高中物理電磁感應教案
發(fā)表時間:2020-11-02高二物理《法拉第電磁感應定律》教案。
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學生的理解性,作為高中教師就要根據(jù)教學內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容,讓高中教師能夠快速的解決各種教學問題。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢?小編特地為大家精心收集和整理了“高二物理《法拉第電磁感應定律》教案”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
高二物理《法拉第電磁感應定律》教案【教學目標】
知識與技能
●知道什么叫感應電動勢
●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、、
●理解法拉第電磁感應定律內(nèi)容、數(shù)學表達式
●知道E=BLvsin如何推得
●會用和E=BLvsin解決問題
過程與方法
●通過推導到線切割磁感線時的感應電動勢公式E=BLv,掌握運用理論知識探究問題的方法
情感態(tài)度與價值觀
●從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題,培養(yǎng)學生對不同事物進行分析,找出共性與個性的辯證唯物主義思想
●了解法拉第探索科學的方法,學習他的執(zhí)著的科學探究精神
【重點難點】
重點:法拉第電磁感應定律
難點:平均電動勢與瞬時電動勢區(qū)別
【教學內(nèi)容】
[導入新課]
在電磁感應現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應電流的條件是什么?
在電磁感應現(xiàn)象中,磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況?
恒定電流中學過,電路中產(chǎn)生電流的條件是什么?
在電磁感應現(xiàn)象中,既然閉合電路中有感應電流,這個電路中就一定有電動勢。在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。下面我們就來探討感應電動勢的大小決定因素。
[新課教學]
一.感應電動勢
1.在圖a與圖b中,若電路是斷開的,有無電流?有無電動勢?
電路斷開,肯定無電流,但有電動勢。
2.電流大,電動勢一定大嗎?
電流的大小由電動勢和電阻共同決定,電阻一定的情況下,電流越大,表明電動勢越大。
3.圖b中,哪部分相當于a中的電源?螺線管相當于電源。
4.圖b中,哪部分相當于a中電源內(nèi)阻?螺線管自身的電阻。
在電磁感應現(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,電路中就有感應電動勢。有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質。
分析圖4.2-1、4.2-3、4.2-6、4.2-7中的電源是哪一部分。
二.電磁感應定律
感應電動勢跟什么因素有關?結合第二節(jié)中的幾個演示實驗,提出三個問題供學生思考:
問題1:在實驗中,電流表指針偏轉原因是什么?穿過電路的變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感.
問題2:電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系?由全電路歐姆定律知I=,當電路中的總電阻一定時,E感越大,I越大,指針偏轉越大。
問題3:在圖4.2-2中,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和不同?
磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同。
教師:磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述,即單位時間內(nèi)磁通量的變化量,用公式表示為??梢园l(fā)現(xiàn),越大,E感越大,即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比,即E。這就是法拉第電磁感應定律。
(師生共同活動,推導法拉第電磁感應定律的表達式)
設t1時刻穿過回路的磁通量為1,t2時刻穿過回路的磁通量為2,在時間t=t2-t1內(nèi)磁通量的變化量為=2-1,磁通量的變化率為,感應電動勢為E,則
E=k
在國際單位制中,電動勢單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb),時間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學們可以課下自己證明),則上式可寫成
E=
設閉合電路是一個n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成,因此感應電動勢變?yōu)?br> E=n
比較:磁通量、磁通量的變化量△、磁通量的變化率的意義
(1)磁通量是穿過某一面積的磁感線的條數(shù);磁通量的變化量△=1-2表示磁通量變化的多少,并不涉及這種變化所經(jīng)歷的時間;磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。
(2)當磁通量很大時,磁通量的變化量△可能很小。同理,當磁通量的變化量△很大時,若經(jīng)歷的時間很長,則磁通量的變化率也可能較小。
(3)磁通量和磁通量的變化量△的單位是Wb,磁通量變化率的單位是Wb/s。
(4)磁通量的變化量△與電路中感應電動勢大小沒有必然關系,穿過電路的△0是電路中存在感應電動勢的前提;而磁通量的變化率與感應電動勢的大小相聯(lián)系,越大,電路中的感應電動勢越大,反之亦然。
(5)磁通量的變化率,是-t圖象上某點切線的斜率。
三.導線切割磁感線時的感應電動勢
導體切割磁感線時,感應電動勢如何計算呢?如圖所示電路,閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中,磁感應強度為B,ab的長度為L,以速度v勻速切割磁感線,求產(chǎn)生的感應電動勢?
