“法拉第电磁感应定律”教学设计

【教学目的】

1．理解电磁感应现象中感应电动势的存在；

2．通过对实验现象的观察，分析、概括与感应电动势的大小有关的因素，从而掌握法拉第电磁感应定律，并使学生体会在发现和认识物理规律中物理实验的重要作用，培养学生的实验操作能力；

3．通过本节课的学习，使学生领会从一般到特殊、从特殊到一般的推理方法。

【教学重点】

法拉第电磁感应定律

【教学难点】

法拉第电磁感应定律

【教学器材】

演示用：大型示教万用电表；原副线圈；学生电源开关；滑动变阻器；

学生用：灵敏电流计；线圈；条形磁铁。

【教学过程】

一、学生思考回答，引入课题

1．下图所示两种情况中，线圈中是否有感应电流？

2．根据稳恒电路知识 导体中要有电流，导体两端存在电势差，闭合回路中若有电流，必存在电源，思考：（a）图中有电流产生，但看不到明显的电源存在，你怎样认为？让学生充分地发表看法，可能有的学生认为一定存在电源，有的则认为不存在电源，因为看不到电池、学生电源。要引导学生从电源是把其他形式的能转化为电能的装置分析（a）图中ab棒在切割磁感线的过程中即实现了这一转化功能，充当了回路中的电源。

3．（a）图中电路若在某处断开，与（b）图表现相同，但原因一样吗？不同。无论（a）图中电路是否断开，电源总是存在的。因此，有必要先来研究电源，而电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量。今天，我们就来研究电磁感应现象中产生的电动势及其满足的特殊规律，即法拉第电磁感应定律。

二、法拉第电磁感应定律

（一）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势（板书）

1．学生体会：感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质特征。

2．进一步提出问题并分析：感应电动势的大小与哪些因素有关？

3．学生实验探究：如果要设计一个实验，你会怎样设计？如果给定条形磁铁、线圈、灵敏电流计三种仪器，你怎样来完成实验？让学生充分活动，活动中遇到困难时，教师应给予以下提示性的问题：

（1）实验中谁充当电源？

（2）灵敏电流计的示数如何反映电动势的大小？

（3）如何做会改变电动势的大小？

（4）你怎样表达电动势的大小？

4．得出结论：插入快慢不同，单位时间磁通量变化量不同，即磁通量变化率不同，电动势的大小不同。

5．演示实验与验证结论：

（1）演示实验：如何改变感应电动势的大小，实验方案由学生分析，每小组两人，一学生分析另一学生演示。

（2）验证结论：副线圈插入、拔出的快慢，滑动头移动快慢不同，都使磁通量变化快慢不同，产生的电动势大小不同。磁通量变化快慢类比于速度变化快慢，用δφ/δt表示，电动势大小与δφ/δt有关。

法拉第利用实验，精确得出

（二）法拉第电磁感应定律：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

即：e δφ/δt（板书）

e kδφ/δt（板书）

若e、δφ、δt均取国际单位，上式中k 1（板书）

由此得出：（板书）e δφ/δt

若闭合电路有n匝线圈，则e nδφ/δt（板书）

学生练习：

把矩形线框abcd放在磁感应强度为b的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。线框可动部分ab的长度是l，以速度v向右运动，求线框中产生的感应电动势e的大小。

解析：设在δt时间内可动部分由ab运动至a′b′由法拉第电磁感应定律：e δφ/δt

δφ bδs

δs l·vδt

由上述方程可以推出：e blv

问题：

（1）线框中的哪一部分是电源？（ab棒）

（2）若不存在线框的固定部分，只有棒的上述运动，电源还存在吗？（存在）

由上述分析可以得出孤立导体棒在上述运动中所产生的感应电动势的大小。

推导1：b、l、v三者相互垂直，导体棒中所产生的感应电动势e blv（板书）

若b、l、v中只有两者相互垂直，v与b有一夹角θ，导体棒中感应电动势的大小又是多大？

学生活动：观察导体棒的空间运动，画出平面直观图，并做分析

v1为有效切割速度v1 vsinθ

推导2：二垂直（v与b的夹角为θ），导体棒中所产生的感应电动势e blvsinθ（板书）。

学生练习：课本ｐ198第（1）、（4）、（5）题。

课堂小结：

（1）导体做切割磁感线运动时，感应电动势由e blvsinθ确定。

（2）穿过电路的磁通量变化时，感应电动势由法拉第电磁感应定律确定，即e nδφ/δt。

（3）感应电流的大小由感应电动势的大小和电路的总电阻决定，符合欧姆定律。

【教学说明】

1．“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是教学重点，也是教学难点。

2．本节课从能的转化和守恒原理出发，从较深层次分析了电磁感应现象中存在电源，进而引出感应电动势。

3．本节课采用以教师组织引导、学生自主探究的教学方式。在教学过程中尽量去体现学生是学习的主人，即突出学生的主体地位。