法拉第电磁感应定律教案
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法拉第电磁感应定律
一、教学内容分析
（一）内容和地位
在《普通高中物理课程标准》选修3-2的内容标准中涉及本节的内容有“理解法拉第电磁感应定律”。本节内容为高中物理选修3－2第一章电磁感应中第四节的教学内容。就本节内容而言，“法拉第电磁感应定律”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。根据课程标准和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=n的建立过程、物理意义及应用，而公式E＝BLvsinθ只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式．这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求．
此部分知识较抽象，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。
（二）教学目标
1、知识与技能
（1）知道决定感应电动势大小的因素；
（2）知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别。
（3）理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式。
（4）会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势。
（5）会计算导体切割磁感线时感应电动势的大小。
2、过程与方法
（1）通过经历完整探究，体会控制变量法的应用。
（2）通过感应电动势的另一种表达，认识演绎法的使用。
（3）经历感应电动势公式的表述，体验数学法在物理研究中的重要作用。
（4）分析推理，导出导体切割磁感线的感应电动势表达式，认识科学探究方法的多样性。
3、情感态度与价值观
（1）培养学生对实际问题的分析与推理能力。
（2）培养学生的辩证唯物主义世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾。
（三）教学重点与难点
重点：法拉第电磁感应定律的建立和理解
难点：1、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别；
2、理解是普遍意义的公式，计算结果是感应电动势相对于Δt时间内的平均值，而E=BLv是特殊情况下的计算公式，计算结果一般是感应电动势相对于速度v的瞬时值。
二、教学方法
（一）教法
采用“实验探究、讨论分析、归纳总结、类比等效”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。
（二）学法
在教学过程中亲身经历探究、思考、分析、推理、讨论与交流等过程，充分提高探究、分析、推理等能力，养成主动去学习的良好学习习惯。
三、教具
1、演示用的电流表，螺线管，条形磁铁，直流电源，滑动变阻器，导线若干。
2、多媒体平台
四、教学过程
教学程序 教师活动 学生活动 设计意图
引入新课 当今的社会越来越离不开电，我们可以想象如果我们的生活中没有了电将会是一个怎样的情景：无数工厂停工；夜晚，整个城市是一片漆黑……。而我们生活中需要的这些电都是电站里发电机发出来的，这节课我们将通过实验与探究学习这些电的电压大小与磁通量的变化率之间的关系，以及这些电的电压大小的具体计算的公式及其应用。 通过生活与物理的联系对本节课的内容产生兴趣。 让学生明白本节课的内容和日常生活的联系。
进行新课进行新课进行新课 一、感应电动势：将图<1>，图<2>用投影仪展示，并设问：图中电键S均闭合，电路中是否都有电流？为什么？启发学生回答：图<1>中产生的电流是由电源提供的，图<2>中产生的是感应电流。引导：由恒定电流的知识可知，闭合电路中有电流，电路中必有电源。对比图<1>，图<2>提问，图<2>中的电源在哪里？用投影仪展示图<3>，启发学生回答：图<2>中的线圈就相当于是电源，在磁铁插入线圈的过程中产生了电动势。师生互动：（用图<1>，图<2>装置进行演示说明）我们把电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。二、影响感应电动势大小的因素：一、法拉第电磁感应定律①内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。②表达式：启发学生运用学过的知识来证明1V=1Wb/s，因为所以k=1,这样上式可写成：问题探究一： 线圈L由导线绕制成n匝，当穿过每匝线圈的磁通量变化率都为时，则线圈L中产生的感应电动势为多少？ 启发学生得出计算感应电动势的普遍意义的公式说明：公式中的n是线圈的匝数，因为穿过每匝线圈的磁通量是相同的，可看成是n个单匝线圈串联而成，故整个线圈的电动势是单匝线圈的n倍。要注意通过线圈的磁通量的变化率并不改变，乘n是相当于串联。例题1：课本例题（课本P15）引导学生分析例题的条件及其求解过程。同类题型的变式思考：（让学生思考可能的变式形式）变式举例：1、如图，矩形线圈面积S，线圈平面垂直于磁感强度为B的匀强磁场。若在t秒内将线圈沿bc边翻转1800，则线圈中产生的平均感应电动势是多大？2、如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电动势之比为 ，若匀强磁场只布满圆环，则感应电动势之比为 。3、……二、感应电动势的另一种表述问题探究二：1、如图所示，把矩形单匝线圈abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面和磁感线垂直。设线圈可动部分bc的长度为L，以速度v向右匀速运动，在Δt时间内由原来的位置bc移动到b′c′。 让学生通过讨论与交流回答以下的问题：①线圈的面积变化量ΔS=？②穿过闭合电路的磁通量的变化量ΔΦ=？③感应电动势E=？2、如果导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角θ，如图所示，则得到的感应电动势的表达式怎样？