法拉第電磁感應(yīng)定律

教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
　　1、知道決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素；
　　2、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能對(duì)“磁通量的變化量”、“磁通量的變化率”進(jìn)行區(qū)別；
　　3、理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式；
　　4、會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問(wèn)題；
　　5、會(huì)計(jì)算導(dǎo)線切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大��；

能力目標(biāo)
　　1、通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力．

情感目標(biāo)
　　1、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析與推理能力。培養(yǎng)學(xué)生的辨證唯物注意世界觀，尤其在分析問(wèn)題時(shí)，注意把握主要矛盾．

 

教學(xué)建議

教材分析

理解和應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)生注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　�、� 要嚴(yán)格區(qū)分磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率這三個(gè)概念．

　�、� 求磁通量的變化量一般有三種情況：

　　當(dāng)回路面積 不變的時(shí)候， ；

　　當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 不變的時(shí)候， ；

　　當(dāng)回路面積 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 都不變，而他們的相對(duì)位置發(fā)生變化（如轉(zhuǎn)動(dòng)）的時(shí)候， （ 是回路面積 在與 垂直方向上的投影）．

　�、� E是 時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，一般不等于初態(tài)和末態(tài)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的平均值，即：

　　⑷ 注意課本中給出的法拉第電磁感應(yīng)定律公式中的磁通量變化率取絕對(duì)值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也取絕對(duì)值，它表示的是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，不涉及方向．

　�、� 公式 表示導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，是一個(gè)重要的公式．要使學(xué)生知道它是法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)特殊形式，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用比較方便．使用它計(jì)算時(shí)要注意B、L、v這三個(gè)量的方向必須是互相垂直的，遇到不垂直的情況，應(yīng)取垂直分量．

　建議在具體教學(xué)中，教師幫助學(xué)生形成知識(shí)系統(tǒng)，以便加深對(duì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新學(xué)的概念和原理．在法拉第電磁感應(yīng)定律的教學(xué)中，有以下幾個(gè)內(nèi)容與前面的知識(shí)有聯(lián)系，希望教師在教學(xué)中加以注意：

　�、� 由“恒定電流”知識(shí)知道，閉合電路中要維持持續(xù)電流，其中必有電動(dòng)勢(shì)的存在；在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有感應(yīng)電流也必然要存在對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此引出確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小問(wèn)題．

　�、� 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為人們研制新的電源提供了可能，當(dāng)它作為電源向外供電的時(shí)候，我們應(yīng)當(dāng)把它與外電路做為一個(gè)閉合回路來(lái)研究，這和直流電路沒(méi)有分別；

　�、� 用能量守恒和轉(zhuǎn)化來(lái)研究問(wèn)題是中學(xué)物理的一個(gè)重要的方法．化學(xué)電源中的電動(dòng)勢(shì)表征的是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表征的是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)．

教法建議

　　法拉第電磁感應(yīng)定律的重點(diǎn)是研究決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素是什么，這一知識(shí)點(diǎn)無(wú)法從前面的知識(shí)得出，因此做好實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中分析歸納出法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，是學(xué)好這部分知識(shí)的關(guān)鍵；

　　由于上一節(jié)學(xué)習(xí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時(shí)，就使學(xué)生明確了穿過(guò)閉合電路的磁通量變化與否，決定了感應(yīng)電流的有無(wú)，因此，本節(jié)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是使學(xué)生觀察感應(yīng)電流的大小與什么因素有關(guān)．對(duì)于程度比較好的學(xué)校，建議將實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組完成，學(xué)生自己進(jìn)行探究，教師加以引導(dǎo)分析．

關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的幾點(diǎn)教學(xué)建議

　　本節(jié)教材講述了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的定性分析，得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)系，最后給出了計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的公式：  ，但沒(méi)有講述法拉第電磁感應(yīng)定律．在講授這節(jié)教材時(shí)，要注意概念、定律的建立過(guò)程，使學(xué)生知其所以然，防止學(xué)生死記幾條干巴巴的結(jié)論．

　�。�1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)概念的建立：如何搞好物理概念的教學(xué)，這是一個(gè)很值得研究的課題．對(duì)此，各人雖有不同主張，但都很注意在抓好概念的引入、理解和應(yīng)用這些環(huán)節(jié)上下功夫．在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)概念的教學(xué)中，也應(yīng)注意這幾個(gè)環(huán)節(jié)．

　�、僖�入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念時(shí)，教材利用前面幾章學(xué)過(guò)的電動(dòng)勢(shì)、閉合電路歐姆定律等知識(shí)來(lái)分析產(chǎn)生感應(yīng)電流的電路，得出既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個(gè)電路中必然有電動(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)．教學(xué)實(shí)踐表明，這樣引入學(xué)生較易接受．

　　②比較概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，是一種使學(xué)生深刻理解概念本質(zhì)的好方法．由感應(yīng)電流過(guò)渡到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是從具體到抽象，從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)深化過(guò)程．為了讓

