法拉第电磁感应定律的应用教学设计

恩施高中2013级物理选修3-2教学设计第四章电磁感应××××××××××××××××××abdc法拉第电磁感应定律的应用【教学目标】1、知识与技能：（1）准确理解法拉第电磁感应定律，知道平均电动势和瞬时电动势的区别；（2）知道电磁感应的两类情况——动生和感生，并会计算动生电动势和感生电动势；（3）能够应用法拉第电磁感应定律解决感应电路中的电流、电量问题。2、过程与方法：（1）通过课前自主落实导学案，回忆并强化相关知识，形成知识结构；（2）通过一题多变式的引导思考，在辨析中深入理解法拉第电磁感应定律，并学会对比思考。3、情感、态度与价值观通过本节课学习，体会物理知识的逻辑性和严密性，进一步强化理科思维习惯。【重点难点】1、平均电动势和瞬时电动势，感应电量的计算2、动生电动势和感生电动势，平动切割有效长度，转动切割公式理解记忆【教学媒体】PPT课件【教学过程】〇、引入：抢答——物理学史【抢答题】谁（法拉第）发现了电磁感应现象？谁（纽曼、韦伯）导出了电磁感应定律？一、法拉第电磁感应定律1、表达式：tΦnE2、理解：n——线圈匝数，tΦ——磁通量的变化快慢【判断题】穿过一个回路的磁通量越大，则感应电动势越大？（√）穿过一个回路的磁通量变化越大，则感应电动势越大？（√）穿过一个回路的磁通量变化越快，则感应电动势越大？（√）二、平均电动势和瞬时电动势1、t较长：tΦnE——平均电动势2、0t：tΦnE——瞬时电动势【例1】如图所示，边长为L、匝数为n、总电阻为R的正方形导线圈abcd处在一个匀强磁场B中，初始时刻，线圈平面与磁场方向垂直；现让线圈绕其一边ab以恒定角速度ω转动。（1）（平均电动势）从如图所示位置转过90°的过程中，试求线圈中产生的平均感应电动势E和通过线圈导线截面的电荷量q；（2）（瞬时电动势）从如图所示位置开始计时，试求某时刻t穿过线圈的磁通量Φ，并定性画出磁通量Φ、感应电动势E随时间t变化的图象。【小结】①平均电动势的价值——用于计算感应电量；感应电量计算步骤——tIqREItΦnE总，重要结论：总RΦnq②若已知Φ—t图象（Φ随时间t变化的规律），则可用图象的斜率得到感应电动势随时间变化的规律。恩施高中2013级物理选修3-2教学设计第四章电磁感应三、动生电动势和感生电动势设t1时刻，回路中磁感应强度为B1，回路有效面积为S1，t2=t1+t时刻，回路中磁感应强度变为B2=B1+B，回路有效面积为S2=S1+S，则在这个时间t内：SBSBSBΦ11，tSBnStBntSnBtΦnE11。1、动生电动势：B不变，S变化，则tSnBE；2、感生电动势：B变化，S不变，则StBnE。【例2】如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨处在竖直向下的匀强磁场B中，两导轨间距为L、电阻不计，导轨左端接有定值电阻R，一电阻不计的金属导体棒放在导轨上，并与导轨接触良好。试求以下各种情况下通过R的电流大小：（1）（动生电动势——平动切割）如图①，当导体棒垂直导轨放置，并以平行于导轨的速度v向右运动；（2）（动生电动势——平动切割）如图②，当导体棒与导轨成θ角斜放在导轨上，并以垂直导体棒的速度v向右下运动；（3）（动生电动势——平动切割）如图③，当导体棒与导轨成θ角斜放在导轨上，并以平行于导轨的速度v向右运动；（4）（动生电动势——转动切割）如图④，当导体棒绕与导轨上的接触点以恒定角速度ω顺时针转动到与导轨成45°时；图①图②图③图④图⑤图⑥（5）（感生电动势——tB）如图⑤，若将导体棒固定在距左边为d处，而磁感应强度随时间按ktBB0规律变化，其中k＞0；（6）（感生电动势——有效面积）如图⑥，仍将导体棒固定在距左边为d处，但磁场只分布在半径为r的圆形区域内，且磁感应强度随时间仍按ktBB0规律变化；（7）（动生、感生同时存在）如图⑦，导体棒垂直导轨放置，并以平行于导轨的速度v向右运动，t=0时刻，导体棒正好运动到距左边为d处，而磁感应强度随时间仍按ktBB0规律变化。【小结】①计算电动势前，应分清是动生（切割）还是感生，动生即可用tSnBE或BLvE（平动切割）、221BLE（转动切割）××××××××××××××××××Rω××××××××××××××××××Rv××××××××××××××××××Rv××××××××××××××××××Rv××××××××××××××××××Rd×××××××××Rd××××××××××××××××××Rdv图⑦恩施高中2013级物理选修3-2教学设计第四章电磁感应直接求解，感生可直接用StBnE求解，而不必用tΦnE。②对于平动切割问题——要注意“有效长度”概念；对所有问题，都要注意“有效面积”概念。四、课堂反馈（课外探究）1、（动生、感生）（2012·全国新课标卷）如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率tB的大小应为A.04BB.02BC.0BD.20B2、（切割——有效长度）（2013•河北沧州五校第二次高三联考）在边长为L的等边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如图所示。取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流随时间变化的图象是ABCD【板书设计】法拉第电磁感应定律的应用一、法拉第电磁感应定律1、表达式：tΦnE2、理解：n——线圈匝数，tΦ——磁通量的变化快慢二、平均电动势和瞬时电动势1、t较长：tΦnE——平均电动势；感应电量：tIqREItΦnE总，总RΦnq2、0t：tΦnE——瞬时电动势；Φ—t图象的斜率——tΦ三、动生电动势和感生电动势1、动生电动势：B不变，S变化，则tSnBE、BLvE、221BLE2、感生电动势：B变化，S不变，则StBnE【教学反思】