法拉第電磁感應(yīng)定律

教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
　　1、知道決定感應(yīng)電動勢大小的因素；
　　2、知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能對“磁通量的變化量”、“磁通量的變化率”進(jìn)行區(qū)別；
　　3、理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式；
　　4、會用法拉第電磁感應(yīng)定律解答有關(guān)問題；
　　5、會計(jì)算導(dǎo)線切割磁感線時感應(yīng)電動勢的大��；

能力目標(biāo)
　　1、通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和探究能力．

情感目標(biāo)
　　1、培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)際問題的分析與推理能力。培養(yǎng)學(xué)生的辨證唯物注意世界觀，尤其在分析問題時，注意把握主要矛盾．

 

教學(xué)建議

教材分析

理解和應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律，教學(xué)中應(yīng)該使學(xué)生注意以下幾個問題：

　�、� 要嚴(yán)格區(qū)分磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率這三個概念．

　　⑵ 求磁通量的變化量一般有三種情況：

　　當(dāng)回路面積 不變的時候， ；

　　當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 不變的時候， ；

　　當(dāng)回路面積 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 都不變，而他們的相對位置發(fā)生變化（如轉(zhuǎn)動）的時候， （ 是回路面積 在與 垂直方向上的投影）．

　�、� E是 時間內(nèi)的平均電動勢，一般不等于初態(tài)和末態(tài)感應(yīng)電動勢瞬時值的平均值，即：

　�、� 注意課本中給出的法拉第電磁感應(yīng)定律公式中的磁通量變化率取絕對值，感應(yīng)電動勢也取絕對值，它表示的是感應(yīng)電動勢的大小，不涉及方向．

　�、� 公式 表示導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，是一個重要的公式．要使學(xué)生知道它是法拉第電磁感應(yīng)定律的一個特殊形式，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動時，使用比較方便．使用它計(jì)算時要注意B、L、v這三個量的方向必須是互相垂直的，遇到不垂直的情況，應(yīng)取垂直分量．

　建議在具體教學(xué)中，教師幫助學(xué)生形成知識系統(tǒng)，以便加深對已經(jīng)學(xué)過的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新學(xué)的概念和原理．在法拉第電磁感應(yīng)定律的教學(xué)中，有以下幾個內(nèi)容與前面的知識有聯(lián)系，希望教師在教學(xué)中加以注意：

　�、� 由“恒定電流”知識知道，閉合電路中要維持持續(xù)電流，其中必有電動勢的存在；在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有感應(yīng)電流也必然要存在對應(yīng)的感應(yīng)電動勢，由此引出確定感應(yīng)電動勢的大小問題．

　　⑵ 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，為人們研制新的電源提供了可能，當(dāng)它作為電源向外供電的時候，我們應(yīng)當(dāng)把它與外電路做為一個閉合回路來研究，這和直流電路沒有分別；

　�、� 用能量守恒和轉(zhuǎn)化來研究問題是中學(xué)物理的一個重要的方法．化學(xué)電源中的電動勢表征的是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，感應(yīng)電動勢表征的是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)．

教法建議

　　法拉第電磁感應(yīng)定律的重點(diǎn)是研究決定感應(yīng)電動勢大小的因素是什么，這一知識點(diǎn)無法從前面的知識得出，因此做好實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中分析歸納出法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，是學(xué)好這部分知識的關(guān)鍵；

　　由于上一節(jié)學(xué)習(xí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件時，就使學(xué)生明確了穿過閉合電路的磁通量變化與否，決定了感應(yīng)電流的有無，因此，本節(jié)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是使學(xué)生觀察感應(yīng)電流的大小與什么因素有關(guān)．對于程度比較好的學(xué)校，建議將實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生分組完成，學(xué)生自己進(jìn)行探究，教師加以引導(dǎo)分析．