　　學(xué)生認(rèn)識(shí)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別和聯(lián)系，教師可以用大型電流表和電壓表演示電路在接通與斷開條件下的回路電流與路端電壓，讓學(xué)生看到回路斷開時(shí)，沒(méi)有感應(yīng)電流，但路端電壓（即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）仍存在．而電路中出現(xiàn)感應(yīng)電流，是要以電路閉合與電動(dòng)勢(shì)的同時(shí)存在為前提條件．從而說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無(wú)，完全決定于穿過(guò)回路的磁通量的變化，與回路的通斷，回路的組成情況等無(wú)關(guān)．而電路中的感應(yīng)電流存在，只是在閉合電路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)存在的必然結(jié)果．對(duì)純電阻電路，感應(yīng)電流強(qiáng)度與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)量關(guān)系滿足 ．教師通過(guò)上述演示和分析對(duì)比，使學(xué)生了解到，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)．

　�、圩寣W(xué)生把初學(xué)的概念在實(shí)際問(wèn)題中加以應(yīng)用，對(duì)鞏固和深化概念很有效．教師可以教材中產(chǎn)生感應(yīng)電流的二個(gè)實(shí)驗(yàn)，即圖1、圖2為例，讓學(xué)生找一找，電路中哪部分導(dǎo)體產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，起到了電源的作用（在圖1中是AB導(dǎo)體、圖2中是線圈B）．

　�。�3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大�。嚎衫�用課本圖4-1和圖4-2的實(shí)驗(yàn)裝置，演示在閉合電路內(nèi)磁通量變化快慢不同的情況下，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不同，從而分析出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)閉合電路的磁通量改變快慢有關(guān)．然后直接指出：理論和實(shí)踐證明，導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在B、l、v互相垂直的情況下，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可用公式 來(lái)計(jì)算，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體長(zhǎng)度、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度成正比．在演示中要注意說(shuō)明：①磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)的快慢不同時(shí)或?qū)�體切割磁感線的快慢不同時(shí)，磁通量變化的快慢不同．②由于產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合回路情況沒(méi)有變化，所以感應(yīng)電流大小的變化反映了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的變化．

　　由于必修課中不講法拉第電磁感應(yīng)定律，公式 不能從理論推導(dǎo)出來(lái)，為了便于學(xué)生接受和理解 與B、l、v的正比關(guān)系，可以采用下述教法．利用圖2來(lái)分析 與B、l、v的關(guān)系．圖中abcd為放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線框，線框平面跟磁感線垂直，讓線框中長(zhǎng)為l的可滑動(dòng)導(dǎo)體ab，以速度v向右運(yùn)動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到 ．由圖可以看出，lv是導(dǎo)體在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積大小，Blv是單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體切割磁感線的條數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化．由此可見(jiàn)，當(dāng)B、l、v各量越大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)穿過(guò)閉合回路的磁通量變化越大，或者說(shuō)磁通量變化得越快，這時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大．公式 反映了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 跟B、l、v成正比．

　　講完決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的規(guī)律之后，可讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)來(lái)掌握規(guī)律．除了做節(jié)后的例題之外，還可把課本中練習(xí)二（1）題和習(xí)題（5）題在課堂上討論，必要時(shí)可再適當(dāng)補(bǔ)充一些基礎(chǔ)練習(xí)．
法拉第電磁感應(yīng)定律的教學(xué)設(shè)計(jì)方案

引入部分示例：

復(fù)習(xí)提問(wèn)：

　　1：要使閉合電路中有電流必須具備什么條件？

　�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生回答：這個(gè)電路中必須有電源，因?yàn)殡娏魇怯呻娫吹碾妱?dòng)勢(shì)引起的）

　　2：如果電路不是閉合的，電路中沒(méi)有電流，電源的電動(dòng)勢(shì)是否還存在呢？

　�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生回答：電動(dòng)勢(shì)反映了電源提供電能本領(lǐng)的物理量，電路不閉合電源電動(dòng)勢(shì)依然存在）

引入新課：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個(gè)電路中也必定有電動(dòng)勢(shì)，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源．

　　1：引導(dǎo)學(xué)生找出下圖中相當(dāng)于電源的那部分導(dǎo)體？

          

　　2：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，如果電路是閉合的，電路中就有感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的強(qiáng)弱決定于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和電路的電阻．如果電路是斷開的，電路中就沒(méi)有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍然存在．那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)呢？今天我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題．

實(shí)驗(yàn)部分示例：

　　分析：磁鐵相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)得越快—電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大---感應(yīng)電流越大---表明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．

　　磁鐵相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)得越快，即穿過(guò)線圈的磁能通量變化越快---表明：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)閉合電路的磁通量變化快慢有關(guān)．

演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示——導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)示意．

　　分析：導(dǎo)體切割磁感線的速度越大—電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大—感應(yīng)電流越大---表明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．

　　導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，即穿過(guò)線圈的磁通量變化越快---表明：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)閉合電路的磁通量變化快慢有關(guān)．

小結(jié)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)閉合電路的磁通量改變快慢有關(guān)系

　　設(shè)時(shí)刻 時(shí)穿過(guò)閉合電路的磁通量為 ，設(shè)時(shí)刻 時(shí)穿過(guò)閉合電路的磁通量為 ，則在時(shí)間 內(nèi)磁通量的變化量為   ，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比．

理論和實(shí)踐表明：

　　長(zhǎng)度為 的導(dǎo)體，以速度 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的的大小跟磁感強(qiáng)度 ，導(dǎo)體的長(zhǎng)度 ，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度 以及運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向的夾角θ 的正弦 成正比，即：

  

　　在 、 、 互相垂直的情況下，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為：



　　即：導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體里產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟磁感強(qiáng)度、導(dǎo)體的長(zhǎng)度、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度成正比．