让学生通过讨论与交流自己推导出此时感应电动势的表达式E=BLvsinθ。说明：1、公式E=BLvsinθ中的θ为导体运动的速度方向和磁感线方向的夹角；2、公式两边的单位是一致的，即1V=1T×1m×1m/s，可以让学生自己证明。三、问题探究：让学生通过讨论与交流探究以下问题：1、感应电动势和感应电流有何区别和联系？2、在公式E=BLv中，L是直导线的有效长度，如果不是直导线，又该怎样处理？3、公式E=n和公式E＝BLvsinθ有何区别和联系？ 1、积极参与证明过程；2、积极参与问题探究通过自己的思考计算回答老师的问题；3、阅读课本的例题分析例题条件及其求解过程；4、参与和同学间的讨论与交流分析同类题型可能的变式并把自己当作问题的提出者；5、参与和同学间的讨论与交流推导出感应电动势的另一种表述的公式；6、参与和同学间的讨论与交流推导出当导体的运动方向跟磁感线方向有夹角时感应电动势的表达式；7、利用本节课所学到的知识和同学讨论与交流回答相关的问题。 1、让学生亲身经历证明公式中比例系数k为什么等于1的过程，让学生明白知识的由来过程；2、通过参与问题的探究加深对公式的理解。3、通过例题分析掌握法拉第电磁感应定律的一般应用；4、通过学生参与变式题型的思考让学生站在出题者的角度去思考问题，从而提高学生的思维能力和解决问题的能力，提高学生学习的积极性；5、让学生亲身经历利用感应电动势的公式推导出导体切割磁感线公式的过程，既让学生掌握已学知识的运用又通过推导得到感应电动势的另一种表述公式；6、让学生通过讨论与交流掌握导体切割磁感线时更一般的表达式；7、利用问题探究的这一环节加深学生对本节课所学知识的理解。
小 结 引导学生自己总结本节课的内容 积极参与知识的小结 加强学生对本节课的整体把握能力。
巩固练习 1、如图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连,金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: 等于多少 2、如图所示，长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，如图所示，磁感应强度为B，求ab两端的电势差。 独立完成相关练习。 通过练习使学生熟悉和巩固本节课的知识。
课后作业 完成课本本节后面练习
五、板书设计
第四节 法拉第电磁感应定律
一、法拉第电磁感应定律
内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
表达式：
由k=1得
若线圈有n匝则产生的感应电动势为：
二、感应电动势的另一种表述
若导体的运动方向跟导体本身垂直，也跟磁感线方向垂直则感应电动势的表达式为E=BLv
若导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角θ则感应电动势的表达式为E=BLvsinθ
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法拉第电磁感应定律
一、教学内容分析
（一）内容和地位
在《普通高中物理课程标准》选修3-2的内容标准中涉及本节的内容有“理解法拉第电磁感应定律”。本节内容为高中物理选修3－2第一章电磁感应中第四节的教学内容。就本节内容而言，“法拉第电磁感应定律”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。根据课程标准和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=n的建立过程、物理意义及应用，而公式E＝BLvsinθ只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式．这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求．
此部分知识较抽象，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。
（二）教学目标
1、知识与技能
（1）知道决定感应电动势大小的因素；
（2）知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别。
（3）理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式。
（4）会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势。
（5）会计算导体切割磁感线时感应电动势的大小。
2、过程与方法
（1）通过经历完整探究，体会控制变量法的应用。
（2）通过感应电动势的另一种表达，认识演绎法的使用。
（3）经历感应电动势公式的表述，体验数学法在物理研究中的重要作用。
（4）分析推理，导出导体切割磁感线的感应电动势表达式，认识科学探究方法的多样性。
3、情感态度与价值观
（1）培养学生对实际问题的分析与推理能力。
（2）培养学生的辩证唯物主义世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾。
（三）教学重点与难点
重点：法拉第电磁感应定律的建立和理解
难点：1、磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别；
2、理解是普遍意义的公式，计算结果是感应电动势相对于Δt时间内的平均值，而E=BLv是特殊情况下的计算公式，计算结果一般是感应电动势相对于速度v的瞬时值。
二、教学方法
（一）教法
采用“实验探究、讨论分析、归纳总结、类比等效”等方法，让学生经历知识的由来过程，激发学生的兴趣，从而形成自己的知识技能。在教学过程中采用多媒体手段，增进教学的直观性，加大课堂密度，提高教学效率。
（二）学法
在教学过程中亲身经历探究、思考、分析、推理、讨论与交流等过程，充分提高探究、分析、推理等能力，养成主动去学习的良好学习习惯。
三、教具
1、演示用的电流表，螺线管，条形磁铁，直流电源，滑动变阻器，导线若干。
