电磁感应教材分析与教学建议

第一章电磁感应1划时代的发现2探究电磁感应的产生条件3法拉第电磁感应定律4楞次定律5感生电动势和动生电动势6互感和自感7涡流2007考试说明1电磁感应现象Ⅰ2磁通量Ⅰ3法拉第电磁感应定律Ⅱ4楞次定律Ⅱ5自感涡流Ⅰ说明二:新考试说明中删掉了”日光灯”,增加了”涡流”.去掉了”导体切割磁感线时感应电动势的计算,只限于L垂直于B,v的情况.”说明一：新教材增加了“划时代的发现”和“感生电动势和动生电动势”的内容，一.教学的思考•1教学的难点•2教学的重点•3考试的热点互感自感涡流感生电动势和动生电动势法拉第电磁感应定律二.知识结构电磁感应的产生条件楞次定律右手定则三.学习方法1.类比的学习方法：Ｅ＝与相类比2.电磁感应的“路”的问题与闭合电路类比，找出对应的电源和外电路，画出等效电路图，运用直流电路的规律解题．tvat３．与动生电动势有关的动力学问题，实际上的多了一个感应电流所受的安培力的力学问题，综合运用右手定则和左手定则判断出安培力的方向是一个难点，应特别引起重视．（感应电流所受的安培力总是阻碍物体间的相对运动）４．重视从能量守恒的观点处理电磁感应问题，特别对于动生电动势电磁感应问题，计算电磁感应产生的电能一般有三种方法：①运用电功或电热的计算公式；②系统克服安培力做的功；③减少的其它形式的能．四.教学的时间安排•第一单元:电磁感应的产生条件(划时代的发现探究电磁感应的产生条件)____２课时•第二单元:法拉第电磁感应定律(法拉第电磁感应定律及简单运用)____３课时•第三单元:楞次定律(楞次定律及应用)__3课时•第四教学环节:电磁感应实例（自感互感涡流___3课时•本章复习与检测＿4课时•(总时间3周)五、教学设计思路及教学建议1、划时代的发现2、探究电磁感应的条件3、法拉第电磁感应定律4、楞次定律5、感生电动势和动生电动势6、互感和自感7、涡流（一）知识与技能1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理史。2．知道电磁感应、感应电流的定义。（二）过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。（三）情感、态度与价值观1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。教学重点.难点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。4.1划时代的发现1、奥斯特梦圆“电生磁”18世纪中叶,科学家仍认为电和磁是互不相关的摩擦生热现象和蒸汽机的出现实现了热运动和机械运动相互转化1803年,奥斯特指出:运动、热、空气、光、电、磁等，不再是零散的罗列，我们将把整个宇宙纳在一个体系中．１８２０年，奥斯特发现电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象存在联系．奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。”2、法拉第心系“磁生电”闪光的思想漫长而艰苦的探究过程归纳概括了五种由磁生电的方法法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了电气化时代的到来.启示:(1)抹去科学学家头上的光环，正确认识失败(2)科学是人做的，科学是为人的(3)正确的指导思想（自然现象的相互联系）加上艰苦探究过程才可取得成功.(4)如果自己有这样的机会，也会成为一个发现者。（一）知识与技能1．知道产生感应电流的条件。2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。（二）过程与方法:学会通过提出问题、实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法（三）情感、态度与价值观:渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。教学重点:通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产件。教学难点:感应电流的产生条件。4.2探究电磁感应产生条件复习磁通量1、定义：面积为S，垂直匀强磁场B放置，则B与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用Φ表示。2、公式：Φ=B·S注：要求B与面积要垂直。3、说明：(1)磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。(2)磁通量与线圈的匝数无关。Φ=B·S·sinθ不垂直时：(3)磁通量是一个标量，但有正负,遵从代数运算法则4.引起磁通量变化的因素：由Φ=B·S·sinθ(1）B发生变化；（2）S发生变化；（3）B与S的夹角发生变化。Φ=B·S·sinθ电磁感应的产生条件1、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。2、实验观察运动的磁铁变化的电流(电键闭合.断开的瞬间;变阻器滑片移动.)观察.讨论.归纳3、结论：无论用什么方法，只要使闭合电路的磁通量发生变化，闭合电流中就会有感应电流产生4、产生感应电流的条件：（1）电路闭合（2）磁通量发生变化建议:让学生利用实验器材探究出如何操作能产生大一些的感应电流?（一）知识与技能1．知道什么叫感应电动势。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、ΔΦ/Δt。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．会用和E=BLvsinθ解决问题。6.了解反电动势的概念（二）过程与方法通过推导到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。（三）情感、态度与价值观1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。教学重点:法拉第电磁感应定律。教学难点:1.区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt。２．区别平均电动势与瞬时电动势。3.反电动势4.3法拉第电磁感应定律1、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。一、感应电动势３、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢ΔφΔt２．