2.2 法拉第电磁感应定律 教学设计（表格式）

教学设计
课题 《法拉第电磁感应定律》
设计者 罗成
课型 新授课□ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节内容进一步分析理解电磁感应现象，所不同的是从之前的感应电流的角度深入到感应电动势角度来理解，并定量研究感应电动势的大小。但是，定量研究感应电动势并非是通过前几节通用的实验探究，而是通过结合物理学史进行阐述研究，在物理学史中通过法拉第，以及纽曼、韦伯等科学家向学生展示了整个法拉第电磁感应定律的构建过程，同时使学生对法拉第电磁感应定律的具体内容也有了较为清晰的理解。
学情分析
本节课学生的学情分析具体如下：（１）学生通过《恒定电流》的知识学习，己经懂得了基本的电路知识，理解了电动势的概念，可以较为顺利的学习感应电动势的概念。学生通过《加速度》的概念学习，对变化率这一概念有了认识，但变化率的深刻理解对学生的学习还是存在障碍。为此本节教学中，磁通量变化率这一概念比较抽象，学生学习起来比较困难，虽有以前的认识，但是还需通过类比的方法强化，应用法拉第电磁感应定律解决问题来强化，帮助学生理解这一概念。学生通过前面三节内容的学习对电磁感应现象有了一定的认识，对法拉第电磁感应定律的学习有帮助。
学习目标
通过探究、观察、学习总结出感应电动势大小与哪些因素有关，学生通过实验和观察寻找物理量之间的关系； 学习法拉第电磁感应定律，并能准确表述其内容； 设计各种循序渐进的教学情境让学生用本课所学的法拉第电磁感应定律去求解感应电动势，在解决问题的过程中通过思考与交流使学生开阔视野、提升研究问题的能力，更重要的是让学生体验到研究问题并解决问题的科学程序与探究自然奥秘的乐趣。
学习重点难点
教学重点：学生探宄实验，感应电动势与磁通量变化率的关系。Ｂ－ｔ图像的应用，导体切割磁感线的感应电动势，发电机的基本原理。 教学难点： 磁通量变化率的理解
教学辅助支持
PPT课件、条形磁铁、灵敏电流计、线圈
教学活动设计
教学环节教学活动设计意图评估要点 引起注意 上课伊始，组织同学进行趣味比赛．要求两名同 学同时操作手摇式两台发电机，比较哪个灯泡更亮， 获胜者予以鼓励．让学生在亲手操作， 亲历情境和亲身体验中点燃学生探究和学习的 “火把”．学生是否将注意力集中到课堂，思考今天所学的内容。 提供情境 指导学习 引出表现与参加趣味游戏的同学交流，你认为发电机的电 动势(感应电动势) 大小可能与哪些因素有关 学生可能回答，与磁场强度、转速、线圈大小、匝数和导线 的粗细等有关． 教师：下面三种图 ( 图 1、图 2、图 3) 均能产生感应电动势，上述因素是否是影响感应电动势大小的最本质的因素 学生：在图 1、2 和 3 中，由于不涉及转速或线圈大小，所以转速和线圈大小不是最本质因素．又因为感应电流产生的条件与磁通量的变化有关，结合发电 机实验的感受，我认为可能与磁通量的变化、匝数和运动时间有关 教师在学生回答的基础上总结，感应电动势E可 能与磁通量的变化 ΔΦ、匝数n和时间Δt有关． 教师：为了检验我们的猜想是否正确，下面我们 运用控制变量法进行定量研究． 如图 4，小车载着磁铁从上滑下到进入线圈 ΔL 过程中 ( 如图 5 ) ，闭合回路的磁通量Φ增大、磁铁速度v增大，则闭合回路的感应电动势 E增大，灵敏电流计偏角会不断变大．调节光电门到线圈的距离，当灵敏电流计偏角最大时，用数字计时器测此时瞬时时间Δt．改变线圈的匝数或磁铁的条数，就改变了闭合回路的匝数n或磁通量的变化ΔΦ ；改变小车下滑的距离L，就改变了时间 Δt．这样，就可以比较感应电动势E与匝数n、磁通量的变化ΔΦ和时间Δt的关系了． 提倡开放性和主动性，引导学生分析 现象，排除非本质因素，得到本质属性，训练学生的观察能力和信息收集、分析与处理能力，达成核心素养 中自主发展(学会学习，健康生活) 的部分目标． 提供情境 指导学习 引出表现 实验步骤与数据处理 (1)保持磁通量 ΔΦ、Δt 不变，探究E与匝数n的关系(表1)． (2)保持Δt、匝数n不变，探究E与ΔΦ的关系 (表2)． (3)保持ΔΦ、匝数n不变，探究E与Δt的关系(表3)． 将数据描点、连线，即可得图 6、图 7 和图 8. 教师：1831 年，法拉第发现电磁感应现象，之后大量的科学家开始研究电磁感应现象，最早由纽曼、韦 伯各自从理论上提出了感应电动势的计算公式，之后法拉第通过精确的实验验证了这一规律．