解析:設在t時間內(nèi)導體棒由原來的位置運動到a1b1,這時線框面積的變化量為
S=Lvt
穿過閉合電路磁通量的變化量為
=BS=BLvt
據(jù)法拉第電磁感應定律,得
E==BLv
問題:當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角,感應電動勢可用上面的公式計算嗎?
如圖所示電路,閉合電路的一部分導體處于勻強磁場中,導體棒以v斜向切割磁感線,求產(chǎn)生的感應電動勢。
解析:可以把速度v分解為兩個分量:垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線,不產(chǎn)生感應電動勢。前者切割磁感線,產(chǎn)生的感應電動勢為
E=BLv1=BLvsin
[強調]在國際單位制中,上式中B、L、v的單位分別是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),指v與B的夾角。
比較:公式E=n與E=BLvsin的區(qū)別與聯(lián)系
(1)研究對象不同:E=n的研究對象是一個回路,而E=BLvsin研究對象是磁場中運動的一段導體。
(2)物理意義不同:E=n求得是t時間內(nèi)的平均感應電動勢,當t0時,則E為瞬時感應電動勢;而E=BLvsin,如果v是某時刻的瞬時速度,則E也是該時刻的瞬時感應電動勢;若v為平均速度,則E為平均感應電動勢。
(3)E=n求得的電動勢是整個回路的感應電動勢,而不是回路中某部分導體的電動勢。整個回路的電動勢為零,其回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。
(4)E=BLvsin和E=n本質上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是,當導體做切割磁感線運動時,用E=BLvsin求E比較方便;當穿過電路的磁通量發(fā)生變化,用E=求E比較方便。
四.反電動勢
引導學生討論教材圖4.3-3中,電動機線圈的轉動會產(chǎn)生感應電動勢。這個電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流,還是削弱了電源的電流?是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動?
學生討論后發(fā)表見解。
教師總結點評。電動機轉動時產(chǎn)生的感應電動勢削弱了電源的電流,這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉動。這樣,線圈要維持原來的轉動就必須向電動機提供電能,電能轉化為其它形式的能。
討論:如果電動機因機械阻力過大而停止轉動,會發(fā)生什么情況?這時應采取什么措施?
學生討論,發(fā)表見解。電動機停止轉動,這時就沒有了反電動勢,線圈電阻一般都很小,線圈中電流會很大,電動機可能會燒毀。這時,應立即切斷電源,進行檢查。
若條件許可,盡可能演示p13做一做,進而得出:I=
【典型例題】
【例1】如圖所示,有一夾角為的金屬角架,角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場中,磁場的磁感強度為B,方向與角架所在平面垂直,一段直導線ab,從角頂c貼著角架以速度v向右勻速運動,求:
(1)t時刻角架的瞬時感應電動勢;
(2)t時間內(nèi)角架的平均感應電動勢?
解:(1)E=BLv=Bv2tant
(2)
【例2】有一面積為S=100cm2的金屬環(huán),電阻為R=0.1,環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖所示,磁場方向垂直環(huán)面向里,則在t1-t2時間內(nèi)通過金屬環(huán)的電荷量為________C.(10-2C)
相關閱讀
§4.2法拉第電磁感應定律
§4.2法拉第電磁感應定律
[學習目標]
1、知道法拉第電磁感應定律的內(nèi)容及表達式
2、會用法拉第電磁感應定律進行有關的計算
3、會用公式進行計算
[自主學習]
1.穿過一個電阻為R=1的單匝閉合線圈的磁通量始終每秒鐘均勻的減少2Wb,則:
(A)線圈中的感應電動勢每秒鐘減少2V(B)線圈中的感應電動勢是2V
(C)線圈中的感應電流每秒鐘減少2A(D)線圈中的電流是2A
2.下列幾種說法中正確的是:
(B)線圈中的磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大
(C)穿過線圈的磁通量越大,線圈中的感應電動勢越大
(D)線圈放在磁場越強的位置,線圈中的感應電動勢越大
(E)線圈中的磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大
3.有一個n匝線圈面積為S,在時間內(nèi)垂直線圈平面的磁感應強度變化了,則這段時間內(nèi)穿過n匝線圈的磁通量的變化量為,磁通量的變化率為,穿過一匝線圈的磁通量的變化量為,磁通量的變化率為。
4.如圖1所示,前后兩次將磁鐵插入閉合線圈的相同位置,第一次用時0.2S,第二次用時1S;則前后兩次線圈中產(chǎn)生的感應電動勢之比。
5.如圖2所示,用外力將單匝矩形線框從勻強磁場的邊緣勻速拉出.設線框的面積為S,磁感強度為B,線框電阻為R,那么在拉出過程中,通過導線截面的電量是______.
