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高中物理人教版 (新课标)选修34 法拉第电磁感应定律教案及反思
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修34 法拉第电磁感应定律教案及反思，共5页。教案主要包含了预习反馈，探究精讲，感悟方法练习等内容，欢迎下载使用。
知识与能力
1、知道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，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别；
3、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式；
4、会用法拉第电磁感应定律解答有关问题；
5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小；
过程与方法
通过学生实验，培养学生的动手能力和探究能力．
情感态度与价值观
培养学生对实际问题的分析与推理能力。培养学生的辨证唯物注意世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾．
2、重点难点：平均电动势与瞬时电动势区别。
讲学过程：
一、预习反馈:
二、探究精讲:
1．感应电动势：
教师活动：将图<1>，图<2>用投影仪展示，并设问：图中电键S均闭合，电路中是否都有电流？为什么？
学生活动：实验一，对照图<1>安培表指针偏转；对照图<2>电流计指针不动，但当条形磁铁位置变动时，电流计指针偏转，表明回路中有电流。
启发学生回答：图<1>中产生的电流是由电源提供的，图<2>中产生的是感应电流。
教师引导：由恒定电流的知识可知，闭合电路中有电流，电路中必有电源。对比图<1>，图<2>提问，图<2>中的电源在哪里？用投影仪展示图<3>，启发学生回答：图<2>中的线圈就相当于是电源，在磁铁插入线圈的过程中产生了电动势。
化时，回路中也会产生电流。我们把此时的电流叫感应电流。虽然回路中没有电源，此处的实验设计，意图为在讲“感应电动势”这一概念时，通过“设计问题―――推理”模式来进行概念教学。以提问方式来复习闭合电路中电动势的概念，知道闭合回路中有电流的条件是闭合回路中有电动势。闭合电路中提供电动势的装置是电源。法拉第通过多年的实验发现当穿过闭合回路的磁通量发生变但根据有电流的条件可知肯定有电动势，把在电磁感应现象中产生的电动势就定义叫感应电动势。
师生互动：（用图<1>，图<2>装置进行演示说明）我们把电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
以上实验由学生自己完成，并从中进行对比、归纳和总结，培养学生自主学习的能力。
2．影响感应电动势大小的因素：
问题情景设置一：刚才的实验中，磁铁插入过程中，除了观察到电流的有无以外，你还观察到了电流大小有什么特点吗？是什么因素在起影响作用呢？再做几次试试看！
安排此处的内容可激发学生探求感应电动势大小的影响因素的热情，因为显然每次插入的速度不同时电流表指针的偏转角度并不相同。这里教师不要急于去说，对学生来说这些是未知的却可以用简单实验定性显示的。有利于培养学生的探究热情和能力。
学生活动：实验二，按图<2>所示装置将相同的磁铁以不同的速度从同一位置插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况。
教师顺势利导：两次插入过程穿过线圈的磁通量变化是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏角大说明什么？原因是什么？
问题情景设置二：利用学生已经很熟悉的控制变量思想，引导学生进一步通过实验定性探究，如果控制以相同的速度插入，是否指针的偏转角度就相同呢？再用不同磁性强弱的磁铁试试看！
此处的设计在于培养学生的严谨的探究精神和寻根求源的思维品质。
学生活动：实验三，按图<3>所示装置用两个磁性强弱不同的条形磁铁分别从同一位置以相同的速度插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况（实验二和实验三中的磁铁可由通电螺线管来代替，以便通过改变其中的电流来方便的改变其磁性的强弱）。
