（粤教版选修3-2）物理：1.5《法拉第电磁感应定律的应用（一）》教案

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
法拉第电磁感应定律的应用（一） 教案
一、教材分析
本节是《电磁感应》一章的核心知识之一，与电路联系紧密，也是深化发电原理的基础。教材容量大，逻辑性强，方法性强。具体分析时思维维度多，能力要求高。本课有两个三级主题：“法拉第电机”、“电磁感应中的电路”。 法拉第电机是把理论与实践相结合，通过将电机模拟化、抽象化，引导学生观察，分析感应电动势产生的原因，将电机的感应电动势与导体切割磁感线相结合；电磁感应中的电路通过感应电流与感应电动势的关系，结合闭合电路进行对比，明确两者本质上的区别，通过讨论与交流，让学生找出等效电源、外电路、电流方向，进而引导学生建立等效电路，结合闭合电路的欧姆定律求解电流、电压、电功率等问题。
二、教学目标
依据《物理课程标准》要求和学生学习的实际出发，本节课的教学目标如下：
1．知识与技能：
（1）理解法拉第电机的原理；
（2）掌握法拉第电机感应电动势的计算；21世纪教育网
（3）理解电磁感应现象电路中的电源及外电路。
2．过程与方法：
（1）通过电磁感应中的电路的认识，在观察、分析、分类、归纳、转化、转换、综合等思维过程中，体会等效法的应用，加深学生对电磁感应内在规律的认识，凸现理论与应用的完美统一，培养严谨的物理思维习惯、方法。
（2）通过法拉第电机的探究，重结论，更重过程，明确探究的内涵，重温建立物理模型的方法。
3．情感态度与价值观：
（1）通过电磁感应的闭合电路的探究，分析物理知识的内在联系，发展对科学的好奇心和求知欲。
（2）通过实际问题的研究，引导学生理论联系实际，增强把理论用于实践的主动性和积极性。
三、重点和难点
（1）熟悉各种情况下感应电动势的表达[来源:21世纪教育网]
（2）能画出等效电路图，并能联系闭合电路解题
（3）形成学生的思维个性
四、学生基本情况分析
学生对本节兴趣较浓，探知欲较旺，教师应及时激励，凸现物理应用性的同时培养学生思维的连贯性、系统性。物理选修生基础较好，有解惑冲动，教师要充分利用这一因素，加强引导，合理设置探究情境，营造静中有动的课堂氛围。这一节课老师要放开手脚，大干一场，但要抓住思维要点，突出重难点，做到深入浅出。
五、教学设计思路
本节以加深巩固法拉第电磁感应定律为前提；以培养学生的分析、解决问题的能力为终极目标；理论联系实际，局部联系整体；让学生领略科技应用之广。本节课容量大，它要巩固前一节知识，更要为第六节：法拉第电磁感应定律的应用（二）作分工和铺垫。这一节学生的认知程度直接影响下一节课的教学效果。为此我深挖教材，紧紧围绕应用这一主题，我抓磁通量变化，抓电路结构，分类探究，归纳总结，突出物理方法，培养物理习惯，让学生独立地熟悉在不同情况下感应电动势的结论表达，这样学生既学到了知识，也初步领略出物理思维的严密性，逻辑性，更提高了能力。[来源:21世纪教育网]
六、教学用具准备
电机、导线、小灯泡、三角板（尺子）、圆规、教材、多媒体平台、投影仪
七、教学过程设计
电机模型及原理 → 探究E的不同表达式 → 分析例题（全程跟 踪引导） → 开放性试题 图1-5-6图1-5-11 → 课堂练习及小结
1. 引入课题---给出法拉第电机实物模型
先给出法拉第电机原理图和实物模型图，明确产生持续电流的内在根源，推导盘式和杆式情况之下感应电动势的表达。介绍部分生产、生活中常见的应用实例。
2. 设置情境
教学时设置盘转式、杆转式电源；提供圆形、方形、扇形、三角形各式外电路；动生和感生示意；作业第五题设置有各种相对速度及内电路。分类设置情境，在B、L、V变化因素上下功夫，分解难点，突出重点。
3. 主题教学
①、给出世界第一台发电机原理图后，让学生现场观察现象，结合原理示意图，联系法拉第电磁感应定律，并分析o、a两点电势高低，再结合实物图，示意图弄清起电原因。