[典型例題]
例1如圖3所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=1000,線圈面積S=200cm2,線圈的電阻r=1,線圈外接一個阻值R=4的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中,磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖所示;求:
(1)前4S內(nèi)的感應電動勢
(2)前5S內(nèi)的感應電動勢
例2.如圖4所示,金屬導軌MN、PQ之間的距離L=0.2m,導軌左端所接的電阻R=1,金屬棒ab可沿導軌滑動,勻強磁場的磁感應強度為B=0.5T,ab在外力作用下以V=5m/s的速度向右勻速滑動,求金屬棒所受安培力的大小。
分析:導體棒ab垂直切割磁感線
[針對訓練]
1.長度和粗細均相同、材料不同的兩根導線,分別先后放在U形導軌上以同樣的速度在同一勻強磁場中作切割磁感線運動,導軌電阻不計,則兩導線:
(A)產(chǎn)生相同的感應電動勢(B)產(chǎn)生的感應電流之比等于兩者電阻率之比
(C)產(chǎn)生的電流功率之比等于兩者電阻率之比(D)兩者受到相同的磁場力
2.在圖5中,閉合矩形線框abcd位于磁感應強度為B的勻強磁場中,ad邊位于磁場邊緣,線框平面與磁場垂直,ab、ad邊長分別用L1、L2表示,若把線圈沿v方向勻速拉出磁場所用時間為△t,則通過線框導線截面的電量是:
3.在理解法拉第電磁感應定律及改寫形勢,的基礎上(線圈平面與磁感線不平行),下面敘述正確的為:
(B)對給定線圈,感應電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比
(C)對給定的線圈,感應電動勢的大小跟磁感應強度的變化成正比
(D)對給定匝數(shù)的線圈和磁場,感應電動勢的大小跟面積的平均變化率成正比
(E)題目給的三種計算電動勢的形式,所計算感應電動勢的大小都是時間內(nèi)的平均值
4.如圖6所示,兩個互連的金屬圓環(huán),粗金屬環(huán)的電阻為細金屬環(huán)電阻的,磁場方向垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域,當磁感應強度隨時間均勻變化時,在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢為E,則a、b兩點的電勢差為。
5.根椐法拉第電磁感應定律E=Δф/Δt推導導線切割磁感線,即在B⊥L,V⊥L,V⊥B條件下,如圖7所示,導線ab沿平行導軌以速度V勻速滑動產(chǎn)生感應電動勢大小的表達式E=BLV。
6.如圖8所示,水平放置的平行金屬導軌,相距L=0.5m,左端接一電阻R=0.20,磁感應強度B=0.40T的勻強磁場方向垂直導軌平面,導體棒ab垂直導軌放在導軌上,導軌和導體棒的電阻均可忽略不計,當ab棒以V=4.0m/s的速度水平向右滑動時,求:
(1)ab棒中感應電動勢的大小
(2)回路中感應電流的大小
[能力訓練]
3如圖9所示,把金屬圓環(huán)勻速拉出磁場,下列敘述正確的是:
(A)向左拉出和向右拉出所產(chǎn)生的感應電流方向相反
(B)不管向什么方向拉出,只要產(chǎn)生感應電流,方向都是順時針
(C)向右勻速拉出時,感應電流方向不變
(D)要將金屬環(huán)勻速拉出,拉力大小要改變
2.如圖10所示,兩光滑平行金屬導軌水平放置在勻強磁場中,磁場與導軌所在平面垂直,金屬棒可沿導軌自由移動,導軌一端跨接一個定值電阻,金屬棒和導軌電阻不計;現(xiàn)用恒力將金屬棒沿導軌由靜止向右拉,經(jīng)過時間速度為V,加速度為,最終以2V做勻速運動。若保持拉力的功率恒定,經(jīng)過時間,速度也為V,但加速度為,最終同樣以2V的速度做勻速運動,則:
