第4节法拉第电磁感应定律（二）
适用年级： 高二 ，所需课时： 1课时 。
作者姓名： 许兆胜 、单位： 枣庄八中南校 、
教材分析：就本节内容而言，“法拉第电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁感应定律”是电磁学的核心内容,从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础；从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。
三维学习目标：
1．知识与技能目标：
（1）．熟悉感应电动势的两种表达式，理解磁通量变化率的含义
（2）．区分两种表达式的特点
（3）．学会计算导体棒转动切割的感应电动势
2．过程与方法目标：
（1）．分析交流、归纳总结
（2）．领会变化、变化率所表示的意义
3．情感、态度与价值观目标：
（1）．领会平均电动势和瞬时电动势的作用，思考平均和瞬时在评价上的作用。
（2）．理解速度、磁感应强调的矢量性，体会矢量分解的不同效果。
学习本节学生的优势和不足：刚学习了产生 ( http: / / www.21cnjy.com )感应电动势的条件，知道计算感应电动势的两种方法，同学们也知道平均和瞬时的差异。但磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率这三个概念的难于区分，教学时可用类比与速度的方法，并采用举例分析，同学们最后形成自己的思想。
主要学习活动为：
活动1. 复习基本概念和公式
活动2. 公式概念的基本应用
活动3. 电动势公式E＝n和E＝Blvsin θ的选用技巧
活动一：复习基本概念和公式
楞次定律 右手定则 法拉第电磁感应定律
活动二：公式概念的基本应用
知识点一 公式E＝n的理解
例1．一个200匝、面积为2 ( http: / / www.21cnjy.com )0 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________Wb；磁通量的平均变化率是________Wb/s；线圈中感应电动势的大小是________V.
答案 4×10－4 8×10－3 1.6
解析 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，应该用公式ΔΦ＝ΔBSsin θ来计算，所以
ΔΦ＝ΔBSsin θ＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5 Wb
＝4×10－4 Wb
磁通量的变化率为＝ Wb/s＝8×10－3 Wb/s，
感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律得
E＝n＝200×8×10－3 V＝1.6 V
点评 要理解好公式E＝n，首先要区分好磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率，现列表如下：
物理量 单位 物理意义 计算公式
磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝B·S⊥
磁通量的变化量ΔΦ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少 ΔΦ＝Φ2－Φ1
磁通量的变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 ＝
特别提醒 ①对Φ、ΔΦ、而言，穿过一匝线圈和穿过n匝是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比．
②磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，Φ很大时，可能很小，也可能很大；Φ＝0时，可能不为零．
变式1．下列说法正确的是( )
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C．线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大
答案 D
解析 线圈中产生的感应电动 ( http: / / www.21cnjy.com )势E＝n，即E与成正比，与Φ或ΔΦ的大小无直接关系．磁通量变化得越快，即越大，产生的感应电动势越大，故只有D正确．
点评 正确理解决定感应电动势大小的因素是磁通量的变化率，这是分析本题的关键．
知识点二 公式E＝Blvsin θ的理解
例2．如图2所示，在磁感应强度为1 T的匀 ( http: / / www.21cnjy.com )强磁场中，一根跟磁场垂直长20 cm的导线以2 m/s的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成30 °角，则导线中的感应电动势为________．
答案 0.2 V
解析 E＝Blvsin 30°＝(1×0.2×2×sin 30°) V＝0.2 V
点评 (1)当导体平动垂直切割磁感线时，即B、l、v两两垂直时(如图所示)E＝Blv.
(2)当导体平动但不垂直切割磁感线时即v与B有一夹角θ，如右图所示，此时可将导体的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度v2＝vcos θ不使导体切割磁感线，使导体切割磁感线的是分速度v1＝vsin θ，从而使导体产生的感应电动势为：E＝Blv1＝Blvsin θ.
特别提醒 不要死记公式，要理解含意vsin θ是导体切割磁感线的速度．
变式2．在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l ( http: / / www.21cnjy.com )的金属棒OA在垂直于磁场方向的平面内绕O点以角速度ω匀速转动，如图3所示，求：金属棒OA上产生的感应电动势．
答案 Bl2ω
解析 由v＝rω，可知各点处速度与该点到O点 ( http: / / www.21cnjy.com )的距离r成正比，速度都与棒垂直，我们可以求出棒OA上各点的平均速度＝ω，即与棒中点的速度相同．(只有成正比例的量，中点值才等于平均值)可得E＝Blv＝Bl·ω＝Bl2ω.