②、结合电路图分清内电路、外电路，弄清电流方向。先从最简单的杆匀速直线切割磁感线情况开始，让学生交流讨论电路，建立基本的感应电路模型。
③、例题分析
【例1】如图17－84所示，MN、PQ为足够长的水平导电轨道，其电阻可以忽略不计，轨道宽度为L，ab，cd为垂直放置在轨道上的金属杆，它们的质量均为m，电阻均为R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感强度为B．现用水平力拉cd杆以恒定的速率v向右匀速滑动，设两杆与轨道间的动摩擦系数为μ，求ab杆可以达到的最大速度和此时作用在cd杆上水平拉力做功的瞬时功率．
解析：由楞次定律可知，当cd向右匀速运动时，ab也向右运动．
当ab有最大速度vm时，μmg＝BIL
①
②
此时作用在cd杆上水平拉力F做功的瞬时功率为P＝Fv＝(F安＋f)v＝(BIL＋μmg)v
点拨：要明确最大速度的条件，分析电路中的电流、安培力和金属棒的运动之间相互影响、相互制约的关系．
例题2、如图所示，两根相距为d的足够长的平行金属导轨位于水平xOy平面内，左端接有阻值为R的电阻，其他部分的电阻均不计．在x>0的一侧存在垂直xOy平面且方向竖直向下的稳定磁场，磁感强度大小按B=kx规律变化（其中k是一大于零的常数）．一根质量为m的金属杆垂直跨搁在光滑的金属导轨上，两者接触良好．
当t =0时直杆位于x=0处，其速度大小为v0，方向沿x轴正方向，在此后的过程中，始终有一个方向向左的变力F作用于金属杆，使金属杆的加速度大小恒为a，加速度方向一直沿x轴的负方向．求：
（1）闭合回路中感应电流持续的时间有多长？
（2）当金属杆沿x轴正方向运动的速度为时，闭合回路的感应电动势多大？此时作用于金属杆的外力F多大？
解析： （1）由题意可知，金属杆在磁场中的运动分为两个阶段：先沿x轴正方向做匀减速运动，直到速度为零；然后x轴负方向做匀加速直线运动，直到离开磁场，其速度一时间图象如图所示．金属杆在磁场中运动切割磁感线，闭合回路产生感应电流，所以回路中感应电流持续的时间．
（2）当金属杆沿x轴正方向运动的速度为时，对应的x坐标x1`满足：解得x1=．
则在x1处的磁感强度
此时回路中的感应电动势，
金属杆所受的安培力大小
方向沿x轴负方向
由牛顿第二定律得F＋F安=ma
所以，此时作用于金属杆的外力方向沿x轴负方向．21世纪教育网
答案：（1） （2）
4. 主要涉及的物理函数式
E=n△Φ/△t、E=BLV、E=BL2W/2、P=U2/R、E=I（R+r）、
R外=R1R2/（R1+R2）、F=BIL、Q=UC、Φ=BS、V=WR
5. 巩固提高
通过分类、对比、现场演练、讨论、示范交流、作业等一系列措施强化课堂效果，锤练思维品质，突出物理的应用特性。
6. 分析杆切割磁感线的情况下相关电动势、电流、等效电路的关联问题，通过书上的例题，建立一套局部→整体→局部，磁→电，电→磁互相联系的解题思路。引导学生探究相关的功率问题，切实培养综合解题能力和解题速度。
7. 布置作业
练习1、2题：随堂消化
4、5题：课外作业
通过第4题使学生了解并掌握转动和平动两种情况下的感应电动势表达。第5题给出了相对速度的情况。课堂教学和课外作业相互联系，相互补充。第1、2题有现场巩固，完善思维的作用。第4、5还有综合提升思维的效果
八、教学反思
新课程重视探究式学习，学生如此，老师更要如此。本教学设计在实施中紧扣教材，在探究中锻炼学生思维，教程自然、流畅，学生思维表现沉稳有力。但是例题和作业可根据学生情况再适度加工、整形，以进一步突出重点知识。适度直接引导学生注意P20页上四个图的对比概括，力争图文并茂。
21世纪教育网
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网