教师顺势利导：两次插入过程中磁通量变化是否相同？所用时间是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏转角大说明什么？原因是什么？
教师活动：引导学生归纳，电流计的指针偏角大，说明产生的电流大，而电流大的原因是电路中产生的感应电动势大。实验（2）由于两次穿过磁通量变化相同，穿过越快，时间越短，产生的感应电动势越大，说明感应电动势大小与发生磁通量变化所用的时间有关，且在磁通量变化相同的情况下，所需时间越短，产生的感应电动势越大；实验（3）两种情况所用时间相同，但穿过线圈扔磁通量变化不同，电流表的偏转角不同，而产生的感应电动势大小不同。说明感应电动势的大小还与磁通量的变化有关，即在相同的变化时间情况下，磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。
此处应用了学生很熟知的控制变量的探究方法，不过学生的归纳能力还有局限性，而且不一定能按照教师的意图去表述，这需要教师去倾听、去适当的有方向的点拨。不能一蹴而就，包办代替。最后教师归纳指出：感应电动势的大小似乎与磁通量的变化量及变化所用的时间有关，两者的比值越大，感应电动势的值越大，反之，则越小。我们再来看一个实验。
师生互动：实验四，按右图所示装置连接电路，将滑动变阻器的滑动头以大小不同的速度从一侧滑至另一侧，观察电流计指针的偏转情况。（教师介绍实验装置）
教师活动：两次滑动过程中穿过线圈的磁通量的变化量是否相同？所用时间是否相同？电流表的指转角是否相同？偏转角大说明什么？其原因是什么？
师生互动：引导学生分析与归纳，（1）快滑比慢滑在相同的时间里流过线圈L1的电流变化大，引起穿过线圈L2的磁通量变化大，即ΔΦ大；（2）快滑比慢滑所用的时间短，即Δt小；（3）快滑与慢滑相比，磁通量变化大而所用时间短，即单位时间磁通量变化多；（4）快滑与慢滑相比，电流计指针的偏角不同，即产生的感应电动势不同，即在单位时间内磁通量变化越多，产生的感应电动势越大。
此实验设计的意图是对前面实验分析的一种论证。以上现象的分析与归纳都应在教师的引导下，由学生主动的观察实验结果，分析实验现象，归纳出有关的结论，切忌由教师讲解。教师概括、归纳、总结学生的结论，使学生清晰思路。这个过程实际是突破重难点落实三维目标的过程。
通过以上三组实验可知：当穿过线圈的磁通量变化量与时间之比越大，即单位时间内磁通量的变化越多，或者说磁通量的变化率越大时，线圈中产生的感应电动势就越大。
教师活动：类比速度、速度变化量和速度变化率的不同，强调感应电动势的重要影响因素之一应该是磁通量的变化率。
这一点是本节课内容的一个难点，用类比的方法加以突破，既降低认知难度，又体现了物理研究中类比是一种常用的重要的研究方法，培养学生科学的方法观。
学生各种能力的发展是和他们在学习中的相关行为联系在一起的。要发展某种能力，就必须经历相关的过程。因此这里安排的几组实验，既是让学生认知法拉第电磁感应规律的建立过程，更是为学生提供实验、观察、思考、交流的机会，以落实三维目标中能力目标和情感价值观目标。
法拉第电磁感应定律
①内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
②表达式：E=kΔΦ/Δt
启发学生运用学过的知识来处理比例系数k，使k=1 （1v=1wb/s）这样上式可写成：E=ΔΦ/Δt
问题情景三：如图<5>示。线圈L由导线绕制成n匝，当穿过L的磁通量变化率为ΔΦ/Δt时，则线圈L中产生的感应电动势为多少？
启发学生得出计算感应电动势的普遍意义的公式E=nΔΦ/Δt。
教师活动：E=nΔΦ/Δt公式中的n是线圈的匝数，因为穿过每匝线圈的磁通量是相同的，可看成是n个单匝线圈串联而成，故整个线圈的电动势是单匝线圈的n倍。要注意通过线圈的磁通量的变化率并不改变，乘n是相当于串联。
问题情景四：如图<6>示，把矩形单匝线圈abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面和磁感线垂直。设线圈可动部ab的长度为L，以速度v向右匀速平动，则线框中产生的感应电动势为多少？
问题研究：（启发学生推导）导体ab向右运动时，ab棒切割磁感线，同时穿过abcd面的磁通量增加，线框中必然要产生感应电动势。设经过极短的时间Δt，导体ab运动的距离为vΔt，穿过线框abcd的磁通量的变化量为BLvΔt，线圈匝数n=1，代入公式：E=nΔΦ/Δt中，得到E=BLv。
这里可用等效的思想帮助学生认识E=BLv，ab棒向右运动，等效于abcd面积增大，而磁场的磁感应强度不变，因此磁通量发生变化。
