人教版選修3-2 法拉第電磁感應定律 教案

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1、 第四節(jié) 法拉第電磁感應定律 教學目標： （一）知識與技能 1．知道什么叫感應電動勢。 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定律內容、數(shù)學表達式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。 5．會用和E=BLvsinθ解決問題。 通過推導到線切割磁感線時的感應電動勢公式E=BLv，掌握使用理論知識探 究問題的方法。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學生對不同事物實行分 析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。 2．了解法拉第探索科學的方法，學習他的執(zhí)著的科學探究精神。 教

2、學重點：法拉第電磁感應定律。 教學難點：平均電動勢與瞬時電動勢區(qū)別。 教學方法：演示法、歸納法 教學用具：多媒體電腦、投影儀、投影片。 教學過程： （一）引入新課 教師：在電磁感應現(xiàn)象中，產生感應電流的條件是什么？ 在電磁感應現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？ 恒定電流中學過，電路中存有持續(xù)電流的條件是什么？ 在電磁感應現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有電 動勢。在電磁感應現(xiàn)象中產生的電動勢叫感應電動勢。下面我們就來探討感應電動勢的大小決定因素。 （二）新課教學 1、感應電動勢 教師：在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電

3、流？有無電動勢？ 學生：電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。 教師：電動勢大，電流一定大嗎？ 學生：不一定，電流的大小由電動勢和電阻共同決定。 教師：圖b中，哪部分相當于a中的電源？ 學生：螺線管相當于電源。 教師：圖b中，哪部分相當于a中電源內阻？ 學生：線圈自身的電阻。 教師：在電磁感應現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電動勢.有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質。 2、電磁感應定律 感應電動勢跟什么因素相關？現(xiàn)在演示前節(jié)課中三個成功實驗，用CAI課件展示出這三個電路圖，同時提出三個問題供學生思考： 乙 甲

4、 丙 問題1：在實驗中，電流表指針偏轉原因是什么? 問題2：電流表指針偏轉水準跟感應電動勢的大小有什么關系? 問題3：第一個成功實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同? 學生：穿過電路的Φ變化產生E感產生I感. 由全電路歐姆定律知I=，當電路中的總電阻一定時，E感越大，I越大，指針偏轉越大。 磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。 教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時間內磁通量的變化量，用公式表示為。從上面的三個實驗，同學們可歸納

5、出什么結論呢？ 學生：實驗甲中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）時，大， I感大，E感大。 實驗乙中，導體棒運動越快，越大，I感越大，E感越大。 實驗丙中，開關斷開或閉合，比開關閉合時移動滑動變阻器的滑片時大，I感大，E感大。 從上面的三個實驗我們能夠發(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這個電路磁通量的變化率成正比，即E∝。這就是法拉第電磁感應定律。 （師生共同活動，推導法拉第電磁感應定律的表達式） 設t1時刻穿過回路的磁通量為Φ1，t2時刻穿過回路的磁通量為Φ2，在時間Δt=t2－t1內磁通

6、量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為，感應電動勢為E，則 E=n 在國際單位制中，電動勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時間單位是秒（s），能夠證明式中比例系數(shù)k=1，（同學們能夠課下自己證明），則上式可寫成 E= 設閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成，所以感應電動勢變?yōu)? E=n 3、導線切割磁感線時的感應電動勢 導體切割磁感線時，感應電動勢如何計算呢？用CAI課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab的長度為L，以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢？

7、解析：設在Δt時間內導體棒由原來的位置運動到a1b1，這時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 據法拉第電磁感應定律，得 E==BLv 問題：當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應電動勢可用上面 的公式計算嗎？ 如圖所示電路，閉合電路的一部分導體處于勻強磁場中，導體棒以v斜向切割磁感線，求產生的感應電動勢。 解析：能夠把速度v分解為兩個分量：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，不產生感應電動勢。前者切割磁感線，產生的感應電動勢為 E=BLv1=BLvsin

8、θ ［強調］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。 4、反電動勢 引導學生討論教材圖4.3-3中，電動機線圈的轉動會產生感應電動勢。這個電動勢是加強了電源產生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動？ 學生討論后發(fā)表見解。 教師總結點評。電動機轉動時產生的感應電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉動，這樣線圈要維持原來的轉動就必須向電動機提供電能，電能轉化為其它形式的能。 討論：如果電動機因機械阻力過大而停止轉動，會發(fā)生什么情況？這時應采取什么措施？

9、 學生討論，發(fā)表見解。電動機停止轉動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會很大，電動機可能會燒毀。這時，應立即切斷電源，進行檢查。 系統(tǒng)歸納： 感應電動勢為E E=n 在國際單位制中，電動勢單位是伏（V），磁通量單位是韋伯（Wb），時間單位是秒（s）， E=BLv1=BLvsinθ ［強調］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。 練習鞏固（課堂作業(yè)）： 【例1】如圖所示，有一彎成θ角的光滑金屬導軌POQ，水平放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，有一金屬棒MN與導軌的OQ邊垂

10、直放置，當金屬棒從O點開始以加速度a向右勻加速運動t秒時，棒與導軌所構成的回路中的感應電動勢是多少? 解：由于導軌的夾角為θ，開始運動t秒時，金屬棒切割磁感線的有效長度為： L=stanθ=at2tanθ 據運動學公式，這時金屬棒切割磁感線的速度為v=at 由題意知B、L、v三者互相垂直，有 E=BLv=Bat2tanθat=Ba2t3tanθ 即金屬棒運動t秒時，棒與導軌所構成的回路中的感應電動勢是E=Ba2t3tanθ. 【例2】（2001年上海）如圖所示，固定于水平面上的金屬框cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動.此時abed構成一個邊長

11、L的正方形，棒電阻r，其余電阻不計，開始時磁感應強度為B。 （1）若以t=0時起，磁感應強度均勻增加，每秒增加量k，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流。 （2）在上述情況中，棒始終保持靜止，當t=t1時需加垂直于棒水平外力多大? （3）若從t=0時起，磁感應強度逐漸減小，當棒以恒定速度v向右勻速運動，可使棒中不產生I感，則磁感應強度應怎樣隨時間變化?（寫出B與t的關系式） 解析：（1）據法拉第電磁感應定律，回路中產生的感應電動勢為 E==kL2 回路中的感應電流為 I= （2）當t=t1時，B=B0+kt1 金屬桿所受的安培力為 F安=BIL=（B0+kt1） 據平衡條件，作用于桿上的水平拉力為 F=F安=（B0+kt1） （3）要使棒中不產生感應電流，則通過閉合回路的磁通量不變，即 B0L2=BL（L+v t） 解得 B= 作業(yè)布置： 學習小組課下做一做教材13頁上“做一做”欄目中的小實驗，思考并回答該欄目中的問題。 將“問題與練習”中的第2、3、6、7題做在作業(yè)本上，思考并完成其他題目