1、法拉第電磁感應定理教學設計湖南省長沙市田家炳小學簡波一、設計思看法拉第電磁感應定理是電磁學的核心內容。從知識發展來看，它既與電場、磁場和穩恒電壓有緊密聯系，又是旁邊學習交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。它既是本章的教學重點，也是教學難點。在學習本節內容之前，中學生早已把握了恒定電壓、電磁感應現象和磁路量的相關知識，而且也曉得了變化量和變化率的概念。中學生早已具備了很強的實驗操作能力，但是本節課的實驗也是上節課所演示過的，只不過研究的優缺不同。為此，有條件的中學可將本節課的演示實驗改為中學生分組實驗。另外，中學生對化學學的研究方式已有較為深刻的認識，在自主學習、合作探究等方面的能力有了
2、較高的水平。本節課的重點法拉第電磁感應定理的構建過程，設計中采用了讓中學生自己設計方案，自己動手做實驗，思索討論，班主任引導找出規律的方式，使中學生才能深刻理解法拉第電磁感應定理的構建過程。對于公式e二員小血3,讓中學生自己根據法拉第電磁感應定理，動手推論，使中學生深刻理解。絲本節課的難點是對中、*、五化學意義的理解，在難點的突破上，采用般小了類比的方式。把小、金、9、e和u、au、血、a類比上去，使中學生更絲容易理解中、上和e之間的聯系。二、教學目標（一）知識和能力目標絲1.曉得感應電動勢的概念，會分辨、a、的數學意義。2.理解法拉第電磁感應定理的內容和物理表達式，并能應用解答有關問
3、題。3.曉得公式百二8他s的推論過程及適用條件，并能應用解答有關問題。4.通過中學生對實驗的操作、觀察、分析，找出規律，培養中學生的動手操作能力，觀察、分析、總結規律的能力。（二）過程與方式目標1.班主任通過類比法引入感應電動勢，通過演示實驗，指導中學生觀察剖析，總結規律。2.中學生積極思索認真比較，理解感應電動勢的存在，通過觀察實驗現象的剖析討論，總結影響感應電動勢大小的誘因。（三）情感、態度、價值觀目標1.通過中學生之間的討論、交流與協作探究，培養中學生之間的團隊合作精神2.讓中學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，增進中學生學習數學的情感。三、教學重點3拉第電磁感應定理的構建過程以
4、及對公式e=山、5二刈卬sm日的理解。教、教學難點絲4、a、木數學意義的理解。五、教學打算打算實驗儀器：電壓計、蹄形吸鐵石、螺線管、鐵芯、學生電源、變阻器、開關、導線若干。（若為分組實驗，應打算若干組器材）六、教學過程（一）引入新課班主任和中學生一起回顧第一節中的三個實驗。在這三個實驗中，閉合電路中都形成了感應電壓，則電路中必需要有電源，電源提供了電動勢，因而形成電壓。在電磁感應現象中形成的電動勢稱作感應電動勢。這么感應電動勢的大小跟什么誘因有關呢？本節課我們就來共同研究這個問題。（二）講授新課*感應電動勢電源才能形成電動勢，這么在電磁感應現象中，形成感應電動勢的那部份導體就相當于電
5、源。中學生思索討論：如右圖所示的三個實驗中，分別是哪部份相當于電源?圖1圖2圖3圖1中電源是導體棒ab,圖2中電源是螺線管b,圖3中電源也是螺線管bo中學生思索討論：形成感應電壓的閉合電路斷掉，還有沒有感應電動勢？引導中學生：電路斷掉就相當于接入一個電阻無窮大的阻值，電壓為零，然而仍然有電動勢。班主任總結：可見，感應電動勢才是電磁感應現象的本質，電磁感應現象重要的是看感應電動勢的有無。下邊我們就來共同研究感應電動勢的大小跟什么誘因有關。中學生探究活動：怎樣通過上圖所示的三個實驗來研究影響感應電動勢的大小誘因呢？引導中學生：對于閉合電路內阻是一定的，可以通過電壓表表針偏轉的角度大小來確定電路中感應電
6、流的大小，進而確定感應電動勢的大小。怎樣改變電路中電壓的大小？中學生設計的可能方案如下：1.如圖1所示電路，通過改變導體棒做切割磁感線運動的速率大小，來研究影響感應電動勢大小的誘因。2.如圖2所示電路，通過改變條形吸鐵石插入和拔出螺線管的速率大小，來研究影響感應電動勢大小的誘因。3.如圖3所示電路，通過改變滑動變阻器滑片聯通的速率大小，來研究影響感應電動勢大小的誘因安排中學生分組實驗（為了節約時間，可將中學生分為三大組，每一大組只做上述方案中的一個實驗，每一大組適當的分為幾個小組。做完實驗后由各主任上報實驗結果，之后由班主任在提煉總結）。推論：1.感應電動勢的大小，與導體棒切割磁感線
