Δt
注意： 為B.S之間的夾角。
4、特例——導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢
用課件展示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢?(課件展示)
解析：設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，這時(shí)線框面積的變化量為
ΔS=LvΔt
穿過閉合電路磁通量的變化量為
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得
E= =BLv
這是導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算更簡捷公式，需要理解
(1)B,L,V兩兩垂直
(2)導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效切割長度
(3)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(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)
問題：當(dāng)導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向跟磁感線方向有一個(gè)夾角θ，感應(yīng)電動(dòng)勢可用上面的公式計(jì)算嗎?
用課件展示如圖所示電路，閉合電路的'一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。
解析：可以把速度v分解為兩個(gè)分量：垂直于磁感線的分量v1=vsinθ和平行于磁感線的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為
E=BLv1=BLvsinθ
強(qiáng)調(diào)：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(xí)：
例題1：下列說法正確的是( D )
A、線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大
B、線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大
C、線圈處在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大
D、線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大
例題2：一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0. 5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。
解：由電磁感應(yīng)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(shù)值可得E=1.6V
例題3、在磁感強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計(jì)，上面接一個(gè)長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(jì)阻力，求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。(4m/s)
問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(jì)阻力，B垂直于框平面，求v ?
答案：(2m/s)
問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3：若不計(jì)摩擦，而將B方向改為豎直向上，求v ?
答案：(2.67m/s)
問4：若此時(shí)再加摩擦μ=0.2，求v ?
答案：(1.6m/s)
【課堂小結(jié)】
1、讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
2、認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。
3、讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。
【布置作業(yè)】選修3-2課本第16頁“思考與討論”
課后作業(yè)：第17頁1、2、3、5題
【課后反思】
讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總
結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架,把書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的知識(shí),讓學(xué)生有收獲成功感。
本節(jié)課,重點(diǎn)是理解法拉第電磁感應(yīng)定律,不要過多的進(jìn)行訓(xùn)練,不能急于求成,應(yīng)該循序漸進(jìn).
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