点评 当导体棒转动切割磁感线时，若棒上各处磁感应强度B相同，则可直接应用公式E＝Bl2ω.
活动三：电动势公式E＝n和E＝Blvsin θ的选用技巧
例3．如图所示，两根相距为l ( http: / / www.21cnjy.com )的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和dc上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，则( )
A．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d
B．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b
C．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由b到d
D．U＝vBl，流过固定电阻R的感应电流由d到b
答案 A
解析 此回路的感应电动势有两种求法
(1)因B、l、v两两垂直可直接选用公式E＝Blv求解；
(2)可由法拉第电磁感应定律E＝求解：
因在Δt时间内，杆扫过的面积ΔS＝lvΔt
所以回路磁通量的变化ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
由E＝得E＝Blv.
题目中的导体棒相当于电源，其电动势E＝Blv，其内阻等于R，则U＝，电流方向可以用右手定则判断，A正确．
方法总结 求解导体做切割磁感线运动产生大小不变的感应电动势的问题时，两个公式都可使用．
例4．如图5所示，A、B两个闭合 ( http: / / www.21cnjy.com )线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径rA＝2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB＝________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB＝________.
答案 1∶1 1∶2
解析 A、B两环中磁通量的变化率相同，线圈 ( http: / / www.21cnjy.com )匝数相同，由E＝n可得EA∶EB＝1∶1；又因为R＝ρ，故RA∶RB＝2∶1，所以IA∶IB＝1∶2.
方法总结 当导体和磁场间无相对运动时，磁通量的变化完全是由磁场的变化引起的，感应电动势的计算只能采用公式E＝n.
变式3．如图所示，用一阻值为R的均匀细 ( http: / / www.21cnjy.com )导线围成的金属环半径为a，匀强磁场的磁感应强度为B，垂直穿过金属环所在平面．电阻为的导体杆AB，沿环表面以速度v向右滑至环中央时，杆的端电压为( )
A．Bav B.Bav
C.Bav D.Bav
答案 C
解析 当电阻为的导体杆AB沿环表 ( http: / / www.21cnjy.com )面以速度v向右滑至环中央时，这个回路的总电动势为：E＝2Bav.并联的两个半圆环的等效电阻为，杆的端电压为UAB＝E·＝Bav.
方法总结 当磁场和导体间有相对运动，且感应电动势大小在变化，求瞬时感应电动势时，应采用公式E＝Blvsin θ.
变式4．如图所示，匀强磁场的磁感 ( http: / / www.21cnjy.com )应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，金属框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：
(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小；
(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小．
答案 (1) (2)Blv
解析 (1)Φ1＝BS＝Bl2，转到竖直位置Φ2＝0
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－Bl2
根据法拉第电磁感应定律，有E＝＝
平均感应电动势的大小为E＝
(2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，E＝Blv，此时求的是瞬时感应电动势．
方法总结 求解某一过程(或某一段时间) ( http: / / www.21cnjy.com )中的感应电动势而平均速度又不能求得时，应选用公式E＝n.如问题(1)，但求某一瞬时感应电动势时应采用E＝Blvsin θ.