7、的速率大小有關。速率越大法拉第電磁感應定律，形成的感應電動勢越大。4.感應電動勢的大小，與條形吸鐵石插入或拔出螺線管的速率大小有關，速度越大，形成的感應電動勢越大。5.感應電動勢的大小，與滑動變阻器滑片聯通的速率大小有關。速率越大，形成的感應電動勢越大。中學生思索討論：認真剖析三個實驗及其推論，找出共同的規律。引導中學生：形成感應電壓的條件是：穿過閉合電路的磁路量發生變化。對于圖1所示實驗，磁場的磁感應硬度不變，通過導體棒做切割磁感線的運動，改變了閉合電路的面積，進而改變穿過該電路的磁路量，進而形成了感應電動勢。導體棒運動越快，則回路面積變化也越快，致使磁路量的變化越快，而電壓表表針偏轉角度
8、越大，說明感應電動勢的大小與磁路量的變化快慢有關。磁路量變化越快，感應電動勢越大。讓中學生自己剖析另外兩個實驗，總結推論共同規律：感應電動勢的大小與磁路量的變化快慢有關。磁路量的變化快慢怎么表示呢？（從物理角度定量的表示）設時亥tl時穿過閉合電路的磁路量為1,時刻t2時穿過閉合電路的鐵損量為2,則在時間at=t2tl內磁路量的變化量為八二21,磁路量的變化絲快慢可以用單位時間內磁路量的變化量”來表示，也叫磁路量的變化率。（對絲于、a、衣和e,中學生很難理解它們之間的關系的，班主任可將、a、4、e和u、au、0、a類比上去，中學生較容易接受。）法拉第電磁感應定理1.內容：電路中感
9、應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁路量的變化率成反比。絲2.表達式：e8寫成方程方式，乘上比列系數k絲即e=k3.單位：e(v),(wb,t(s)上式中的常數k等于多少呢？請朋友們證明1v=1ws,則k=1(提示學生注意證明1v=iwys,實際上是證明v=wb/s,在證明的過程中注意導入單位是怎樣定義的法拉第電磁感應定律，要把對應的公式聯系上去，這個證明對中學生來說，難度較大，班主任可依據情況適當提示)。絲k=1,則可把上表達式寫成e=/。中學生思索討論：前面討論的是閉合電路由單匝線圈構成的，設閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的鐵損量的變化率都相同，這么整個線圈中的感應電
10、動勢又怎樣表示？n匝線圈可以看成是由n個單匝線圈串聯而成，因而整個線圈中的感應電動絲勢是單匝線圈的n倍，即e=n速。*導體棒切割磁感線的感應電動勢中學生思索討論：如圖所示把圓形線框abcd置于磁感應硬度為b的勻強磁場里，線框平面跟磁感線垂直。設線框可動部份ab的寬度是l,以速率u往右運動，形成的感應電動勢如何表示？在at時間內可動部份由原先的位置ab移到ab,這時線框的面積變化量上的,穿過閉合電路的鐵損量的變化量占中=2七=血,代入公式s=-血中，得到百=f4。對于上式的創立有哪些條件限制嗎？（引導中學生剖析所設的化學過程的特殊性）上述數學過程所設磁場為勻強磁場，另外不難看
11、出，磁感應硬度方向、導體棒放置的方向和導體棒的運動方向是互相垂直的。所以其創立的條件是：勻強磁場；rl、u互相垂直。中學生思索討論：一般我們就會碰到如上圖5所示，導體棒垂直紙面放置，磁場豎直向上，導體棒運動方向與導體棒本身垂直，但與磁場方向有傾角00此時形成的感應電動勢又怎樣表示呢？我們曉得，只有在導體棒做切割磁感線運動時，才形成感應電動勢，若導體棒平行磁感線運動，則不能形成感應電動勢。所以可將其速率分解為垂直磁感線的份量u1=usin0和平行磁感線的份量u2=ucos0,前者不切割磁感線，不形成感應電動勢。后者切割磁感線，形成的感應電動勢為e=blui=blusin8。可見，導體棒切割磁感線時形成的感應電動勢的大小，跟磁感應硬度b、導線厚度l、運動速率u以及運動方向和磁感線方向的傾角9的余弦sin9成反比。（三）課堂小結通過本節課的學習，朋友們要把握估算感應電動勢大小的方式，理解公式及和月=3口血8的意義。而且電壓也是有方向的，電壓的方向又怎么確定呢？這將是下節課要學習的內容