问题讨论：（a）图<6>的电路中，哪部分导体相当于电源？ab导体的运动v与磁感线方向B有何关系？（b）若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感方向不垂直，设v与B夹角为θ，又如何计算感应电动势的大小呢？
引导分析：（启发同学们得出计算结论）将速度v沿垂直于磁感线方向的速度分量v1=vsinθ---在切割磁感线，产生感应电动势，而平行于磁感线方向的分量v2=vcsθ---不切割磁感线，不产生感应电动势。此时，导体产生的感应电动势E=BLv1=BLvsinθ
E=BLv1=BLvsinθ这个结论可视为是法拉第电磁感应定律在特定条件下的推导式，让学生分清主次以减轻学生认知上的困难且又不影响其在该类型问题解决中的应用，可以是教师启发学生进行推导与演算，可请基础好的、思维能力强的学生在黑板上演示推导过程与结论，教师不要包办。通过此处的师生互动，落实本节课在这个知识点上的课程目标！
反电动势
教师引导学生自主学习，并通过小组交流认识电动机在工作时线圈中会产生反电动势，并认知能量守恒定律在电动机工作过程中的具体表现。
此处内容旨在让学生会根据自己所学习的知识，联系实际生产生活中的问题来进行思考和解答，激发学习物理知识的热情。既能学以致用，又培养了学生善于从熟悉的事物中发现问题、思考问题的思维品质。因为“对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人创造力的源泉。”
课堂练习
课堂练习选择E=nΔΦ/Δt和E=BLv1=BLvsinθ简单理解和应用类型的题目。
探究一：
如图4-3-2所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 Ω，磁感应强度以100 T/s的变化率均匀减小.在这一过程中，通过电阻R的电流为多大？
图4-3-2
探究二：
. 如图所示，用相同的均匀导线制成的两个圆环a和b，已知b的半径是a的两倍.若在a内存在着随时间均匀变化的磁场，b在磁场外，MN两点间的电势差为U；若该磁场存在于b内，a在磁场外，MN两点间的电势差为多大？（MN在连接两环的导线的中点，该连接导线的长度不计）
图4-3-7
三、感悟方法练习：
长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图4-3-3所示.求ab两端的电势差.
图4-3-3
教后记
：
知识与能力
1、知道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，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别；
3、理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式；
4、会用法拉第电磁感应定律解答有关问题；
5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小；
过程与方法
通过学生实验，培养学生的动手能力和探究能力．
情感态度与价值观
培养学生对实际问题的分析与推理能力。培养学生的辨证唯物注意世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾．
2、重点难点：平均电动势与瞬时电动势区别。
讲学过程：
一、预习反馈:
二、探究精讲:
1．感应电动势：
教师活动：将图<1>，图<2>用投影仪展示，并设问：图中电键S均闭合，电路中是否都有电流？为什么？
学生活动：实验一，对照图<1>安培表指针偏转；对照图<2>电流计指针不动，但当条形磁铁位置变动时，电流计指针偏转，表明回路中有电流。
启发学生回答：图<1>中产生的电流是由电源提供的，图<2>中产生的是感应电流。
教师引导：由恒定电流的知识可知，闭合电路中有电流，电路中必有电源。对比图<1>，图<2>提问，图<2>中的电源在哪里？用投影仪展示图<3>，启发学生回答：图<2>中的线圈就相当于是电源，在磁铁插入线圈的过程中产生了电动势。
化时，回路中也会产生电流。我们把此时的电流叫感应电流。虽然回路中没有电源，此处的实验设计，意图为在讲“感应电动势”这一概念时，通过“设计问题―――推理”模式来进行概念教学。以提问方式来复习闭合电路中电动势的概念，知道闭合回路中有电流的条件是闭合回路中有电动势。闭合电路中提供电动势的装置是电源。法拉第通过多年的实验发现当穿过闭合回路的磁通量发生变但根据有电流的条件可知肯定有电动势，把在电磁感应现象中产生的电动势就定义叫感应电动势。
