河北省石家庄二中高中物理 4法拉第电磁感应定律

河北省石家庄二中高中物理 4法拉第电磁感应定律

第四节：法拉第电磁感应定律 ‎ ‎【学习目标】‎ ‎（1）、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。‎ ‎（2）、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、。‎ ‎（3）、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。‎ ‎（4）、知道E=BLvsinθ如何推得。‎ ‎（5）、会用解决问题。‎ ‎（6）、经历探究实验，培养动手能力和探究能力。‎ ‎（7）、通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。‎ ‎（8）、通过比较感应电流、感应电动势的特点，把握主要矛盾。‎ ‎【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。‎ ‎【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。‎ ‎【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固 ‎【教学用具】‎ 多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。‎ ‎【学习过程】‎ 一、温故知新：‎ ‎1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？‎ ‎2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？‎ ‎3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？‎ 二、引入新课 ‎1、问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？‎ ‎2、问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问 ‎①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?‎ ‎②、有感应电流,是谁充当电源?‎ ‎③、上图中若电路是断开的，有无感应电流电流？有无感应电动势？‎ ‎3、产生感应电动势的条件是什么？‎ ‎4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？‎ 本节课我们就来一起探究感应电动势 三、进行新课 ‎（一）、探究影响感应电动势大小的因素 ‎（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（猜测）‎ ‎（2）探究要求：‎ ‎①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。‎ ‎②、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。‎ ‎③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；‎ ‎（3）、探究问题：‎ 问题1、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？‎ 问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？‎ 问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？‎ ‎（4）、探究过程 安排学生实验。（能力培养）‎ ‎（课件展示）回答以上问题 上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：‎ 实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）时，大，I感 ，E感 。‎ 实验结论:电动势的大小与磁通量的变化 有关，磁通量的变化越 电动势越大,磁通量的变化越 电动势越小。‎ ‎（二）、法拉第电磁感应定律 从上面的实验我们可以发现，越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。‎ ‎（师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式）（课件展示）‎ E=k 在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成 E=‎ 设闭合电路是一个N匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于N个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为 E= ‎ ‎1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比 ‎2.公式:ε=N ‎3.定律的理解:‎ ⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ／Δt ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成 ⑶感应电动势的方向由 来判断 ⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定：‎ 当ΔΦ＝ΔＢＳcosθ则ε＝ΔＢ／ΔtＳcosθ 当ΔΦ＝ＢΔＳcosθ则ε＝ＢΔＳ／Δtcosθ 当ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ)则ε＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt ‎4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势 用课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？（课件展示）‎ 这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式，需要理解 ‎（1）B,L,V两两 ‎（2）导线的长度L应为 长度 ‎（3）导线运动方向和磁感线平行时，E=‎ ‎（4）速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ）‎ 问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？‎ 用课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。‎ 解析：可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感应电动势。前者切割磁感线，产生的感应电动势为 E=BLv1=BLvsinθ 强调：在国际单位制中，上式中B、L、v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），θ指v与B的夹角。‎ ‎5、公式比较 与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt：求平均电动势 E=BLV ： v为瞬时值时求瞬时电动势，v为平均值时求平均电动势 课堂练习：‎ 例题1：下列说法正确的是（ ）‎ A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 例题2：一个匝数为100、面积为‎10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。‎ 例题3、如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，框电阻不计，上面接一个长‎0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为‎0.2g，电阻R＝0.2Ω，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。(‎4m／s)‎ 问1：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30°角，不计阻力，B垂直于框平面，求v？‎ 问2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且μ＝0.2，求v？‎ 问3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求v？‎ 问4：若此时再加摩擦μ＝0.2，求v？‎ 问5：如图所示在问2中的BC中间加ε＝0.3v、r＝0.8Ω的电池，求v？‎ 问6：上题中若有摩擦，μ＝0.2，求v？‎ 问7：B改为竖直向上，求v？‎ 问8：将电池ε反接时的各种情况下，求v？‎ ‎【学习小结】‎ ‎1、认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。‎ ‎2、自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。‎