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    新人教版高中物理选修3-2同步教案 第4章 4-4 法拉第电磁感应定律

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    高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应4 法拉第电磁感应定律教案

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    这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-2第四章 电磁感应4 法拉第电磁感应定律教案,共3页。教案主要包含了教学目标,重点,主要教学过程,教学说明等内容,欢迎下载使用。
    4-3. 法拉第电磁感应定律








    一、教学目标


    1.知识与技能


    (1)掌握导体切割磁感线的情况下产生的感应电动势.


    (2)掌握穿过闭合电路的磁通量变化时产生的感应电动势.


    (3)了解平均感应电动势和感应电动势的即时值.


    2.过程与方法


    通过推理论证的过程培养学生的推理能力和分析问题的能力.


    3.情感态度价值观


    运用能的转化和守恒定律来研究问题,渗透物理思想的教育.


    二、重点、难点分析


    1.重点是使学生掌握动生电动势和感生电动势与哪些因素有关.


    2.在论证过程中怎样运用能的转化和守恒思想是本节的难点.


    三、主要教学过程


    (一)引人新课


    复习提问: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?要求学生回答出:切割磁感线时用右手定则;磁通量变化时用楞次定律.


    (二)教学过程设计


    1.设问.


    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?既然有感应电流,那么就一定存在感应电动势.只要能确定感应电动势的大小,根据欧姆定律就可以确定感应电流了.


    2.导线切割磁感线的情况.


    ( 1)如图所示,矩形闭合金属线框 abcd置于有界的匀强磁场B中,现以速度对匀速拉出磁场,我们来看感应电动势的大小.


    在水平方向ab边受到安培力Fm=BIl的作用.因为金属线框是做匀速运动,所以拉线框的外力F的大小等于这个安培力,即F=BIl.


    在匀速向外技金属线框的过程中,拉力做功的功率P=F·V=BIlv.


    拉力的功并没有增加线框的动能,而是使线框中产生了感应电流I.根据能的转化和守恒定律可知,拉力F的功率等于线框中的电功率P’.


    闭合电路中的电功率等于电源电动势ε(在这里就是感应电动势)与电流I的乘积.


    显然FV=εI,


    即BIlv=εI.


    得出感应电动势ε=Blv (1)


    式中的l是垂直切割磁感线的有效长度(ab),v是垂直切割磁感线的有效速度.


    (2)当ab边与磁感线成θ角(如图2)做切割磁感线


    运动时,可以把速度v分解,其有效切


    割速度v⊥=v· sin θ那么,公式(1)可改写为:


    ε=Blvsinθ (2)


    这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式.在国际单位制中,它们的单位满足:V=Tm2/s.


    3.穿过闭合电路的磁通量变化时.


    (1)参看前图,若导体ab在△t时间内移动的位移是△l,那么它的速度v即可表示为△v=△l/△t,(2)式ε=Blvsin θ可以改写为


    (3)


    式中l△l是ab边在△t时间内扫过的面积.lΔlsin θ是ab边在Δt时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积. BlΔlsin θ是ab边在此时间内扫过的磁通量(磁感线的条数),对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在Δt时间内的变化量ΔΦ.


    这样(3)式可简化为





    (2)在一般情况下,线圈多是由很多匝(n匝)线框构成,每匝产生的感应电动势均为(4)式的值,串联起来n匝,则线圈产生的感应电动势可用





    表示.这个公式可以用精密的实验验证.这就是法拉第电磁感应定律的表达式.


    (3)电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.这就是法拉第电磁感应定律.


    4.几个应该说明的问题.


    (1)在法拉第电磁感应定律中感应电动势ε的大小不是跟磁通量Φ成正比,也不是跟磁通量的变化量ΔΦ成正比,而是跟磁通量的变化率成正比.


    (2)法拉第电磁感应定律反映的是在ta一段时间内平均感应电动势.只有当凸t趋近于零时,才是即时值.


    (3)公式ε=Blvsln θ中,当v取即时速度则ε是即时值,当v取平均速度时,ε是平均感应电动势.


    (4)当磁通量变化时,对于闭合电路一定有感应电流.若电路不闭合,则无感应电流,但仍然有感应电动势.


    (5)感应电动势就是电源电动势,是非静电力使电荷移动增加电势能的结果.电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小ε和电路总电阻决定,符合欧姆定律.


    (三)课堂小结


    1.导体做切割磁感线运动时,感应电动势可由 ε=Blvsinθ确定.


    2.穿过电路的磁通量发生变化时,感应电动势由法拉第电磁感应定律确定,


    即 .


    3.感应电动势就是电源电动势.有关闭合电路相关量的计算在这里都适用.


    4.同学们应该会证明单位关系: V= Wb/S.


    五、教学说明


    1.这一节课是从能的转化和守恒定律入手展开的,其目的在于渗透一点物理思想.


    2.这一节课先讲动生电动势再过渡到感生电动势,其目的是隐含地告诉学生在某些情况下两者是一致的、统一的.


    3.建议本节课后安排一节习题课来加以巩固.








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