3.如圖11所示,金屬桿ab以恒定速率V在光滑平行導軌上
向右滑行,設整個電路中總電阻為R(恒定不變),整個裝置置于
垂直紙面向里的勻強磁場中,下列敘述正確的是:
(A)ab桿中的電流與速率成正比;
(B)磁場作用于ab桿的安培力與速率V成正比;
(C)電阻R上產(chǎn)生的電熱功率與速率V的平方成正比;
(D)外力對ab桿做的功的功率與速率V的平方成正比。
4.如圖12中,長為L的金屬桿在外力作用下,在勻強磁場中沿水平光滑導軌勻速運動,如果速度v不變,而將磁感強度由B增為2B。
除電阻R外,其它電阻不計。那么:
(A)作用力將增為4倍(B)作用力將增為2倍
(C)感應電動勢將增為2倍(D)感應電流的熱功率將增為4倍
5.如圖13所示,固定于水平絕緣平面上的粗糙平行金屬導軌,垂直于導軌平面有一勻強磁場。質量為m的金屬棒cd垂直放在導軌上,除電阻R和金屬棒cd的電阻r外,其余電阻不計;現(xiàn)用水平恒力F作用于金屬棒cd上,由靜止開始運動的過程中,下列說法正確的是:
(A)水平恒力F對cd棒做的功等于電路中產(chǎn)生的電能
(B)只有在cd棒做勻速運動時,F(xiàn)對cd棒做的功才等于電路中產(chǎn)生的電能
(C)無論cd棒做何種運動,它克服安培力所做的功一定等于電路中產(chǎn)生的電能
(D)R兩端的電壓始終等于cd棒中的感應電動勢的值
6.如圖14所示,在連有電阻R=3r的裸銅線框ABCD上,以AD為對稱軸放置另一個正方形的小裸銅線框abcd,整個小線框處于垂直框面向里、磁感強度為B的勻強磁場中.已知小線框每邊長L,每邊電阻為r,其它電阻不計?,F(xiàn)使小線框以速度v向右平移,求通過電阻R的電流及R兩端的電壓.
7.在磁感強度B=5T的勻強磁場中,放置兩根間距d=0.1m的平行光滑直導軌,一端接有電阻R=9Ω,以及電鍵S和電壓表.垂直導軌擱置一根電阻r=1Ω的金屬棒ab,棒與導軌良好接觸.現(xiàn)使金屬棒以速度v=10m/s勻速向右移動,如圖15所示,試求:
(1)電鍵S閉合前、后電壓表的示數(shù);
(2)閉合電鍵S,外力移動棒的機械功率.
8.如圖16所示,電阻為R的矩形線圈abcd,邊長ab=L,bc=h,質量為m。該線圈自某一高度自由落下,通過一水平方向的勻強磁場,磁場區(qū)域的寬度為h,磁感應強度為B。若線圈恰好以恒定速度通過磁場,則線圈全部通過磁場所用的時間為多少?
9.如圖17所示,長為L的金屬棒ab與豎直放置的光滑金屬導軌接觸良好(導軌電阻不計),勻強磁場中的磁感應強度為B、方向垂直于導軌平面,金屬棒無初速度釋放,釋放后一小段時間內(nèi),金屬棒下滑的速度逐漸,加速度逐漸。
10.豎直放置的光滑U形導軌寬0.5m,電阻不計,置于很大的磁感應強度是1T的勻強磁場中,磁場垂直于導軌平面,如圖18所示,質量為10g,電阻為1Ω的金屬桿PQ無初速度釋放后,緊貼導軌下滑(始終能處于水平位置)。問:
(1)到通過PQ的電量達到0.2c時,PQ下落了多大高度?(2)若此時PQ正好到達最大速度,此速度多大?(3)以上過程產(chǎn)生了多少熱量?
[學后反思]
__________________________________________________。
參考答案
自主學習1.BD2.D3.4.5:15.
針對訓練1.A2.B3.ACD4.
5.證明:設導體棒以速度V勻速向右滑動,經(jīng)過時間,導體棒與導軌所圍面積的變化
6.(1)0.8V(2)4A
能力訓練1.BCD2.AD3.ABCD4.ACD5.BC6.