關(guān)于感應(yīng)電動勢的幾點(diǎn)教學(xué)建議

　　本節(jié)教材講述了感應(yīng)電動勢的概念，通過對實(shí)驗(yàn)的定性分析，得出感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)系，最后給出了計(jì)算感應(yīng)電動勢大小的公式：  ，但沒有講述法拉第電磁感應(yīng)定律．在講授這節(jié)教材時，要注意概念、定律的建立過程，使學(xué)生知其所以然，防止學(xué)生死記幾條干巴巴的結(jié)論．

　�。�1）感應(yīng)電動勢概念的建立：如何搞好物理概念的教學(xué)，這是一個很值得研究的課題．對此，各人雖有不同主張，但都很注意在抓好概念的引入、理解和應(yīng)用這些環(huán)節(jié)上下功夫．在感應(yīng)電動勢概念的教學(xué)中，也應(yīng)注意這幾個環(huán)節(jié)．

　�、僖�入感應(yīng)電動勢的概念時，教材利用前面幾章學(xué)過的電動勢、閉合電路歐姆定律等知識來分析產(chǎn)生感應(yīng)電流的電路，得出既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個電路中必然有電動勢．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢．教學(xué)實(shí)踐表明，這樣引入學(xué)生較易接受．

　�、诒容^概念之間的內(nèi)在聯(lián)系，是一種使學(xué)生深刻理解概念本質(zhì)的好方法．由感應(yīng)電流過渡到感應(yīng)電動勢，對學(xué)生來說是從具體到抽象，從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識深化過程．為了讓

　　學(xué)生認(rèn)識感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的區(qū)別和聯(lián)系，教師可以用大型電流表和電壓表演示電路在接通與斷開條件下的回路電流與路端電壓，讓學(xué)生看到回路斷開時，沒有感應(yīng)電流，但路端電壓（即感應(yīng)電動勢）仍存在．而電路中出現(xiàn)感應(yīng)電流，是要以電路閉合與電動勢的同時存在為前提條件．從而說明感應(yīng)電動勢的有無，完全決定于穿過回路的磁通量的變化，與回路的通斷，回路的組成情況等無關(guān)．而電路中的感應(yīng)電流存在，只是在閉合電路中有感應(yīng)電動勢存在的必然結(jié)果．對純電阻電路，感應(yīng)電流強(qiáng)度與感應(yīng)電動勢的數(shù)量關(guān)系滿足 ．教師通過上述演示和分析對比，使學(xué)生了解到，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)．

　�、圩寣W(xué)生把初學(xué)的概念在實(shí)際問題中加以應(yīng)用，對鞏固和深化概念很有效．教師可以教材中產(chǎn)生感應(yīng)電流的二個實(shí)驗(yàn)，即圖1、圖2為例，讓學(xué)生找一找，電路中哪部分導(dǎo)體產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，起到了電源的作用（在圖1中是AB導(dǎo)體、圖2中是線圈B）．

　�。�3）感應(yīng)電動勢的大�。嚎衫�用課本圖4-1和圖4-2的實(shí)驗(yàn)裝置，演示在閉合電路內(nèi)磁通量變化快慢不同的情況下，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不同，從而分析出感應(yīng)電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變快慢有關(guān)．然后直接指出：理論和實(shí)踐證明，導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中作切割磁感線運(yùn)動時，在B、l、v互相垂直的情況下，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小可用公式 來計(jì)算，即感應(yīng)電動勢的大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)體長度、導(dǎo)體運(yùn)動速度成正比．在演示中要注意說明：①磁鐵相對線圈運(yùn)動的快慢不同時或?qū)�體切割磁感線的快慢不同時，磁通量變化的快慢不同．②由于產(chǎn)生感應(yīng)電流的閉合回路情況沒有變化，所以感應(yīng)電流大小的變化反映了感應(yīng)電動勢大小的變化．

