高中物理 第二章 2法拉第电磁感应定律 教案1.docx

优秀教案系列

第2节法拉第电磁感应定律

教学分析

教学分析

教学目标

1.能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。

2.经历由E=ΔΦΔt推导E=Blv

3.培养学生对不同事物进行分析并且找出共性与个性的科学态度。

评价目标

1.例题的计算和分析检测学生对教学目标1的达成情况。

2.通过对推导过程的讨论和展示,检测学生对教学目标2的理解的达成情况。

3.学生独立对本节知识点总结,根据学生的总结发言情况辅助举手调查的方式检测学生对教学目标3的达成情况。

教学重难点

重点:理解并能应用法拉第电磁感应定律。

难点:E=Blv与E=ΔΦ

教学方法

实验观察法、讲述法、分析推理法。

课时安排

2课时

教学准备

多媒体课件、发电机、学生电源、开关、线圈、条形磁体等。

教学

教学设计

一、情境导入

穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关呢?

动态图展示:导体棒切割磁感线的过程。

图2.2-1

二、新课讲授

[提出问题]感应电流的大小跟哪些因素有关?

图2.2-2

[实验演示]

实验一:导体棒切割磁感线。用金属棒切割磁感线产生感应电流,金属棒运动速度越快,电流表指针偏转越大,运动速度越慢,电流表指针偏转越小,看来感应电流的大小与金属棒的运动速度有关。

实验二:把条形磁体往下插入线圈。当插入速度很快时,电流表指针偏转大;当插入速度很慢时,电流表指针偏转小。看来感应电流的大小和插入磁体的快慢有关。

实验分析:上述两个实验中,磁体运动越快,导致线圈中的磁场变化越快,穿过线圈的磁通量变化也越快。同样的,金属棒运动越快,回路中面积变化就越快,穿过回路的磁通量变化也越快。

这两个实验都说明,当穿过闭合回路的磁通量变化越快,回路中的感应电流就越大,而在回路中电阻一定的情况下,感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关,而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示。也就是说,感应电流的大小与磁通量的变化率有关。通过下面的做一做来验证这个结论。

[做一做]

图2.2-3

实验装置如图2.2-3所示,线圈的两端与电压传感器相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落,穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录每次下落时电压的最大值。

分别改变线圈的匝数、磁体的强度,重复上面的实验,得出定性的结论。

结论:感应电流的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

(一)电磁感应定律

在闭合回路中要有电流通过,那这个电路一定有电源。在电磁感应现象中,闭合回路里有感应电流,那自然也一定有电动势,这个电动势在电磁感应中产生,被称为感应电动势,而产生它的那部分导体就相当于电源。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。

法拉第电磁感应定律内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

E

我们知道磁通量Φ=BS,那么磁通量的变化就可以是磁场变化、正对面积变化、两者同时变化引起的。所以上述表达式又可以延伸为

1.磁通量的变化由磁场变化引起时,ΔΦ=ΔB·S,则E=n·ΔBΔt

2.磁通量的变化由面积变化引起时,ΔΦ=B·ΔS,则E=n·B·ΔS

3.如果磁通量的变化由面积和磁场变化共同引起时,则根据定义求,ΔΦ=Φ2-Φ1,有E=nB2

【例题1】关于磁通量和感应电动势的关系,下列说法正确的是()

A.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大

B.穿过线圈的磁通量为0,感应电动势一定为0

C.穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大

D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大

例题解答:闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,也就是磁通量的变化量与时间的比值。

答案:D

【例题2】一个1000匝的线圈,在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10Ω,把一个电阻为990Ω的电热器连接在它的两端,通过电热器的电流是多大?

例题解答:

E=nΔΦΔt=nΦ2-Φ

I=ER+r=

图2.2-4

答案:175V0.175A

(二)导线切割磁感线时的感应电动势

前面我们已经学过导线切割磁感线,磁通量变化便会产生感应电动势,并且可以用E=ΔΦ

如图2.2-5所示,这个金属棒在匀强磁场中,导轨之间的这一段长度是l,磁场的磁感应强度是B,当金属棒以速度v切割磁感线,你知道产生的感应电动势是多少吗?

图2.2-5

用E=ΔΦΔt来算感应电动势,就得找到Δ

ΔΦ=B·ΔS①

接下来重点算一下ΔS,假设金属棒从MN到M1