人们为了纪 念法拉第在电磁感应现象方面的突出贡献，就用他的 名字命名了这一定律，即E =kΔΦ/Δt，(k为比例系 数)．在国际制单位中，因为 1V = 1Wb / s，故k = 1，即单匝线圈产生的感应电动势E= ΔΦ/Δt．又因为n匝 线圈相当于n个电源串联，所以n匝线圈的感应电动 势E =kΔΦ/Δt． 教师：能否利用法拉第电磁感应定律推导“导线切割磁感线时产生的感应电动势” 请完成下列两种情况的推导． 学生：垂直切割时，如图9所示，导体由 ab 匀速移动到a1b1，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化ΔΦ = BLvΔt ，Δt 时间内轨道与金属棒所围面积 内磁通量的变化量为 ΔΦ = BΔs = BLvΔt ． 由法拉第电 磁感应定律E=ΔΦ/Δt= BvΔtL/Δt = BLv．即垂直切割电动势E = BLv． 学生：切割方向与磁场方向成θ角时，如图 10 所示，将v分解为垂直于B和平行于B的两个分量，其中v2 = vcosθ，没有切割磁感线，不产生电动势；与B垂直的分量v1= vsinθ，切割磁感线产生电动势E= BLvsinθ． 学生自己进行组内分工与相互合作， 自己设计实验、动手实验、记录数据、描绘图象和得出 结论，由实验表象向归纳结论逐步过渡，主动构建知识，达到核心素养中的社会参与目标． 通过对所学知识的合理推导，体验解决问题的成功喜悦，增进学习物理的情感．推导后，注重教师评价和同伴评价的有机结合，引导学生自主发展，达成核心素养中的自主发展目标． 适时渗透情感、物理文化、思想和方 法教育，避免生硬说教，同时关注学生成长，达成核心 素养中的文化基础目标． 反馈评价 学习检测1.如图所示，在磁感应强度为 1T 匀强磁场中，一根长为20cm的导线以2m/s的速度运动，运动方向与磁感线方向成30°角，求导线中的感应电动势的大小 2.匀强磁场垂直于纸面向外，磁感应强度B= 2 × 10－2 T，一个直径为 20cm、电阻为0. 1 Ω的圆形圈放在磁场中，线圈平面垂直磁场方向。在线圈某一直径两端用力拉线圈，如图所示，在 0.5s内使线圈面积变为零。 问：在这个过程中，线圈内感应电流的方向如何 平均感应电流有多大 引导学生根据题设条件，从物理规律出发，通过分析、综合或类比等，将实际问题简化为物理模型，运用新知识解决新问题，达到消化、理解和反馈所学新知识． 同时两组例题对比，让学生在反思中 巩固、深化和提高，使学生的知识结构由点到面、由面到体，形成合理的知识结构．
作业与拓展学习设计
1.上网查阅资料，了解法拉第的相关资料，写一份有关法拉第电磁感应定律的发现历程的报告。 2.上网查询资料，了解现实生活中发电机和电动机的基本原理，写一份简单的原理说明书。 3.我们学习了发电机的原理，有了电我们如何用呢？通过电动机把电能转化为机械能。根据图4建议电动机的原理图，用下面的器材：干电池一节、铜丝一根，磁铁一块，请你制作一个电动机，写一个建议电动机的说明书。
特色学习资源分析、技术手段应用说明
PPT课件、电流表、电压表，磁铁
教学反思与改进
教师需充分了解学生的认知障碍，在教学过程中 为学生设计逻辑关系严谨、难度梯度适当的问题或实 验系列，把知识问题化，问题情境化，将学生置于问题的情境中，让他们经历智力的探险，收获思维和智慧，改变只会“模仿”不会“迁移”的顽症．
通过课堂学生演示实验和分组定量探究实验，让 学生亲临其境，获得具体的直接经验，得到清晰认识． 并在教师的启发引导下，经过学生讨论、分析、推理和归纳，上升到理性认识，形成物理概念或物理规律．一个物理概念或物理规律可以用语言、图表、代数或几何等方式表达出来，而不同的学生对信息的不同表征形式有着不同的反应．教学中需帮助他们找到最适合自己的表征形式．反过来，如果一个学生能够以多种形式来表达同一问题，就表示他们已经对此问题有了非常透彻的理解． 运用物理概念或物理规律时，依据“发现学习”的 教学思想，需从学生身边的生活实例入手，突出从生 活走向物理，从物理走向社会，在阶梯中领悟，在渐进 中进步，激发学生关注生活、应用知识解决问题的热 情和能力．还应注重各种知识间的相互联系，从整体角度看知识结构，将学生各方面零散知识联系在一起，这样有利于学生全面掌握知识和理顺各部分与整体的关系．