7.(1)5V,4.5V(2)2.5W8.9.增大,減小
10.(1)0.4米(2)0.4米/秒0.0392J
《法拉第電磁感應定律》教案
作為杰出的教學工作者,能夠保證教課的順利開展,準備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學生能夠聽懂教師所講的內(nèi)容,讓教師能夠快速的解決各種教學問題。怎么才能讓教案寫的更加全面呢?考慮到您的需要,小編特地編輯了“《法拉第電磁感應定律》教案”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
《法拉第電磁感應定律》教案
一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容選自人教版物理選修3-2第四章第4節(jié)。本節(jié)是電磁學的核心內(nèi)容。從知識發(fā)展來看,它既與電場、磁場和穩(wěn)恒電流有緊密聯(lián)系,又是后面學習交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。它既是教學重點,也是教學難點。
知道了教材特點,我們再來了解一下學生特點。也就是我說課的第二部分:學情分析。
二、學情分析
學生已經(jīng)掌握了恒定電流、電磁感應現(xiàn)象和磁通量的相關知識,并且也知道了變化量和變化率的概念。已經(jīng)具備了基本的實驗操作能力,具有一定的自主學習、合作研究方面的能力。
基于以上的教材特點和學生特點,我制定了如下的教學目標,力圖把傳授知識、滲透學習方法以及培養(yǎng)興趣和能力有機的融合在一起,達到最好的教學效果。
三、教學目標
【知識與技能】
知道感應電動勢的含義,能區(qū)分磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率;理解法拉第電磁感應定律的內(nèi)容和表達式,會用法拉第電磁感應定律解答有關問題。
【過程與方法】
通過演示實驗,定性分析感應電動勢的大小與磁通量變化快慢之間的關系。培養(yǎng)學生對實驗條件的控制能力和對實驗的觀察能力;
通過法拉第電磁感應定律的建立,進一步揭示電與磁的關系,培養(yǎng)學生類比推理能力和通過觀察、實驗尋找物理規(guī)律的能力。
【情感態(tài)度與價值觀】
通過介紹法拉第電磁感應定律的建立過程,培養(yǎng)學生形成正確的科學態(tài)度、養(yǎng)成科學的研究方法。
基于這樣的教學目標,要上好一堂課,還要明確分析教學的重難點。
四、教學重難點
【重點】
法拉第電磁感應定律的建立和理解。
【難點】
1.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別;
2.理解是普遍意義的公式,而E=BLν是特殊情況下導線在切割磁感線情況下的計算公式。
說完了教學重難點,下面我將著重談談本堂課的教學過程。
五、教學過程
首先是導入環(huán)節(jié):
在這個環(huán)節(jié)中,我將向學生展示圖1、圖2,并設問:圖中電鍵S均閉合,電路中是否都有電流?為什么?
接下來,我會演示實驗一:對照圖1安培表指針偏轉;對照圖2電流計指針不動,但當條形磁鐵位置變動時,電流計指針偏轉,表明回路中有電流。啟發(fā)學生回答:圖1中產(chǎn)生的電流是由電源提供的,圖2中產(chǎn)生的是感應電流。
【意圖:這個問題我采用設問的方法,一方面讓學生回顧前面學過的電磁感應現(xiàn)象,另一方面讓學生帶著問題去思考,提高學生的課堂代入感?!?br>
學習影響感應電動勢大小的因素時,我會采取讓學生自己動手進行探究實驗的方法。首先拋出問題:剛才的實驗中,磁鐵插入過程中,除了觀察到電流的有無以外,你還觀察到了電流大小有什么特點嗎?電流大小能說明感應電動勢大小嗎?是什么因素在起影響作用呢?做幾次試試看!
