法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)

4法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)分析前面幾節(jié)的內(nèi)容是從感應(yīng)電流的角度來認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的。本節(jié)是從感應(yīng)電流進(jìn)一步深入到感應(yīng)電動(dòng)勢來理解的，即研究“決定感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素”。教科書在這個(gè)問題的處理上并沒有通過實(shí)驗(yàn)探究，而是以陳述事實(shí)的方式，引入法拉第電磁感應(yīng)定律，即教科書用“在法拉第、紐曼、韋伯等人工作的基礎(chǔ)上，人們認(rèn)識(shí)到……感應(yīng)電動(dòng)勢……成正比”的表述給出了電磁感應(yīng)定律。教科書之所以這樣處理，是力圖通過這一物理規(guī)律的教學(xué)，充分體現(xiàn)人類認(rèn)識(shí)事物的一種真實(shí)圖景。也就是說，物理學(xué)中多數(shù)定律的得出，并不一定是直接歸納的結(jié)果，而是在分析了很多間接的實(shí)驗(yàn)事實(shí)后被“悟”出來的，并且定律的正確往往也是由它的推論的正確性來證實(shí)的。教學(xué)目標(biāo)1．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢。2．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ和eq\f(ΔΦ,Δt)。3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式。4．知道公式E＝Blvsinθ的推導(dǎo)過程。5．會(huì)用E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和E＝Blvsinθ解決問題。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)是法拉第電磁感應(yīng)定律，難點(diǎn)是對磁通量的變化及磁通量的變化率的理解。教學(xué)方法與手段以學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)為先導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生在建立感應(yīng)電動(dòng)勢概念的基礎(chǔ)上，探究感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)，得出感應(yīng)電動(dòng)勢大小的一般表達(dá)式，利用法拉第電磁感應(yīng)定律對“導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢”和“反電動(dòng)勢”兩種特殊情況進(jìn)行分析。合作學(xué)習(xí)為主，發(fā)動(dòng)學(xué)生對感應(yīng)電動(dòng)勢的概念、法拉第電磁感應(yīng)定律展開討論，分析電磁感應(yīng)的兩種特殊情況。教學(xué)過程導(dǎo)入新課：教學(xué)任務(wù)1：溫故知新，導(dǎo)入新課。師生活動(dòng)：問題導(dǎo)入：【問題1】產(chǎn)生電流的條件是什么？學(xué)生回憶并說出前面所學(xué)的有關(guān)電流知識(shí)，其他學(xué)生補(bǔ)充?！締栴}2】在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有電流，是否也應(yīng)該有電動(dòng)勢？引入新課：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源，其所在電路就是內(nèi)電路，電源的電動(dòng)勢就是感應(yīng)電動(dòng)勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢，有感應(yīng)電動(dòng)勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。因此研究感應(yīng)電動(dòng)勢比研究感應(yīng)電流更有意義。那么感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)？這節(jié)課要研究感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)的問題。推進(jìn)新課教學(xué)任務(wù)2：探究感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)。問題導(dǎo)入：【問題1】上節(jié)課我們用實(shí)驗(yàn)探究的方法找到了感應(yīng)電流方向的規(guī)律，這節(jié)課我們是否可以再用同樣的器材來探究感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)？【問題2】怎樣判斷感應(yīng)電動(dòng)勢的大小？如果不能直接測量，可以用測量哪些量來代替電動(dòng)勢？【問題3】感應(yīng)電流的方向跟磁通量的變化量有關(guān)，那么感應(yīng)電動(dòng)勢的大小是否也跟磁通量的變化有關(guān)，用實(shí)驗(yàn)的方法怎樣來研究這個(gè)問題？學(xué)生活動(dòng)：【學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究】將條形磁鐵插入線圈中。觀察并討論：【問題1】電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是什么？電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系？分析：Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I；另外，由I＝eq\f(E,R＋r)可知，總電阻一定時(shí)，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大?！締栴}2】將條形磁鐵從同一高度，插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同或不同？觀察討論并分析歸納，填入下表：從條件上看從結(jié)果上看相同磁通量的變化量ΔΦ相同都產(chǎn)生了感應(yīng)電流I不同磁通量變化的快慢不同所產(chǎn)生的感應(yīng)電流I的大小不同猜想：(1)從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想感應(yīng)電動(dòng)勢大小跟磁通量的變化量有關(guān)還是跟磁通量的變化快慢有關(guān)？(2)磁通量變化快慢可以用什么物理量來描述？