电磁感应 教学设计示例

 

电磁感应 教学设计示例

法拉第电磁感应定律

[设计理念]本节课以探究性学习为基础,通过学生亲自动手,观察实验,感知物理现象,突出学生的主体性,把学习的主动权交给学生,把教学的主导权交给老师,达到十分和谐的教学境界。

[教学目标]

一、            知识与技能

1、知道感应电动势的大小与哪些因素有关

2、明确电磁感应中的电路结构,知道那部分导体等效为电源

3、理解公式的使用条件,知道E=ф/t用来求平均感应电动势,E=BLVsinθ适用求瞬时感应电动势

二、            过程与方法

1、通过学生自己动手实验,培养学生对实验条件的控制能力和对实验的观察能力

2、 通过对公式适用条件的分析和对公式的应用,提高推理能力和综合分析能力

 

三、            情感态度与价值观

通过教师设置情景和热情引导,鼓励学生敢于探索干预提问,勇于创新。培养学生热爱物理热爱科学的情感.

[教具]螺线管,电流表(指针在中间的),条形磁铁,电源,滑动变阻器,开关,导线

[教学过程]

1、由实验引入新课

展示上节课实验图并提问:插入磁铁线圈中是否有电流通过?产生感应电流的条件是什么?

(有;穿过闭合回路磁通量发生变化)

教师说明:根据稳恒电路知识──导体中要有电流,导体两端存在电势差,闭合回路有感应电流,电路必有电源,电源的电动势是使闭合回路产生电流的原因,在电磁感应中,既然闭合回路有感应电流,这个电路中就一定有电动势。我们称它为感应电动势。

2、进行新课

板书:感应电动势(E

在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

产生感应电动势的那部分导体相当于电源

提问:上述实验中谁相当于电源?

(螺线管)

教师说明:螺线管内磁通量发生变化产生感应电动势

演示1:

如图甲 :①接通电路,将条形磁铁插入

②断开电路,将条形磁铁插入

比较①②提问:两次现象是否相同?

(否,断开电路无感应电流)

比较①②提问:断开电路时,电路中有电动势吗?有电磁感应现象产生吗?

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,甲图中磁铁插入螺线管过程即实现了这一功能,螺线管相当于电源

教师总结:

(1)    无论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中产生感应电动势,即发生了电磁感应现象

(2)    只有当电路闭合时,电路中才可能产生感应电流

 

结论:电磁感应的本质是产生感应电动势

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。

板书:法拉第电磁感应定律

演示2:研究感应电动势的大小和哪些因素有关?

    如图乙:用导体棒切割磁感线产生感应电流的实验中,

(1)实验中谁充当电源?

(2)如何做会改变电动势的大小?

(3)你怎样表达电动势的大小?

观察得出结论:导体棒相当于电源,导体运动速度不同、磁场的强弱不同,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。

 

    如图甲:在向线圈中插入条形磁铁的实验中,磁铁的磁场强弱不同,插入的速度不同,观察产生的电流大小

(速度越大,磁场越强电流越大)

引发学生讨论:感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关(联系感应电流产生条件)

教师总结:感应电动势的大小取决于磁通量的变化率即磁通量变化的快慢

1、磁通量的变化率——

    ф=ф2—ф1是磁通量的变化量,t是磁通量改变ф所用的时间

2、法拉第电磁感应定律内容:

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律成正比

板书:EΔφ/Δt

 EKΔφ/Δt

EΔφΔt均取国际单位,上式中K1

得出:EΔφ/Δt

闭合电路常常是一个匝数为n的线圈,而且穿过每匝线圈的磁通量总是相同的。这样的线圈可以看成是n个单匝线圈串联,因此整个线圈的感应电动势是但咋的n倍,即:E=n

例题:把矩形线框CDMN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MN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MN运动至M′N′线圈面积变化量:ΔSL·vΔt

 线圈磁通量变化量:ΔφBΔS

由法拉第电磁感应定律:

EΔφ/Δt

由上述方程可以推出:EBLv

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:BLv三者相互垂直,导体棒中所产生的感应电动势:EBLv

BLv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?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v1vsinθ

 

推导2:二垂直(vB的夹角为θ),导体棒中所产生的感应电动势EBLvsinθ

[课堂小结]

(1)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EnΔφ/Δt

(2)导体做切割磁感线运动时,感应电动势由EBLvsinθ确定。

(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。

     [课后作业]:课本练习1、2题

教学说明

1、本节课从结合稳恒电流知识,分析了电磁感应现象中存在电源,进而引出感应电动势。

2、“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容。它既是教学重点,也是教学难点。

3、在教学过程中尽量去体现学生是学习的主体,老师为主导。采用以教师组织引导、学生自主探究的教学方式。

 

 

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