　　由于必修課中不講法拉第電磁感應(yīng)定律，公式 不能從理論推導(dǎo)出來，為了便于學(xué)生接受和理解 與B、l、v的正比關(guān)系，可以采用下述教法．利用圖2來分析 與B、l、v的關(guān)系．圖中abcd為放在勻強(qiáng)磁場中的矩形線框，線框平面跟磁感線垂直，讓線框中長為l的可滑動導(dǎo)體ab，以速度v向右運(yùn)動，單位時間內(nèi)運(yùn)動到 ．由圖可以看出，lv是導(dǎo)體在單位時間內(nèi)掃過的面積大小，Blv是單位時間內(nèi)導(dǎo)體切割磁感線的條數(shù)，即單位時間內(nèi)磁通量的變化．由此可見，當(dāng)B、l、v各量越大時，單位時間內(nèi)穿過閉合回路的磁通量變化越大，或者說磁通量變化得越快，這時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大．公式 反映了感應(yīng)電動勢 跟B、l、v成正比．

　　講完決定感應(yīng)電動勢大小的規(guī)律之后，可讓學(xué)生通過練習(xí)來掌握規(guī)律．除了做節(jié)后的例題之外，還可把課本中練習(xí)二（1）題和習(xí)題（5）題在課堂上討論，必要時可再適當(dāng)補(bǔ)充一些基礎(chǔ)練習(xí)．
法拉第電磁感應(yīng)定律的教學(xué)設(shè)計(jì)方案

引入部分示例：

復(fù)習(xí)提問：

　　1：要使閉合電路中有電流必須具備什么條件？

　�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生回答：這個電路中必須有電源，因?yàn)殡娏魇怯呻娫吹碾妱觿菀�起的�?/p>

　　2：如果電路不是閉合的，電路中沒有電流，電源的電動勢是否還存在呢？

　�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生回答：電動勢反映了電源提供電能本領(lǐng)的物理量，電路不閉合電源電動勢依然存在）

引入新課：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，既然閉合電路里有感應(yīng)電流，那么這個電路中也必定有電動勢，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源．

　　1：引導(dǎo)學(xué)生找出下圖中相當(dāng)于電源的那部分導(dǎo)體？

          

　　2：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，如果電路是閉合的，電路中就有感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的強(qiáng)弱決定于感應(yīng)電動勢的大小和電路的電阻．如果電路是斷開的，電路中就沒有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動勢仍然存在．那么感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)呢？今天我們就來研究這個問題．

實(shí)驗(yàn)部分示例：

　　分析：磁鐵相對于線圈運(yùn)動得越快—電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大---感應(yīng)電流越大---表明感應(yīng)電動勢越大．

　　磁鐵相對于線圈運(yùn)動得越快，即穿過線圈的磁能通量變化越快---表明：感應(yīng)電動勢的大小與穿過閉合電路的磁通量變化快慢有關(guān)．

演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示——導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的實(shí)驗(yàn)示意．

　　分析：導(dǎo)體切割磁感線的速度越大—電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大—感應(yīng)電流越大---表明感應(yīng)電動勢越大．

　　導(dǎo)體切割磁感線的速度越大，即穿過線圈的磁通量變化越快---表明：感應(yīng)電動勢的大小與穿過閉合電路的磁通量變化快慢有關(guān)．

小結(jié)：感應(yīng)電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變快慢有關(guān)系

　　設(shè)時刻 時穿過閉合電路的磁通量為 ，設(shè)時刻 時穿過閉合電路的磁通量為 ，則在時間 內(nèi)磁通量的變化量為   ，則感應(yīng)電動勢為：

法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．

理論和實(shí)踐表明：

　　長度為 的導(dǎo)體，以速度 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的的大小跟磁感強(qiáng)度 ，導(dǎo)體的長度 ，導(dǎo)體運(yùn)動的速度 以及運(yùn)動方向和磁感線方向的夾角θ 的正弦 成正比，即：

  

　　在 、 、 互相垂直的情況下，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為：



　　即：導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體里產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，跟磁感強(qiáng)度、導(dǎo)體的長度、導(dǎo)體運(yùn)動的速度成正比．