2、多媒体平台
四、教学过程
教学程序 教师活动 学生活动 设计意图
引入新课 当今的社会越来越离不开电，我们可以想象如果我们的生活中没有了电将会是一个怎样的情景：无数工厂停工；夜晚，整个城市是一片漆黑……。而我们生活中需要的这些电都是电站里发电机发出来的，这节课我们将通过实验与探究学习这些电的电压大小与磁通量的变化率之间的关系，以及这些电的电压大小的具体计算的公式及其应用。 通过生活与物理的联系对本节课的内容产生兴趣。 让学生明白本节课的内容和日常生活的联系。
进行新课进行新课进行新课 一、感应电动势：将图<1>，图<2>用投影仪展示，并设问：图中电键S均闭合，电路中是否都有电流？为什么？启发学生回答：图<1>中产生的电流是由电源提供的，图<2>中产生的是感应电流。引导：由恒定电流的知识可知，闭合电路中有电流，电路中必有电源。对比图<1>，图<2>提问，图<2>中的电源在哪里？用投影仪展示图<3>，启发学生回答：图<2>中的线圈就相当于是电源，在磁铁插入线圈的过程中产生了电动势。师生互动：（用图<1>，图<2>装置进行演示说明）我们把电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。二、影响感应电动势大小的因素：一、法拉第电磁感应定律①内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。②表达式：启发学生运用学过的知识来证明1V=1Wb/s，因为所以k=1,这样上式可写成：问题探究一： 线圈L由导线绕制成n匝，当穿过每匝线圈的磁通量变化率都为时，则线圈L中产生的感应电动势为多少？ 启发学生得出计算感应电动势的普遍意义的公式说明：公式中的n是线圈的匝数，因为穿过每匝线圈的磁通量是相同的，可看成是n个单匝线圈串联而成，故整个线圈的电动势是单匝线圈的n倍。要注意通过线圈的磁通量的变化率并不改变，乘n是相当于串联。例题1：课本例题（课本P15）引导学生分析例题的条件及其求解过程。同类题型的变式思考：（让学生思考可能的变式形式）变式举例：1、如图，矩形线圈面积S，线圈平面垂直于磁感强度为B的匀强磁场。若在t秒内将线圈沿bc边翻转1800，则线圈中产生的平均感应电动势是多大？2、如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电动势之比为 ，若匀强磁场只布满圆环，则感应电动势之比为 。3、……二、感应电动势的另一种表述问题探究二：1、如图所示，把矩形单匝线圈abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面和磁感线垂直。设线圈可动部分bc的长度为L，以速度v向右匀速运动，在Δt时间内由原来的位置bc移动到b′c′。 让学生通过讨论与交流回答以下的问题：①线圈的面积变化量ΔS=？②穿过闭合电路的磁通量的变化量ΔΦ=？③感应电动势E=？2、如果导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角θ，如图所示，则得到的感应电动势的表达式怎样？让学生通过讨论与交流自己推导出此时感应电动势的表达式E=BLvsinθ。说明：1、公式E=BLvsinθ中的θ为导体运动的速度方向和磁感线方向的夹角；2、公式两边的单位是一致的，即1V=1T×1m×1m/s，可以让学生自己证明。三、问题探究：让学生通过讨论与交流探究以下问题：1、感应电动势和感应电流有何区别和联系？2、在公式E=BLv中，L是直导线的有效长度，如果不是直导线，又该怎样处理？3、公式E=n和公式E＝BLvsinθ有何区别和联系？ 1、积极参与证明过程；2、积极参与问题探究通过自己的思考计算回答老师的问题；3、阅读课本的例题分析例题条件及其求解过程；4、参与和同学间的讨论与交流分析同类题型可能的变式并把自己当作问题的提出者；5、参与和同学间的讨论与交流推导出感应电动势的另一种表述的公式；6、参与和同学间的讨论与交流推导出当导体的运动方向跟磁感线方向有夹角时感应电动势的表达式；7、利用本节课所学到的知识和同学讨论与交流回答相关的问题。 1、让学生亲身经历证明公式中比例系数k为什么等于1的过程，让学生明白知识的由来过程；2、通过参与问题的探究加深对公式的理解。3、通过例题分析掌握法拉第电磁感应定律的一般应用；4、通过学生参与变式题型的思考让学生站在出题者的角度去思考问题，从而提高学生的思维能力和解决问题的能力，提高学生学习的积极性；5、让学生亲身经历利用感应电动势的公式推导出导体切割磁感线公式的过程，既让学生掌握已学知识的运用又通过推导得到感应电动势的另一种表述公式；6、让学生通过讨论与交流掌握导体切割磁感线时更一般的表达式；7、利用问题探究的这一环节加深学生对本节课所学知识的理解。
小 结 引导学生自己总结本节课的内容 积极参与知识的小结 加强学生对本节课的整体把握能力。
巩固练习 1、如图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连,金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求: 等于多少 2、如图所示，长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，如图所示，磁感应强度为B，求ab两端的电势差。 独立完成相关练习。 通过练习使学生熟悉和巩固本节课的知识。
课后作业 完成课本本节后面练习
五、板书设计
第四节 法拉第电磁感应定律
一、法拉第电磁感应定律
内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
表达式：
由k=1得
若线圈有n匝则产生的感应电动势为：
二、感应电动势的另一种表述
若导体的运动方向跟导体本身垂直，也跟磁感线方向垂直则感应电动势的表达式为E=BLv
若导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角θ则感应电动势的表达式为E=BLvsinθ
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