2.2法拉第电磁感应定律 教学设计

《法拉第电磁感应定律》教学设计
教学目标：
了解感应电动势、磁通量变化等物理量，对其在电磁感应问题分析中的作用有较清晰的认识。
通过实验探究影响感应电动势大小的因素，掌握进行探究实验的方法，提升学生的科学探究能力。
理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，能依据问题情境灵活处理表达式中磁通量变化的表达方法，提升学生思维的思辨性和灵活性，促进学生科学思维能力的提高。
从能量观念分析导线切割磁感线运动中产生感应电动势的物理本质，培养严谨的科学态度。
教学重点：
感应电动势的概念；
法拉第电磁感应定律的理解。
教学难点：
法拉第电磁感应定律的理解
教学方法：
演示实验，讨论、讲授。
课时安排：2课时
问题引入：
什么是电磁感应现象？
产生感应电流的条件是什么？
下图所示的两个电路，闭合电路，电流表指针都能发生偏转，请比较两个电路的异同。
新课教学：
影响感应电动势大小的因素
【实验与探究】
如图所示。将螺线管用导线与电表连接，依次用1根条形磁铁快速插入或拔出螺线管、用2根条形磁铁分别快速和慢速插入或拔出螺线管，以定性描述的方式记录实验结果。
实验结果说明：①磁铁相对线圈运动的快慢不同时，磁通量变化的快慢不同；
②由于产生感应电流的闭合回路情况没有变化，所以感应电流的大小的变化反映了感应电动势的大小的变化。
结论：感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关。
法拉第电磁感应定律
内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
磁通量：线圈平面与磁场方向垂直时，
磁通量的变化：（磁通量变化的三种情况）
磁通量的变化率：
表达式：，采用国际单位制的单位，比例系数，表达式写成。
当线圈有匝，则可以看成由个单匝线圈串联而成，穿过每匝线圈的磁通量变化率是相同的，表达式为：
感应电动势的单位：伏特（V）
例题1：有一个1000匝的线圈，在0.4 s内通过它的磁通量从0.02 Wb增加到0.09 Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10 Ω， 把一个电阻为990 Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？
导线切割磁感线时的感应电动势
情境：如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有相距为的两平行金属导轨和。间串联一电流计，两导轨所在平面与磁感线垂直。导线放在导轨上，与两导轨垂直，此时电流计、金属导轨与导线构成一个闭合回路。设导线以速度向右运动，在时间内，由原来的位置移到.
【思考问题】（1）这个过程，闭合回路的面积变化量是多少？
（2）穿过闭合电路磁通量的变化量是多少？
（3）导线做切割磁感线产生的感应电动势是多少？
（4）如图所示，如果导线的运动方向与磁感线方向不垂直，那怎样计算感应电动势的大小？
【讨论与交流】（1）公式和公式有和区别？
（2）如图所示，导线做切割磁感线运动，能量是如何转化的？所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系？
例题2：如图所示，电阻为0.1 Ω的导体棒沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻为0.4 Ω。线框放在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒的长度为0.4 m，运动的速度为5 m/s。线框的电阻不计。
（1）电路中哪部分相当于电源？电动势多大？内阻多大？哪个位置相当于电源的正
极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？
（2）棒向右运动时所受的安培力有多大？
（3）棒所受安培力的功率有多大？电阻的发热功率有多大？电阻发热功率有多
大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义。
练习：有一边长 m的正方形导线框，质量 g，由高度m处自由下落，如图所示。其下边进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取。
课堂小结：
理解磁通量、磁通量变化、感应电动势的概念；
理解法拉第电磁感应定律的内涵；
理解法拉第电磁感应定律与导体棒切割产生感应电动势两种求解电动势方法的区别和联系。
课后作业：
第一课时：第2题
第二课时：P61 第10题