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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,從知識的發(fā)展來看,它既能與電場、磁場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)展來看，它既能在與力、熱知識的綜合應(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。因此，它既是教學(xué)的重點，又是教學(xué)的難點。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識目標(biāo)： （1）．知道什么叫感應(yīng)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、。 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)表達式，知道E=BLvsinθ如何推得。 （2）．會用和E=BLvsinθ解決問題。 3．情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)： （1）．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對不同事物進行分析，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(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)重點難點 重點：法拉第電磁感應(yīng)定律的建立和理解 難點： （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，計算結(jié)果是感應(yīng)電動勢相對于Δt時間內(nèi)的平均值，而E=BLv是特殊情況下的計算公式，計算結(jié)果一般是感應(yīng)電動勢相對于速度v的瞬時值。 四、學(xué)情分析 此部分知識較抽象，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，注意新舊知識的聯(lián)系，同時緊扣教材，通過實驗、類比、等效的手段和方法，來化難為簡、循序漸進，力求通過引導(dǎo)、啟發(fā)，使同學(xué)們能利用已掌握的舊知識，來理解所要學(xué)習(xí)的新規(guī)律，力求通過明顯的實驗現(xiàn)象啟發(fā)同學(xué)們真正的主動起來，從而活躍大腦，激發(fā)興趣，變被動記憶為主動認知。 五、教學(xué)方法 1．實驗、類比、等效、分析交流、歸納總結(jié) 2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(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、精講點撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測→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)計和布置：分好合作學(xué)習(xí)小組，安排布置好所需實驗裝置。 七、課時安排：3課時 八、教學(xué)過程 (一) 預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 檢查落實了學(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，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，這個電路中就一定有電動勢。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。下面我們就來探討感應(yīng)電動勢的大小決定因素。 設(shè)計意圖：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、精講點撥。 1、感應(yīng)電動勢 在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動勢？ 電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。 電動勢大，電流一定大嗎？電流的大小由電動勢和電阻共同決定。 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，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢.有感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。 2、電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢跟什么因素有關(guān)？現(xiàn)在演示前節(jié)課中三個成功實驗，用課件展示出這三個電路圖，同時提出三個問題供學(xué)生思考： 丙 問題1：在實驗中，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)電動勢的大小有什么關(guān)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? 穿過電路的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，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描述，即單位時間內(nèi)磁通量的變化量，用公式表示為。從上面的三個實驗，同學(xué)們可歸納出什么結(jié)論呢？ 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(dǎo)體棒運動越快，越大，I感越大，E感越大。 實驗丙中，開關(guān)斷開或閉合，比開關(guān)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可以發(fā)現(xiàn)，越大，E感越大，即感應(yīng)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(yīng)電動勢的大小，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，推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的表達式） 設(shè)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(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的變化率為，感應(yīng)電動勢為E，則 E=k 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），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(dāng)于n個單匝線圈串聯(lián)而成，因此感應(yīng)電動勢變?yōu)? E=n 3、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 導(dǎo)體切割磁感線時，感應(yīng)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(dǎo)體ab處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為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)電動勢？ 解析：設(shè)在Δt時間內(nèi)導(dǎo)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(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得 E==BLv 問題：當(dāng)導(dǎo)體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角θ，感應(yīng)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(dǎo)體處于勻強磁場中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。 解析：可以把速度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(chǎn)生感應(yīng)電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=BLv1=BLvsinθ ［強調(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。 4、反電動勢 引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動機線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？ 學(xué)生討論后發(fā)表見解。 教師總結(jié)點評。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)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(zhuǎn)動。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機提供電能，電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情況？這時應(yīng)采取什么措施？ 學(xué)生討論，發(fā)表見解。電動機停止轉(zhuǎn)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(yīng)立即切斷電源，進行檢查。 （四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。 教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當(dāng)堂檢測。 設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄） （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》解決實際問題呢？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)計意圖：布置下節(jié)課的預(yù)習(xí)作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓(xùn)練。 九、板書設(shè)計 （一）、感應(yīng)電動勢 （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)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 E=BLv1=BLvsinθ （四）、反電動勢 十、教學(xué)反思 十一、學(xué)案設(shè)計(見下頁)