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2019-2020年高中物理 第四章第4節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》教案 新人教版選修3-2 一、教材分析 就本節(jié)內(nèi)容而言，“法拉第電磁感應(yīng)定律”是電磁學(xué)的核心內(nèi)容,從知識(shí)的發(fā)展來(lái)看,它既能與電場(chǎng)、磁場(chǎng)和恒定電流有緊密的聯(lián)系，又是學(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩和電磁波的重要基礎(chǔ)；從能力的發(fā)展來(lái)看，它既能在與力、熱知識(shí)的綜合應(yīng)用中培養(yǎng)綜合分析能力，又能全面體現(xiàn)能量守恒的觀點(diǎn)。因此，它既是教學(xué)的重點(diǎn)，又是教學(xué)的難點(diǎn)。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)目標(biāo)： （1）．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 （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、。 2．能力目標(biāo)： （1）．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式，知道E=BLvsinθ如何推得。 （2）．會(huì)用和E=BLvsinθ解決問(wèn)題。 3．情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)： （1）．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問(wèn)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）．了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。 三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解 難點(diǎn)： （1）.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。 （2）.理解E=nΔφ/Δt是普遍意義的公式，計(jì)算結(jié)果是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于Δt時(shí)間內(nèi)的平均值，而E=BLv是特殊情況下的計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果一般是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于速度v的瞬時(shí)值。 四、學(xué)情分析 此部分知識(shí)較抽象，而現(xiàn)在學(xué)生的抽象思維能力還比較弱。所以在這節(jié)課的教學(xué)中，應(yīng)該注重體現(xiàn)新課程改革的要求，注意新舊知識(shí)的聯(lián)系，同時(shí)緊扣教材，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比、等效的手段和方法，來(lái)化難為簡(jiǎn)、循序漸進(jìn)，力求通過(guò)引導(dǎo)、啟發(fā)，使同學(xué)們能利用已掌握的舊知識(shí)，來(lái)理解所要學(xué)習(xí)的新規(guī)律，力求通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象啟發(fā)同學(xué)們真正的主動(dòng)起來(lái)，從而活躍大腦，激發(fā)興趣，變被動(dòng)記憶為主動(dòng)認(rèn)知。 五、教學(xué)方法 1．實(shí)驗(yàn)、類(lèi)比、等效、分析交流、歸納總結(jié) 2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見(jiàn)后面的學(xué)案。 3．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點(diǎn)撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí) 六、課前準(zhǔn)備 1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：結(jié)合學(xué)案內(nèi)容預(yù)習(xí)課本本節(jié)內(nèi)容。 2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計(jì)和布置：分好合作學(xué)習(xí)小組，安排布置好所需實(shí)驗(yàn)裝置。 七、課時(shí)安排：3課時(shí) 八、教學(xué)過(guò)程 (一) 預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對(duì)性。 （二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？ 在電磁感應(yīng)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(xué)過(guò)，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？ 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。下面我們就來(lái)探討感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定因素。 設(shè)計(jì)意圖：步步導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。 （三）合作探究、精講點(diǎn)撥。 1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在圖a與圖b中，若電路是斷開(kāi)的，有無(wú)電流？有無(wú)電動(dòng)勢(shì)？ 電路斷開(kāi)，肯定無(wú)電流，但有電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)大，電流一定大嗎？電流的大小由電動(dòng)勢(shì)和電阻共同決定。 圖b中，哪部分相當(dāng)于a中的電源？螺線管相當(dāng)于電源。 圖b中，哪部分相當(dāng)于a中電源內(nèi)阻？線圈自身的電阻。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。 2、電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)？現(xiàn)在演示前節(jié)課中三個(gè)成功實(shí)驗(yàn)，用課件展示出這三個(gè)電路圖，同時(shí)提出三個(gè)問(wèn)題供學(xué)生思考： 丙 問(wèn)題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么? 問(wèn)題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系? 問(wèn)題3：第一個(gè)成功實(shí)驗(yàn)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? 穿過(guò)電路的Φ變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感. 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。 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(lái)描述，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為。從上面的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可歸納出什么結(jié)論呢？ 實(shí)驗(yàn)甲中，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)乙中，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)越快，越大，I感越大，E感越大。 實(shí)驗(yàn)丙中，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或閉合，比開(kāi)關(guān)閉合時(shí)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)大，I感大，E感大。 從上面的三個(gè)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(shì)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(shì)的大小，跟穿過(guò)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） 設(shè)t1時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為Φ1，t2時(shí)刻穿過(guò)回路的磁通量為Φ2，在時(shí)間Δt=t2－t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，則 E=k 在國(guó)際單位制中，電動(dòng)勢(shì)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(xiě)成 E= 設(shè)閉合電路是一個(gè)n匝線圈，且穿過(guò)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(shì)變?yōu)? E=n 3、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如何計(jì)算呢？用CAI課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？ 解析：設(shè)在Δt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)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(guò)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 問(wèn)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(shì)可用上面的公式計(jì)算嗎？ 如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shì)。 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(shì)。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv1=BLvsinθ ［強(qiáng)調(diào)］在國(guó)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(dòng)勢(shì) 引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？ 學(xué)生討論后發(fā)表見(jiàn)解。 教師總結(jié)點(diǎn)評(píng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。 討論：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過(guò)大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？ 學(xué)生討論，發(fā)表見(jiàn)解。電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒(méi)有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。 （四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)。 教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。 設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。（課堂實(shí)錄） （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了《法拉第電磁感應(yīng)定律》，那么，如何應(yīng)用《法拉第電磁感應(yīng)定律》解決實(shí)際問(wèn)題呢？這節(jié)課后大家可以先預(yù)習(xí)這一部分，并完成本節(jié)的課后練習(xí)及課后延伸拓展作業(yè)。 設(shè)計(jì)意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對(duì)本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時(shí)批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。 九、板書(shū)設(shè)計(jì) （一）、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) （二）、電磁感應(yīng)定律 1．法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容 2．公式：E=n （三）、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=BLv1=BLvsinθ （四）、反電動(dòng)勢(shì) 十、教學(xué)反思 十一、學(xué)案設(shè)計(jì)(見(jiàn)下頁(yè))