【反馈练习、巩固落实】
A组（巩固基础）
1．一个N匝的圆线圈，放在磁感应强 ( http: / / www.21cnjy.com )度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变。下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是( )
A．将线圈匝数增加一倍
B．将线圈面积增加一倍
C．将线圈半径增加一倍
D．适当改变线圈的取向
2．如图所示，一段直导线ab放在匀强 ( http: / / www.21cnjy.com )磁场中，导线长为20 cm，磁感应强度为0.50 T，导线以方向和导线垂直、大小为5.0 m/s的速度做切割磁感线运动时，a、b两端________端电势较高，电势差为________；如果将导线在纸面内转过30°角，保持速度的大小不变，方向仍跟导线垂直，做切割磁感线运动，ab两端的电势差为________。
B组（中等难度）
3．闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则( )
A．环中产生的感应电动势均匀变化
B．环中产生的感应电流均匀变化
C．环中产生的感应电动势保持不变
D．环上某一小段导体所受的安培力保持不变
4．如图，金属导轨间距为d，一端跨接一 ( http: / / www.21cnjy.com )个电阻R，匀强磁场的磁感应强度诺为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面，一根长金属棒与导体成 角放置，金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向，以恒定速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻的电流强度为 。
C组（较高难度）
5.如图，边长为a的正方 ( http: / / www.21cnjy.com )形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过1200角，求：（1）线框内感应电动势在时间t内的平均值。（2）转过1200角时感应电动势的瞬时值。
6．如图所示，导线环面积为10 c ( http: / / www.21cnjy.com )m2，环中接入一个电容器，C＝10μF，线圈放在均匀变化的磁场中，磁感线垂直线圈平面，若磁感应强度以0.01 T/s的速度均匀减小，则电容器极板所带电荷量为________，其中带正电荷的是________板。
反馈练习答案
A组：1. CD 2. a 0.5 V 0.5 V
B组： 3. C 4. Bdv/(Rsinθ)
C组：5. 3Ba2/(2t) 6. 10 C a
布置课后巩固题
阅读《高中新课程学生自主 ( http: / / www.21cnjy.com )学习丛书·物理选修3－2》§4.4法拉第电磁感应定律的内容和例题2、例题3，基础练习完成5—6题，综合跃升完成11、12题，互动实践完成15题
教学评价
可评价的学习要素
活动1：知识落实情况和课后作业完成情况
评价方法：教师现场评价
评价指标：（1）课后作业完成度 （2）课后作业的正确率 （3）基本概念和基本规律的掌握情况
活动2到活动3三个活动：学生的应用能力和逻辑推理能力
评价方法：教师现场评价，学生互评。
评价指标：（1）能否将规律熟练运用（2）能否深刻意识到自己的出错原因。（3）能否跟其它知识进行综合应用
教学反思
变化量和变化率一直是一个较难理解的 ( http: / / www.21cnjy.com )概念，学生在考试中经常出错。我们在教学中应通过类比速度、速度变化和速度变化率来理解，同时举例让同学们得出结论。
在导体棒切割磁感线产生感应电动势 ( http: / / www.21cnjy.com )教学中，L的意义是有效长度，我们要从切割磁感线的角度分析什么是有效长度，同时给出几种情况，如弯曲的、不垂直的等，让同学们去找有效长度，这样学生易于接受。同时还可提出等效在物理中的意义。第4节法拉第电磁感应定律(三)
适用年级： 高二 ，所需课时： 1课时 。
作者姓名： 许兆胜 、单位： 枣庄八中南校 、
教材分析：就本节内容而言，“法拉第电磁感应 ( http: / / www.21cnjy.com )定律”是电磁学的核心内容,从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础；从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。
三维学习目标：
1．知识与技能目标：
（1）．会用和E=BLvsinθ解决问题。
（2）．结合恒定电流的知识，计算电路中的电流、电量、功率等问题。
（3）．处理电磁感应的图像问题。
（4）．分析电磁感应与力学、能量的综合问题。
2．过程与方法目标：
（1）．作出等效电路、分析导体棒在力作用下的运动以及运动过程中的感应电流变化。
（2）．通过分析，总结电磁感应的解题方法和特点
3．情感、态度与价值观目标：
（1）．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
（2）．知道任何的综合复杂性问题都可以肢解成一个个小问题，从而简化问题。
学习本节学生的优势和不足：刚学习了电磁感应定 ( http: / / www.21cnjy.com )律，并且运用E＝n和E＝Blvsin θ计算电磁感应问题，会根据电流判断等效电源的正负极，计算电路中电流、功率、电量；会用受力分析物体的运动。但是同学们缺乏分析综合性问题的能力和方法，缺少耐性，容易出现事实而非的现象
主要学习活动为：
活动1. 复习基本概念和公式
活动2. 电磁感应与图像相结合
活动3. 电磁感应与电路相结合
活动4. 电磁感应与力学相结合
活动一：复习基本概念和公式
楞次定律 右手定则 法拉第电磁感应定律
活动二：电磁感应与图像相结合
例1、闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图象分别如图2所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是( )
图2
A．图甲回路中感应电动势恒定不变
B．图乙回路中感应电动势恒定不变
C．图丙回路中0～t1时间内感应电动势小于t1～t2时间内感应电动势
D．图丁回路中感应电动势先变大后变小
答案 B
解析 因E＝，则可据图象斜率 ( http: / / www.21cnjy.com )判断知图甲中＝0，即电动势E为0；图乙中＝恒量，即电动势E为一恒定值；图丙中E前>E后；图丁中图象斜率先减后增，即回路中感应电动势先减后增，故只有B选项正确．
例2、如图10所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是( )
图10
答案 D
解析 由楞次定律可知，当矩形导线框进入磁场 ( http: / / www.21cnjy.com )和出磁场时，磁场力总是阻碍物体的运动，方向始终向左，所以外力F始终水平向右，因安培力的大小不同，故选项D是正确的，选项C是错误的．当矩形导线框进入磁场时，由法拉第电磁感应定律判断，感应电流的大小在中间时是最大的，所以选项A、B是错误的．
点评 题中并没有明确电流或安培力的正方向，所以开始时取正值或负值都可以，关键是图象能否正确反映过程的特点．
活动三：电磁感应与电路相结合
例3、用均匀导线做成的正方 ( http: / / www.21cnjy.com )形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图9甲所示．当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中点a、b两点间的电势差是( )
图9
A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V
C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V
答案 B
解析 题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流，把左半部分线框看成电源，设其电动势为E，内电阻为，画出等效电路如图乙所示．则ab两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，正方形线框的总电阻为r，且依题意知＝10 T/s.