师生互动：（用图<1>，图<2>装置进行演示说明）我们把电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
以上实验由学生自己完成，并从中进行对比、归纳和总结，培养学生自主学习的能力。
2．影响感应电动势大小的因素：
问题情景设置一：刚才的实验中，磁铁插入过程中，除了观察到电流的有无以外，你还观察到了电流大小有什么特点吗？是什么因素在起影响作用呢？再做几次试试看！
安排此处的内容可激发学生探求感应电动势大小的影响因素的热情，因为显然每次插入的速度不同时电流表指针的偏转角度并不相同。这里教师不要急于去说，对学生来说这些是未知的却可以用简单实验定性显示的。有利于培养学生的探究热情和能力。
学生活动：实验二，按图<2>所示装置将相同的磁铁以不同的速度从同一位置插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况。
教师顺势利导：两次插入过程穿过线圈的磁通量变化是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏角大说明什么？原因是什么？
问题情景设置二：利用学生已经很熟悉的控制变量思想，引导学生进一步通过实验定性探究，如果控制以相同的速度插入，是否指针的偏转角度就相同呢？再用不同磁性强弱的磁铁试试看！
此处的设计在于培养学生的严谨的探究精神和寻根求源的思维品质。
学生活动：实验三，按图<3>所示装置用两个磁性强弱不同的条形磁铁分别从同一位置以相同的速度插入线圈中，观察并比较电流计指针的偏转情况（实验二和实验三中的磁铁可由通电螺线管来代替，以便通过改变其中的电流来方便的改变其磁性的强弱）。
教师顺势利导：两次插入过程中磁通量变化是否相同？所用时间是否相同？电流计指针偏角是否相同？偏转角大说明什么？原因是什么？
教师活动：引导学生归纳，电流计的指针偏角大，说明产生的电流大，而电流大的原因是电路中产生的感应电动势大。实验（2）由于两次穿过磁通量变化相同，穿过越快，时间越短，产生的感应电动势越大，说明感应电动势大小与发生磁通量变化所用的时间有关，且在磁通量变化相同的情况下，所需时间越短，产生的感应电动势越大；实验（3）两种情况所用时间相同，但穿过线圈扔磁通量变化不同，电流表的偏转角不同，而产生的感应电动势大小不同。说明感应电动势的大小还与磁通量的变化有关，即在相同的变化时间情况下，磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。
此处应用了学生很熟知的控制变量的探究方法，不过学生的归纳能力还有局限性，而且不一定能按照教师的意图去表述，这需要教师去倾听、去适当的有方向的点拨。不能一蹴而就，包办代替。最后教师归纳指出：感应电动势的大小似乎与磁通量的变化量及变化所用的时间有关，两者的比值越大，感应电动势的值越大，反之，则越小。我们再来看一个实验。
师生互动：实验四，按右图所示装置连接电路，将滑动变阻器的滑动头以大小不同的速度从一侧滑至另一侧，观察电流计指针的偏转情况。（教师介绍实验装置）
教师活动：两次滑动过程中穿过线圈的磁通量的变化量是否相同？所用时间是否相同？电流表的指转角是否相同？偏转角大说明什么？其原因是什么？
师生互动：引导学生分析与归纳，（1）快滑比慢滑在相同的时间里流过线圈L1的电流变化大，引起穿过线圈L2的磁通量变化大，即ΔΦ大；（2）快滑比慢滑所用的时间短，即Δt小；（3）快滑与慢滑相比，磁通量变化大而所用时间短，即单位时间磁通量变化多；（4）快滑与慢滑相比，电流计指针的偏角不同，即产生的感应电动势不同，即在单位时间内磁通量变化越多，产生的感应电动势越大。
此实验设计的意图是对前面实验分析的一种论证。以上现象的分析与归纳都应在教师的引导下，由学生主动的观察实验结果，分析实验现象，归纳出有关的结论，切忌由教师讲解。教师概括、归纳、总结学生的结论，使学生清晰思路。这个过程实际是突破重难点落实三维目标的过程。
通过以上三组实验可知：当穿过线圈的磁通量变化量与时间之比越大，即单位时间内磁通量的变化越多，或者说磁通量的变化率越大时，线圈中产生的感应电动势就越大。
教师活动：类比速度、速度变化量和速度变化率的不同，强调感应电动势的重要影响因素之一应该是磁通量的变化率。