交流討論：結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢大小與磁通量變化快慢有關(guān)；磁通量變化快慢可以用磁通量變化率來描述。實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：重做上述演示實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)越快，即eq\f(ΔΦ,Δt)越大，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。進(jìn)一步猜想：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化率有關(guān)，是什么關(guān)系？可能出現(xiàn)的觀點(diǎn)：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化率成正比。對學(xué)生觀點(diǎn)給予激勵(lì)性評價(jià)。設(shè)計(jì)意圖：以上一節(jié)課探究感應(yīng)電流方向?qū)嶒?yàn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生探究感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟哪些因素有關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生猜想感應(yīng)電動(dòng)勢的大小可能與磁通量的變化有關(guān)，最后引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集有關(guān)信息、驗(yàn)證自己的假設(shè)和對假設(shè)進(jìn)行修正。讓學(xué)生在探究的過程中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的方法、體會(huì)獲得知識(shí)的樂趣，體會(huì)交流討論、共同學(xué)習(xí)獲得的成就感。激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究未知領(lǐng)域知識(shí)的欲望。教學(xué)任務(wù)3：引入法拉第電磁感應(yīng)定律。師生活動(dòng)：問題引導(dǎo)：通過上述演示實(shí)驗(yàn)，我們猜想感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比。那么猜想是否正確呢？陳述事實(shí)：在法拉第、紐曼(F.ENeumann.1798～1895)、韋伯(W.EWeber.1804～1891)等人工作的基礎(chǔ)上，人們認(rèn)識(shí)到：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。如果時(shí)刻t1穿過閉合電路的磁通量為Φ1，時(shí)刻t2穿過閉合電路的磁通量為Φ2，則在時(shí)間Δt＝t2－t1內(nèi)，磁通量的變化量為ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的變化率就是eq\f(ΔΦ,Δt)。表達(dá)式的推導(dǎo)過程：學(xué)生參與教師引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：根據(jù)單位運(yùn)算的法則在國際單位制中推導(dǎo)1Wb/s＝1V。結(jié)論：比例系數(shù)k＝1事實(shí)陳述：如果閉合電路由n匝線圈串聯(lián)組成，整個(gè)線圈總的感應(yīng)電動(dòng)勢是單個(gè)線圈的n倍，即E＝neq\f(ΔΦ,Δt)。這里要說明，穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的。結(jié)論：法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)注意：(1)ΔΦ、eq\f(ΔΦ,Δt)中的ΔΦ取絕對值，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)表示的是感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，不涉及方向。(2)ΔΦ等于Δt這段時(shí)間內(nèi)，末時(shí)刻的磁通量Φ2與初時(shí)刻磁通量Φ1的差值，而與這段時(shí)間內(nèi)磁通量是否均勻變化無關(guān)。所以，eq\f(ΔΦ,Δt)實(shí)際上表示Δt這段時(shí)間內(nèi)磁通量的平均變化率，E是Δt這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢，只有Δt特別小(Δt趨于0)時(shí)，才是瞬時(shí)值。當(dāng)在Δt時(shí)間內(nèi)，磁通量均勻變化，eq\f(ΔΦ,Δt)的瞬時(shí)值和平均值相等。教學(xué)任務(wù)4：區(qū)別Φ、ΔΦ與eq\f(ΔΦ,Δt)。師生活動(dòng)：討論與交流：如何區(qū)分上述三個(gè)物理量？這三個(gè)物理量的關(guān)系與我們前面學(xué)習(xí)的哪個(gè)物理量類似？試著用類比的方法來區(qū)分這三個(gè)物理量。學(xué)生分組討論上述問題，總結(jié)結(jié)論分組匯報(bào)。結(jié)論：磁通量Φ是狀態(tài)量，反映的是某一時(shí)刻穿過回路磁通量的大??；ΔΦ是穿過回路磁通量的變化，是過程量，反映的是某一段時(shí)間穿過回路磁通量的變化的大?。籩q\f(ΔΦ,Δt)是穿過回路磁通量的變化率，其數(shù)值與ΔΦ及所用時(shí)間Δt都有關(guān)系，eq\f(ΔΦ,Δt)是Φt圖象上某點(diǎn)切線的斜率。因此，Φ大，ΔΦ不一定大；ΔΦ大，eq\f(ΔΦ,Δt)也不一定大，三者沒有直接的數(shù)量關(guān)系。它們是三個(gè)不同的物理量，不可混淆。Φ、ΔΦ與eq\f(ΔΦ,Δt)三者的關(guān)系，可以用v、Δv與eq\f(Δv,Δt)三者的關(guān)系來類比。設(shè)計(jì)意圖：根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)利用類比的方法，通過合作、討論鞏固所學(xué)知識(shí)。力爭做到學(xué)生自己能解決的問題由學(xué)生自主學(xué)習(xí)解決。eq\o(\s\up7(),\s\do5(設(shè)計(jì)說明))本節(jié)課學(xué)習(xí)的法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要規(guī)律之一，在知識(shí)上起到承上啟下的作用，既是對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進(jìn)一步研究，又是學(xué)習(xí)后面幾節(jié)課的理論依據(jù)，對后續(xù)的學(xué)習(xí)具有重要的影響。在教學(xué)中，引領(lǐng)學(xué)生親自實(shí)踐參與發(fā)現(xiàn)知識(shí)的過程，激起學(xué)生對所研究問題的濃厚興