由E＝得E＝＝＝10× V＝0.2 V，所以U＝I＝·＝× V＝0.1 V.
由于a点电势低于b点电势，故Uab＝－0.1 V，即B选项正确．
点评 处理此类问题要分清内、外电路(哪部分相当于电源)，画出等效电路图．
例4．如图4(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．
图4
求0至t1时间内
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；
(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量．
答案 (1) 从b到a
(2)
解析 (1)由图象分析可知 ( http: / / www.21cnjy.com )，0至t1时间内＝.由法拉第电磁感应定律有E＝n＝n·S，而S＝πr.由闭合电路欧姆定律有I1＝.联立以上各式得，通过电阻R1上的电流大小I1＝.由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向从b到a.
(2)通过电阻R1上的电量：q＝I1t1＝
电阻R1上产生的热量：Q＝IR1t1＝
活动四：电磁感应与力学相结合
例5．两根足够长的光滑导轨竖直放置， ( http: / / www.21cnjy.com )间距为L，顶端接阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻， 重力加速度为g 则
A. 金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向 为 a→b
B. 金属棒的速度为v时，金属棒所受的安培力大小为
C. 金属棒的最大速度为：
D. 金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为R
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【反馈练习、巩固落实】
A组（巩固基础）
1.如图，在匀强磁场中，导体ab与光滑导 ( http: / / www.21cnjy.com )轨紧密接触，ab在向右的拉力F作用下以速度v做匀速直线运动，当电阻R的阻值增大时，若速度v不变则[A]
A.F的功率减小 B. F的功率增大
C. F的功率不变 D. F的大小不变
2.如图所示，有两根和水平方向成α ( http: / / www.21cnjy.com )角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为及一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下。经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则( )
A.如果B增大，vm将变大 B.如果α变大，vm将变大
C.如果R变大，vm将变大 D.如果m变小，vm将变大
3.如图，一载流长直导线和一矩形导 ( http: / / www.21cnjy.com )线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在t=O到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中的感应电流总是沿顺时针方向：线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头所示方向相同，则i随时间t变化的图线可能是( )
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B组（中等难度）
4.如图12.4’-3所示， ( http: / / www.21cnjy.com )两根竖直放置的光滑平行导轨，其一部分处于方向垂直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN成水平沿导轨滑下，在与导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计。当金属杆MN进入磁场区后，其运动的速度图像可能是下图中的 ( )
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5.如图12.2-2，空间存在垂 ( http: / / www.21cnjy.com )直于纸面的均匀磁场，在半径为a的圆形区域内外，磁场方向相反，磁感应强度大小均为B.一半径为b ,电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合,在内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电量q= .