然后讓學生進行探究實驗(一):按圖2所示裝置將相同的磁鐵以不同的速度從同一位置插入同一個線圈中,觀察并比較電流計指針的偏轉情況。實驗完成后我將引導學生歸納:電流計的指針偏角大,說明產(chǎn)生的電流大,而電流大的原因是電路中產(chǎn)生的感應電動勢大。由于兩次穿過磁通量變化相同,穿過越快,時間越短,產(chǎn)生的感應電動勢越大,說明感應電動勢大小與發(fā)生磁通量變化所用的時間有關,且在磁通量變化相同的情況下,所需時間越短,產(chǎn)生的感應電動勢越大。
接著繼續(xù)讓學生動手進行實驗三,按圖2所示裝置用磁性強弱不同的條形磁鐵分別從同一位置以相同的速度插入同一個線圈中,觀察并比較電流計指針的偏轉情況。完成后繼續(xù)引導學生歸納:本次實驗兩種情況所用時間相同,但穿過線圈的磁通量變化不同,電流表的偏轉角不同,產(chǎn)生的感應電動勢大小不同。說明感應電動勢的大小還與磁通量的變化量有關,即在Δt相同的情況下,ΔΦ越大,產(chǎn)生的E越大。
最后第三個探究實驗我將直接給出結果,實驗的步驟、裝置以及需要觀察的現(xiàn)象將由學生自己課后獨立完成并驗證我所給出的結論:當穿過線圈的磁通量變化量與時間之比越大,即磁通量的變化率越快時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢就越大。
【意圖:這是本堂課重點。我通過探究實驗的方法讓學生自己在實驗中建立對法拉第電磁感應定律的理解,有助于加深學生的理解記憶,提高學生的學習興趣,培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)纳顟B(tài)度。同時也能夠更好的將本節(jié)課的主要內(nèi)容傳授給學生,便于課堂的順利開展?!?br>
接下來搬出完整的法拉第電磁感應定律后,我將著重分析解釋該定律表達式中各字母所代表的物理意義,強調磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率三者的區(qū)別。明確了三者的區(qū)別之后,本堂課的一大難點就解決了,接著我將用一道題目來推導出特殊情況下導線在切割磁感線情況下的計算公式E=BLν.
接下來在鞏固提升環(huán)節(jié),我將讓學生完成以下練習:一個匝數(shù)為100、面積為10cm的線圈垂直放置在磁場中,在1s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T.求線圈中的感應電動勢。
【意圖:這是對本節(jié)課內(nèi)容的一個綜合性練習,學生如果可以獨立完成本題,說明本節(jié)課的課堂效果還是十分不錯的,反之則需要在以后的學習中繼續(xù)加深對本節(jié)課的學習理解?!?br>
最后是小結作業(yè)環(huán)節(jié),我將讓學生討論法拉第電磁感應定律的計算公式和推導公式E=BLν各有什么特點?
物理教案法拉第電磁感應定律
一名優(yōu)秀的教師在教學方面無論做什么事都有計劃和準備,作為高中教師準備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學生們能夠更好的找到學習的樂趣,幫助高中教師提前熟悉所教學的內(nèi)容。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?急您所急,小編為朋友們了收集和編輯了“物理教案法拉第電磁感應定律”,歡迎大家與身邊的朋友分享吧!
教學目標
知識目標
1、知道決定感應電動勢大小的因素;
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”進行區(qū)別;
3、理解法拉第電磁感應定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式;
4、會用法拉第電磁感應定律解答有關問題;
5、會計算導線切割磁感線時感應電動勢的大小;
能力目標
1、通過學生實驗,培養(yǎng)學生的動手能力和探究能力.
情感目標
1、培養(yǎng)學生對實際問題的分析與推理能力。培養(yǎng)學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.
教學建議
教材分析
理解和應用法拉第電磁感應定律,教學中應該使學生注意以下幾個問題:
⑴要嚴格區(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:
當回路面積不變的時候,;
當磁感應強度不變的時候,;
當回路面積和磁感應強度都不變,而他們的相對位置發(fā)生變化(如轉動)的時候,(是回路面積在與垂直方向上的投影).
⑶E是時間內(nèi)的平均電動勢,一般不等于初態(tài)和末態(tài)感應電動勢瞬時值的平均值,即:
⑷注意課本中給出的法拉第電磁感應定律公式中的磁通量變化率取絕對值,感應電動勢也取絕對值,它表示的是感應電動勢的大小,不涉及方向.
⑸公式表示導體運動切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的大小,是一個重要的公式.要使學生知道它是法拉第電磁感應定律的一個特殊形式,當導體做切割磁感線的運動時,使用比較方便.使用它計算時要注意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,應取垂直分量.
建議在具體教學中,教師幫助學生形成知識系統(tǒng),以便加深對已經(jīng)學過的概念和原理的理解,有助于理解和掌握新學的概念和原理.在法拉第電磁感應定律的教學中,有以下幾個內(nèi)容與前面的知識有聯(lián)系,希望教師在教學中加以注意:
⑴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;在電磁感應現(xiàn)象中,閉合電路中有感應電流也必然要存在對應的感應電動勢,由此引出確定感應電動勢的大小問題.
⑵電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢,為人們研制新的電源提供了可能,當它作為電源向外供電的時候,我們應當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;
⑶用能量守恒和轉化來研究問題是中學物理的一個重要的方法.化學電源中的電動勢表征的是把化學能轉化為電能的本領,感應電動勢表征的是把機械能轉化為電能的本領.