感应电动势与什么因素有关？1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/△t成正比．二、法拉第电磁感应定律：2、数学表达式Ektt（注意单位）若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：Ent注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。问题讨论：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？（可以类比速度、速度的变化和速度的变化率。）磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。＊ΔΦ/Δt在Φ－t图象上表示切线的斜率．三、导体作切割磁感线运动理论探究：如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势ab××××××××××××××××××××××××Gabv回路在时间t内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔStΦE=BLvΔtttBLvBLvtΦEθvBV1=VsinθV2=Vcosθ若导体斜切磁感线sinBLvBLvE1（θ为v与B夹角）ttBLv（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明：３、注意导线的长度L和速度V有效值的确定１、导线运动方向和磁感线平行时，E=0２、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）4.速度V是导体棒相对于磁场的速度例1：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。abθvE=BLVsinθ练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？××××××××××××××××××××××××××××××ＶＯRE=2BRV问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？1、一般来说，①求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。2、①求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。vabcdLL区别：３．①具有更普遍的意义，②是①的推论．1、公式①中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势2、公式②中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。联系：问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？1、电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，要维持线圈原来的转动就必须向其提供电能，电能转化为其它形式的能。2、电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。四、反电动势＊３．反电动势在电路中相当于与原电源“反串”，即反电动势的方向与电路电流的方向相反．专题一：法拉第电磁感应定律的简单应用内容设置：１．对规律与公式的理解２．对规律与公式的运用３．简单的电磁感应与电路的问题（一）知识与技能1．掌握楞次定律的内容。2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4．掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。（二）过程与方法1．通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观：在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。4.4楞次定律教学重点1．楞次定律的探究过程及理解。2．应用楞次定律判断感应电流的方向。3．利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。教学难点：楞次定律的理解及实际应用。G_++_G_++_用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系结论：电流从电流计的正接线柱流入，指针向正向偏转，电流从电流计的负接线柱流入，指针向负向偏转GNSGSNGSNGNS感应电流方向（俯视）逆时针顺时针顺时针逆时针穿过回路磁通量的变化增大增大减小减小原磁场方向向下向上向下向上感应电流磁场方向向上向下向下向上思考：感应电流的磁场方向与原磁场方向有什么规律？引导学生通过思考与讨论归纳出“增反减同”的规律一、楞次定律感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化1、内容：2、对“阻碍”的理解：谁起阻碍作用？阻碍什么？阻碍是阻止吗？“阻碍”就是感应电流的磁场总与原磁场的方向相反吗？感应电流产生的磁场引起感应电流的磁通量的变化“增反减同”否，只是使磁通量的变化变慢不一定!从能量守恒的角度认识楞次定律在下面四个图中标出线圈上的N、S极GNSGSNGSNGNSNSNNNSSS移近时斥力阻碍相互靠近移去时引力阻碍相互远离感应电流的效果总是阻碍导体和引起感应电流的磁体间的相对运动.(原因）楞次定律表述二：思考与讨论如图A、B都是很轻的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，用磁铁的任一极去接近A环，会产生什么现象？把磁铁从A环移开，会产生什么现象？磁极移近或远离B环，又会发生什么现象？解释所发生的现象．总结：正是因为这种“来拒去留”，使得发生电磁感应的该系统需要克服安培力做功，实现了其它形式的能向电能的转变．1、楞次定律的内容：从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化从导体和磁体的相对运动的角度看：感应电流总要阻碍相对运动课堂小结：2、楞次定律中的因果关系：3、楞次定律中“阻碍”的含意：不是阻止；可理解为“增反、减同”，ΔφI感B感阻碍“结果