6.如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁 ( http: / / www.21cnjy.com )场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中
A．导体框中产生的感应电流方向相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框ad边两端电势差相同
D．通过导体框截面的电量相同
7.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触。当金属棒以恒定速度向右移动，经过环心O时，求：
（1）棒上电流的大小和方向，以及棒两端的电压UMN。
（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率。
C组（较高难度）
8.水平面上两根足够长的金属导轨平行 ( http: / / www.21cnjy.com )固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图。（取重力加速度g=10m/s2）
（1）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5Ω；磁感应强度B为多大？
（2）由v—F图线的截距可求得什么物理量？其值为多少？
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反馈练习答案
A组：1. A 2. BC 3. A
B组： 4. ACD 5. Bπ∣b2-2a2∣/R 6. AD
7. 电流方向从N流向M． 2Bav/3
C组：8. 1 f=2
布置课后巩固题
阅读《高中新课程学生自主学习丛书·物理选修3－2》§4.4法拉第电磁感应定律的内容
综合跃升完成8—10题、13、14题，完成周末练习一。
教学评价
可评价的学习要素
活动1：知识落实情况和课后作业完成情况
评价方法：教师现场评价
评价指标：（1）课后作业完成度 （2）课后作业的正确率 （3）基本概念和基本规律的掌握情况
活动2到活动4三个活动：学生的应用能力和逻辑推理能力
评价方法：教师现场评价，学生互评。
评价指标：（1）能否将规律熟练运用（2）能否深刻意识到自己的出错原因。（3）能否跟其它知识进行综合应用
教学反思
对于电磁感应的图像问题，注重对过程的分析能力的培养，理解图像的意义，了解斜率在解题中的应用。
对于电磁感应与力学综合问题，需要从 ( http: / / www.21cnjy.com )受力的角度分析物体的运动，了解电磁感应中运动的特点。对于平衡性问题，可采用牛顿运动定律和动能定理来处理；而对于变速运动，就不能使用牛顿运动定律，只能采用动能定理的来处理。
在计算电磁感应的问题时，推导安培力做 ( http: / / www.21cnjy.com )功和电路的焦耳热时，观察两个结果，思考安培力与电能的关系，从功能关系解释克服安培力做的功等于电路中产生电能。
本节内容综合性较强，而学生对于这类 ( http: / / www.21cnjy.com )问题很惧怕，因此在教学中，要注重把综合性问题的分解成多个小问题，强调知识的前后联系，让学生知道综合题原来是“纸老虎”，才能更好地完成教学任务。第4节法拉第电磁感应定律（一）
适用年级： 高二 ，所需课时： 1课时 。
教材分析：就本节内容而言，“法拉第电磁感 ( http: / / www.21cnjy.com )应定律”是电磁学的核心内容,从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础；从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。
三维学习目标：
1．知识与技能目标：
（1）．知道什么叫感应电动势。
（2）．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、。
（3）．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式，知道E=BLvsinθ如何推得。
2．过程与方法目标：
（1）．实验、类比、等效、分析交流、归纳总结
（2）．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测
3．情感、态度与价值观目标：
（1）．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
（2）．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。
学习本节学生的优势和不足：此部分知识较抽象 ( http: / / www.21cnjy.com )，而现在学生的抽象思维能力还比较弱。所以在这节课的教学中，应该注重体现新课程改革的要求，注意新旧知识的联系，同时紧扣教材，通过实验、类比、等效的手段和方法，来化难为简、循序渐进，力求通过引导、启发，使同学们能利用已掌握的旧知识，来理解所要学习的新规律，力求通过明显的实验现象启发同学们真正的主动起来，从而活跃大脑，激发兴趣，变被动记忆为主动认知。
主要学习活动为：
活动1. 实验探究 感应电动势与哪些因素有关
活动2. 得出法拉第电磁感应定律的表达式
活动3. 自主学习，讨论反感应电动势
(一) 预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？
恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。
设计意图：步步导入，吸引学生的注意力，明确学习目标。
活动一：实验探究 感应电动势与哪些因素有关
（三）合作探究、精讲点拨。
1、感应电动势
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在图a与图b中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？
电路断开，肯定无电流，但有电动势。
电动势大，电流一定大吗？电流的大小由电动势和电阻共同决定。
图b中，哪部分相当于a中的电源？螺线管相当于电源。
图b中，哪部分相当于a中电源内阻？线圈自身的电阻。
在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势.有感应电动势是电磁感应现象的本质。
2、电磁感应定律
感应电动势跟什么因素有关？现在演示前节课中三个成功实验，用课件展示出这三个电路图，同时提出三个问题供学生思考：
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问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么
问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系
问题3：第一个成功实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同
穿过电路的Φ变化产生E感产生I感.