教法建議
法拉第電磁感應定律的重點是研究決定感應電動勢大小的因素是什么,這一知識點無法從前面的知識得出,因此做好實驗,從實驗中分析歸納出法拉第電磁感應定律的內(nèi)容,是學好這部分知識的關鍵;
由于上一節(jié)學習產(chǎn)生感應電流的條件時,就使學生明確了穿過閉合電路的磁通量變化與否,決定了感應電流的有無,因此,本節(jié)實驗的重點是使學生觀察感應電流的大小與什么因素有關.對于程度比較好的學校,建議將實驗改為學生分組完成,學生自己進行探究,教師加以引導分析.
關于感應電動勢的幾點教學建議
本節(jié)教材講述了感應電動勢的概念,通過對實驗的定性分析,得出感應電動勢的大小跟哪些因素有關系,最后給出了計算感應電動勢大小的公式:,但沒有講述法拉第電磁感應定律.在講授這節(jié)教材時,要注意概念、定律的建立過程,使學生知其所以然,防止學生死記幾條干巴巴的結論.
(1)感應電動勢概念的建立:如何搞好物理概念的教學,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、理解和應用這些環(huán)節(jié)上下功夫.在感應電動勢概念的教學中,也應注意這幾個環(huán)節(jié).
①引入感應電動勢的概念時,教材利用前面幾章學過的電動勢、閉合電路歐姆定律等知識來分析產(chǎn)生感應電流的電路,得出既然閉合電路里有感應電流,那么這個電路中必然有電動勢.在電磁感應現(xiàn)象中,產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢.教學實踐表明,這樣引入學生較易接受.
②比較概念之間的內(nèi)在聯(lián)系,是一種使學生深刻理解概念本質的好方法.由感應電流過渡到感應電動勢,對學生來說是從具體到抽象,從現(xiàn)象到本質的認識深化過程.為了讓
學生認識感應電流與感應電動勢的區(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,讓學生看到回路斷開時,沒有感應電流,但路端電壓(即感應電動勢)仍存在.而電路中出現(xiàn)感應電流,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.而電路中的感應電流存在,只是在閉合電路中有感應電動勢存在的必然結果.對純電阻電路,感應電流強度與感應電動勢的數(shù)量關系滿足.教師通過上述演示和分析對比,使學生了解到,電磁感應現(xiàn)象中感應電動勢比感應電流更能反映電磁感應現(xiàn)象的本質.
③讓學生把初學的概念在實際問題中加以應用,對鞏固和深化概念很有效.教師可以教材中產(chǎn)生感應電流的二個實驗,即圖1、圖2為例,讓學生找一找,電路中哪部分導體產(chǎn)生了感應電動勢,起到了電源的作用(在圖1中是AB導體、圖2中是線圈B).
(3)感應電動勢的大?。嚎衫谜n本圖4-1和圖4-2的實驗裝置,演示在閉合電路內(nèi)磁通量變化快慢不同的情況下,產(chǎn)生的感應電流大小不同,從而分析出感應電動勢的大小跟穿過閉合電路的磁通量改變快慢有關.然后直接指出:理論和實踐證明,導體在勻強磁場中作切割磁感線運動時,在B、l、v互相垂直的情況下,產(chǎn)生的感應電動勢的大小可用公式來計算,即感應電動勢的大小跟磁感應強度、導體長度、導體運動速度成正比.在演示中要注意說明:①磁鐵相對線圈運動的快慢不同時或導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)生感應電流的閉合回路情況沒有變化,所以感應電流大小的變化反映了感應電動勢大小的變化.
由于必修課中不講法拉第電磁感應定律,公式不能從理論推導出來,為了便于學生接受和理解與B、l、v的正比關系,可以采用下述教法.利用圖2來分析與B、l、v的關系.圖中abcd為放在勻強磁場中的矩形線框,線框平面跟磁感線垂直,讓線框中長為l的可滑動導體ab,以速度v向右運動,單位時間內(nèi)運動到.由圖可以看出,lv是導體在單位時間內(nèi)掃過的面積大小,Blv是單位時間內(nèi)導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)生的感應電動勢就越大.公式反映了感應電動勢跟B、l、v成正比.