这一点是本节课内容的一个难点，用类比的方法加以突破，既降低认知难度，又体现了物理研究中类比是一种常用的重要的研究方法，培养学生科学的方法观。
学生各种能力的发展是和他们在学习中的相关行为联系在一起的。要发展某种能力，就必须经历相关的过程。因此这里安排的几组实验，既是让学生认知法拉第电磁感应规律的建立过程，更是为学生提供实验、观察、思考、交流的机会，以落实三维目标中能力目标和情感价值观目标。
法拉第电磁感应定律
①内容：电路中产生的感应动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
②表达式：E=kΔΦ/Δt
启发学生运用学过的知识来处理比例系数k，使k=1 （1v=1wb/s）这样上式可写成：E=ΔΦ/Δt
问题情景三：如图<5>示。线圈L由导线绕制成n匝，当穿过L的磁通量变化率为ΔΦ/Δt时，则线圈L中产生的感应电动势为多少？
启发学生得出计算感应电动势的普遍意义的公式E=nΔΦ/Δt。
教师活动：E=nΔΦ/Δt公式中的n是线圈的匝数，因为穿过每匝线圈的磁通量是相同的，可看成是n个单匝线圈串联而成，故整个线圈的电动势是单匝线圈的n倍。要注意通过线圈的磁通量的变化率并不改变，乘n是相当于串联。
问题情景四：如图<6>示，把矩形单匝线圈abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框平面和磁感线垂直。设线圈可动部ab的长度为L，以速度v向右匀速平动，则线框中产生的感应电动势为多少？
问题研究：（启发学生推导）导体ab向右运动时，ab棒切割磁感线，同时穿过abcd面的磁通量增加，线框中必然要产生感应电动势。设经过极短的时间Δt，导体ab运动的距离为vΔt，穿过线框abcd的磁通量的变化量为BLvΔt，线圈匝数n=1，代入公式：E=nΔΦ/Δt中，得到E=BLv。
这里可用等效的思想帮助学生认识E=BLv，ab棒向右运动，等效于abcd面积增大，而磁场的磁感应强度不变，因此磁通量发生变化。
问题讨论：（a）图<6>的电路中，哪部分导体相当于电源？ab导体的运动v与磁感线方向B有何关系？（b）若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感方向不垂直，设v与B夹角为θ，又如何计算感应电动势的大小呢？
引导分析：（启发同学们得出计算结论）将速度v沿垂直于磁感线方向的速度分量v1=vsinθ---在切割磁感线，产生感应电动势，而平行于磁感线方向的分量v2=vcsθ---不切割磁感线，不产生感应电动势。此时，导体产生的感应电动势E=BLv1=BLvsinθ
E=BLv1=BLvsinθ这个结论可视为是法拉第电磁感应定律在特定条件下的推导式，让学生分清主次以减轻学生认知上的困难且又不影响其在该类型问题解决中的应用，可以是教师启发学生进行推导与演算，可请基础好的、思维能力强的学生在黑板上演示推导过程与结论，教师不要包办。通过此处的师生互动，落实本节课在这个知识点上的课程目标！
反电动势
教师引导学生自主学习，并通过小组交流认识电动机在工作时线圈中会产生反电动势，并认知能量守恒定律在电动机工作过程中的具体表现。
此处内容旨在让学生会根据自己所学习的知识，联系实际生产生活中的问题来进行思考和解答，激发学习物理知识的热情。既能学以致用，又培养了学生善于从熟悉的事物中发现问题、思考问题的思维品质。因为“对以往知识的熟知和对新鲜事物及其发展前景的敏感，是一个人创造力的源泉。”
课堂练习
课堂练习选择E=nΔΦ/Δt和E=BLv1=BLvsinθ简单理解和应用类型的题目。
探究一：
如图4-3-2所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20 cm2，电阻为1 Ω，磁感应强度以100 T/s的变化率均匀减小.在这一过程中，通过电阻R的电流为多大？
图4-3-2
探究二：
. 如图所示，用相同的均匀导线制成的两个圆环a和b，已知b的半径是a的两倍.若在a内存在着随时间均匀变化的磁场，b在磁场外，MN两点间的电势差为U；若该磁场存在于b内，a在磁场外，MN两点间的电势差为多大？（MN在连接两环的导线的中点，该连接导线的长度不计）
图4-3-7
三、感悟方法练习：
长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图4-3-3所示.求ab两端的电势差.
图4-3-3
教后记
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