由全电路欧姆定律知I=，当电路中的总电阻一定时，E感越大，I越大，指针偏转越大。
磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。
教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式表示为。从上面的三个实验，同学们可归纳出什么结论呢？
实验甲中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，
I感大，E感大。
实验乙中，导体棒运动越快，越大，I感越大，E感越大。
实验丙中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑片时大，I感大，E感大。
活动二：得出法拉第电磁感应定律的表达式
从上面的三个实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）
设t1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt=t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通量的变化率为，感应电动势为E，则
E=k
在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通 ( http: / / www.21cnjy.com )量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成
E=
设闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
E=n
3、导线切割磁感线时的感应电动势
导体切割磁感线时，感应电动 ( http: / / www.21cnjy.com )势如何计算呢？用CAI课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？
解析：设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为
ΔS=LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ=BΔS=BLvΔt
据法拉第电磁感应定律，得
E==BLv
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？
如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直 ( http: / / www.21cnjy.com )于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为
E=BLv1=BLvsinθ
［强调］在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。
活动三：自主学习，讨论反感应电动势
4、反电动势
引导学生讨论教材图4.3-3中，电 ( http: / / www.21cnjy.com )动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？
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学生讨论后发表见解。
教师总结点评。电动机转动时产生的感 ( http: / / www.21cnjy.com )应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。
讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？
学生讨论，发表见解。电动机停止转动，这时就没 ( http: / / www.21cnjy.com )有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。
【反馈练习、巩固落实】
A组（巩固基础）
1．在电磁感应现象中产生的电动势 ，叫做产生感应电动势的那部分导体就相当于 ，导体的电阻相当于
2．电路中感应电动势的大小 ( http: / / www.21cnjy.com )，跟穿过这一电路的磁通量的 成正比，表达式E＝(单匝线圈)，E＝n(多匝线圈)．当导体切割磁感线产生感应电动势时E＝ (B、l、v两两垂直)，E＝ (v⊥l但v与B夹角为θ)．
B组（中等难度）
3关于感应电动势，下列说法中正确的是( )
A．电源电动势就是感应电动势
B．产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C．在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D．电路中有电流就一定有感应电动势
4、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
C组（较高难度）
5穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb，则( )
A．线圈中感应电动势每秒钟增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒钟减少2 V
C．线圈中无感应电动势
D．线圈中感应电动势保持不变
6一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势的说法错误的是( )
A．一定为0.1 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
7一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直．如图所示，则有( )
A．Uab＝0
B．Ua>Ub，Uab保持不变
C．Ua≥Ub，Uab越来越大
D．Ua反馈练习答案
A组 1 感应电动势 电源 电源的内阻 2 变化率 Blv Blvsin_θ
B组 3 B 4 1.6V
C组：5 D 6 A 7 D
课后作业：
1.阅读《高中新课程学生自主学习丛书·物理选修3－2》§4.4法拉第电磁感应定律的内容和例题1，基础练习完成1—4题，综合跃升完成7题。
2.阅读“科学足迹”。
教学评价
可评价的学习要素
1.活动1中，学生的参与度。
评价方法：教师现场评价、学生互评。
评价指标：（1）能否准确全面的观察实验现象。（2）是否能通过现象发现本质。（3）能否积极讨论这3个活动中教师展示出的引导问题。
2.活动2：学生的思考能力和总结归纳的能力。
评价方法：教师现场评价
评价指标：（1）能否快速将实验现象进行归纳。（2）能否在总结实验现象的基础上更好的理解法拉第电磁感应定律
3.活动3：自主学习能力
评价方法：教师现场评价，学生互评。
评价指标：（1）学生相互讨论提问
教学反思
1.鉴于学生对法拉第电磁 ( http: / / www.21cnjy.com )感应定律的深刻理解和熟练掌握都有一定难度．在教学中必须循序渐进地让学生得到巩固、加深和提高．本节课侧重在新课教学中如何在新情景中应用旧知识引导学生形成新概念和获得新知识，并尽量利用该课的特点，培养相应的能力．
2、实验过程中，教学要求应清楚明确，应 ( http: / / www.21cnjy.com )做到： （1） 提示学生仔细观察实验现象，完整地分析实验的现象。 （2） 励学生大胆与分析和总结。教师实验以前要考虑到实验过程中的一些负面因素，尽可能减少负面影响。如实四中滑动变阻器滑动头滑动时可能现象不明显等。所以课前准备要充分。
3.根据教学大纲的要求和中学生的接受能 ( http: / / www.21cnjy.com )力，授课中不区别感应电动势和动生电动势．教案中着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式ε=Δφ/Δt的建立过程、物理意义及应用．而公式ε=Blv只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推出的表达式．这样做，可以让学生分清主次，减轻学生在认知上的负担，又不降低应用上的要求．
4.由于安排了3课时来学习第四节，所以这节课不宜选用综合性太强的例题和习题。
丙
