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視頻標簽：法拉第,電磁感應定律
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-2第四章第四節法拉第電磁感應定律-湖北省
教學設計、課堂實錄及教案：高中物理人教版選修3-2第四章第四節法拉第電磁感應定律-湖北省
教學目標
1.記感應電動勢的概念。
2.熟練操作實驗并得出結論。
3.會利用法拉第電磁感應定律計算電動 勢。
4.會推導公式E=Blυ,并計算電動勢
5.記反電動勢。
2學情分析
1學生已經熟練里電磁感應的三個試驗,也會控制變量法,所以采用實驗為主線,合作探究為主軸,一課兩考為保證。
3重點難點
1三個實驗的操作,規律總結
2定律的基本應用。
4教學過程
4.1第一學時
4.1.1教學目標
4.1.2學時重點
4.1.3學時難點
4.1.4教學活動
活動1【練習】【課前檢測】
學生課前預習,課前檢測評價預習效果
1.關于電磁感應,下列說法正確的是( )
A.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大。
B.穿過線圈的磁通量為0,感應電動勢一定為0。
C.穿過線圈的磁通量變化越大,感應電動勢越大。
D.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大
2.有一個線圈100匝,在0.4S內通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.06Wb,則線圈中的感應電動勢為 。
3.對照右邊實驗,產生電磁感應的條件是什么 ?
4.對照右邊電路圖,電路中產生持續電流的條件是什么 ?
活動2【導入】【新課引入】
一、感應電動勢
1.在電磁感應中產生的電動勢叫做感應電動勢
2.產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源
活動3【活動】【合作探究】 二、實驗
二、實驗 對照下面甲、乙、丙三幅圖,做實驗時要注意觀察電流計指針的偏轉情況,將觀
察到的現象記錄在下列表格中。(每六人一組,組內每兩人合作做其中一個,同時完成甲、 乙、丙三個實驗,最后六人合作總結結論)
1.如甲圖所示:電流計用小量程
① 將導體AB兩次從一個蹄形磁鐵中同一位置以快慢不同的速度移出。
② 將導體AB分別從兩個蹄形磁鐵和一個蹄形磁鐵中的同一位置以相同的速度移出。
2.如乙圖所示:利用圖乙所示的裝置, 電流計用大量程,每次都先將條形磁鐵插入線圈中保持靜止。同一條形磁鐵從同一位置以快慢不同的速度從線圈中抽出到同一位置。
3.如丙圖所示:按圖丙所示裝置連接電路, 電流計用小量程,將滑動變阻器的滑片以大小不同的速度從一側滑至另一側。
實 驗
比較實驗現象:感應電動勢大小E與磁通量變化快慢 (“有關”或“無關”)
活動4【講授】【合作探究】三、電磁感應定律
活動5【講授】四、導線切割磁感線時的感應電動勢
推導:
1.如圖所示,把矩形線框CDMN放在磁感應強度為B的勻強磁場中,線框平面跟磁感線垂直。設導軌寬度為l,向右移動的速度為v,在
t 時間內,由原來的位置MN移到M1N1,這個過程中線框的面積變化量S= 穿過閉合電路的磁通量的變化量則是 。
由法拉第電磁感應定律E= F/t,由此求得閉合電路額感應電動勢E=
2.如果導線的運動方向與導線本身垂直的,但與磁感線方向有一夾角θ,速度v可以分解為兩個分量:平行于磁感線的分量 V1= 和 垂直于磁感線的分量V2= 。切割磁感線,前者不產生感應電動勢,切割磁感線,后者產生的感應電動勢為E= ___ = ____ ____
結論:(1)在勻強磁場中,當磁感應強度、導線、導線的運動方向三者垂直時,E=BLv
(2)式中的速度v如果瞬時速度,則求得電動勢就是瞬時電動勢,如果是平均速度,則求得的E就是平均電動勢。
(3)導線與導線的運動方向不垂直時,E=BLv⊥
活動6【講授】五、反電動勢
電路中的電動機在安培力的作用下轉動,同時又產生感應電動勢,而且它總是 (填“促進”或“阻礙”)通過其中的電流, (填“增強”或“削弱”)電源電動勢的作用,故稱之為反電動勢。
活動7【練習】【合作探究】
1.如圖甲所示,面積S為0.2m2、匝數n 為24匝的圓形線圈放在與線圈平面垂直的勻強磁場中,磁感應強度B隨時間的變化圖象如圖乙所示,求:
(1)0s到0.2s感應電動勢E1
( 2)0.2 s到0.3s感應電動勢E2
(3)0s到0.3s的感應電動勢E3
總結提升:
(1)磁通量的變化率ΔΦ/Δt反映的是磁通量變化 .
(2)感應電動勢大小與磁通量的變化率ΔΦ/Δt , 感應電動勢E與Φ、ΔΦ的大小沒有必然的聯系,也和電路的電阻R無關。
(3)當回路面積S不變時,磁感應強度B變化時,感應電動勢大小E= nSΔB/Δt;當磁感應強度不變時,回路面積S變化時,感應電動勢大 小E=
2.把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環,水平固定在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中,如圖所示,一長度為2 a、電阻等于R/2、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環上,它與圓環始終保持良好的接觸。當金屬棒以恒定速度v向右移動經過環心O 時。
(1)畫出等效電路.
(2)求金屬棒上電流的大小及金屬棒兩端的電壓大小U。
總結提升:
(1)導體切割磁感線時,感應電動勢用E=BLυ,磁感應強度B和長度L不變時,當υ是瞬時值時,計算的就是 電動勢;當υ是平均值 時,計算的就是 電動勢。
(2)比較E=nΔΦ/Δt、E=BLυ。 E=nΔΦ/Δt研究對象是一個回路,E=BLυ研究對象是在磁場中運動的 ,本質是統一的,后者是前 者的一種特殊情況。
活動8【測試】【當堂檢測】
1.下列關于感應電動勢的說法中正確的是:( )
A.穿過閉合回路的磁通量減小,回路中的感應電動勢一定也減小。
B.穿過閉合回路的磁通量變化量越大,回路中的感應電動勢也越大。
C.線圈放在磁場越強的位置,產生的感應電動勢一定越大。
D.穿過閉合回路的磁通量的變化率不變,回路中的感應電動勢也不變。
2. 如圖甲所示,環形線圈的匝數n=100,它的兩個端點a和b間接有一理想電壓表,線圈內磁通量的變化規律如圖乙所示,則電壓表示數 大小U= 。
3.如上圖所示,磁感應強度為B,導軌間距為L,定值電阻大小為R,導體棒ab電阻也為R,導體棒ab以速度υ向右運動, 相當于電源 定值電阻兩端電壓大小U=
4. 如圖所示,半徑為r的n匝線圈套在邊長為L的正方形abcd之外,勻強磁場局限在正方形區域內且垂直穿過正方形區域。當磁感應強度以△B/△t的變化率均勻變化時,線圈中產生感生電動勢的大小為 _____ 。
活動9【作業】【課后拓展】
1.如圖所示,一個足夠長的U形金屬導軌固定在水平面內,兩導軌間的寬度L=0.50m,一根均勻金屬棒ab橫跨在導軌上且接觸良好.該軌道平面處在磁感應強度大小B=0.5T、方向豎直向上的勻強磁場中.當金屬棒以a=4.0m/s2的加速度做初速度為零的勻加速運動,求:
(1)t=5s時的瞬時感應電動勢大小;
(2)0s 到5s末的平均感應電動勢大小。
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