講完決定感應電動勢大小的規(guī)律之后,可讓學生通過練習來掌握規(guī)律.除了做節(jié)后的例題之外,還可把課本中練習二(1)題和習題(5)題在課堂上討論,必要時可再適當補充一些基礎練習.
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法拉第電磁感應定律及其應用
法拉第電磁感應定律及其應用
1、法拉第電磁感應定律
感應電動勢的大小,跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比,即E=n.
2、理解、應用公式時應注意
(1)、正確區(qū)分φ,△φ,三者之間的區(qū)別.
φ是狀態(tài)量,某一時刻,某一位置的磁通量為φ=BS.
△φ是過程量,是表示回路從某一時刻到另一時刻磁通量的變化量,即△φ=φ2-φ1
表示磁通量的變化率.
φ,△φ,它們之間無直接決定性關系,即φ大或△φ大都不能確定就大,反之大,φ或△φ也不一定大.
(2)、用E=n計算出的感應電動勢的大小是△t時間內(nèi)感應電動勢的平均值.由E=BLvsinθ,可求得瞬時值.
由于這些規(guī)律也是能量守恒定律在電磁感應中的體現(xiàn),因此,在研究電磁感應的問題時,從能量的觀點去認識,往往更能觸及問題的本質,也往往是處理此類問題的一個捷徑.
電磁感應是中學物理的一個重要“節(jié)點”,不少問題中涉及到:力和運動、動量和能量、電路和安培力等多方面的知識,綜合性很強,因此,通過對該部分內(nèi)容的復習,可以帶動對前面各章知識的回顧和應用,有利于提高綜合運用知識分析解決問題的能力。
例1:半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場,磁感應強度為B=0.2T,磁場方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心放置,磁場與環(huán)面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m,金屬環(huán)接觸良好,棒與環(huán)的電阻均忽略不計.LL的電阻均為2.0Ω
(1)、若棒以V0=5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動,求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬間(如圖所示),MN中的電動勢和流過燈L1的電流;
(2)、撤去中間的金屬棒MN,將右面的半環(huán)OL2O′以OO′為軸向上翻轉90°,若此時磁場隨時間均勻變化,其變化率為,求L1的功率.
例2:如圖所示,位于同一水平面內(nèi)的兩根平行導軌間的距離為L,導軌的左端連接一個耐壓足夠大的電容器,電容器的電容為C,放在導軌上的導體桿cd與導軌接觸良好,cd桿在平行導軌平面的水平力作用下從靜止開始勻加速運動,加速度為a,磁感應強度為B的勻強磁場垂直導軌平面豎直向下,導軌足夠長,不計導軌、導體桿和連接電容器的導線的電阻,導體桿的摩擦也可忽略不計.求從導體桿開始運動經(jīng)過時間t,電容器吸收的能量E.
例3:如圖所示,在相距L的兩根水平放置的無限長金屬導軌上,放置兩根金屬棒ab和cd,兩棒質量均為m,電阻均為R,ab棒用細繩通過定滑輪與質量也是m的砝碼相連,整個裝置處于無限大、豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度為B,導軌電阻、接觸電阻都不計,不計一切摩擦,現(xiàn)將砝碼從靜止開始釋放,經(jīng)歷時間t,電路中的電功率達到最大值,求此時cd棒的加速度及ab棒的速度各為多大,(設砝碼不會觸地,取g=10m/s2)
例4:如圖所示,兩根平行金屬導軌固定在水平桌面上,每根導軌每米的電阻為r0=0.10Ω/m,導軌的端點P、Q用電阻可忽略的導線相連,兩導軌間的距離L=0.20m.有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面,已知磁感應強度B與時間t的關系為B=kt,比例系數(shù)k=0.020T/s,一電阻不計的金屬桿可在導軌上無摩擦地滑動,在滑動過程中保持與導軌垂直,在t=0時刻,金屬桿緊靠在P、Q端,在外力作用下,桿以恒定的加速度從靜止開始向導軌的另一端滑動,求在t=6.0s時金屬桿所受的安培力.
例5:如圖所示,固定水平桌面上的金屬框架edcf,處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒ab擱在框架上,可無摩擦滑動,此時adcb構成一個邊長為L的正方形,棒的電阻為r,其余部分電阻不計,開始時磁感應強度為B0。若從t=0時刻起,磁感應強度逐漸減小,當棒以恒定速度v向右作勻速運動時,可使棒中不產(chǎn)生感應電流,則磁感應強度應怎樣隨時間變化(寫出B與t的關系式)?