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法拉第电磁感应定律的教学设计方案
法拉第电磁感应定律的教学设计方案
衡山县第三中学 李剑扬
教学分析
前面几节的内容是从感应电流的角度来认识电磁感应现象的。本节是从感应电流进一步深入到感应电动势来理解的,即研究“决定感应电动势大小的因素”。教科书在这个问题的处理上并没有通过实验探究,而是以陈述事实的方式,引入法拉第电磁感应定律,即教科书用“在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上,人们认识到??感应电动势??成正比”的表述给出了电磁感应定律。教科书之所以这样处理,是力图通过这一物理规律的教学,充分体现人类认识事物的一种真实图景。也就是说,物理学中多数定律的得出,并不一定是直接归纳的结果,而是在分析了很多间接的实验事实后被“悟”出来的,并且定律的正确往往也是由它的推论的正确性来证实的。
教学目标
知道什么叫感应电动势。
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和。
理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。
知道公式E=Blvsinθ 的推导过程。
会用E=n和E=Blvsinθ 解决问题。
感悟从不同物理现象中抽象出个性与共性问题的方法,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证关系。
教学重点难点
本节教学的重点是法拉第电磁感应定律,难点是对磁通量的变化及磁通量的变化率的理解。
法拉第电磁感应定律是电磁感应现象的两个重要规律之一,也是后面学习电磁感应的实际应用——自感、涡流、电磁阻尼、交流电等现象的理论保证。
教学方法与手段
以学生的探究实验为先导,引领学生在建立感应电动势概念的基础上,探究感应电动势的大小跟哪些因素有关,得出感应电动势大小的一般表达式,利用法拉第电磁感应定律对“导体切割磁感线时的感应电动势”和“反电动势”两种特殊情况进行分析。
合作学习为主,发动学生对感应电动势的概念、法拉第电磁感应定律展开讨论,分析电磁感应的两种特殊情况。
课前准备
教学媒体
原、副线圈,灵敏电流计,条形磁铁,导线若干。多媒体课件、实物投影仪。
知识准备
复习产生电流的条件、电动势的概念、闭合电路欧姆定律、产生感应电流的条件、楞次定律。
教学过程
一导入新课
[事件1]
教学任务:温故知新,导入新课。师生活动:
问题导入:【问题1】产生电流的条件是什么?
学生回忆并说出前面所学的有关电流知识,其他学生补充。
【问题2】在电磁感应现象中,闭合电路中有电流,是否也应该有电动势?
结合实例对比分析:
【问题3】闭合电路的电流由哪些因素决定?研究感应电动势和感应电流哪一个更有意义?
【演示】接通与断开闭合回路时的电路电流与路端电压。学生观察、讨论并回答上面问题。
引入新课:在电磁感应现象中,产生感应电流的那部分导体就相当于电源,其所在电路就是内电路,电源的电动势就是感应电动势。在电磁感应现象中,不论电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就有感应电动势,有感应电动势是电磁感应现象的本质。因此研究感应电动势比研究感应电流更有意义。那么感应电动势的大小跟哪些因素有关?这节课要研究感应电动势的大小跟哪些因素有关的问题。
(二)讲授新课
*感应电动势
电源能够产生电动势,那么在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
学生思考讨论:如下图所示的三个实验中,分别是哪部分相当于电源?
图1 图2 图3图1中电源是导体棒AB,图2中电源是螺线管B,图3中电源也是螺线管B。学生思考讨论:产生感应电流的闭合电路断开,还有没有感应电动势?
引导学生:电路断开就相当于接入一个阻值无穷大的电阻,电流为零,但是依然有电动势。
教师总结:可见,感应电动势才是电磁感应现象的本质,电磁感应现象重要的是看感应电动势的有无。
下面我们就来共同研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。
学生探究活动:如何通过上图所示的三个实验来研究影响感应电动势的大小因素呢?
引导学生:对于闭合电路电阻是一定的,可以通过电流表指针偏转的角度大小来确定电路中感应电流的大小,从而确定感应电动势的大小。如何改变电路中电流的大小?
学生设计的可能方案如下:
如图1所示电路,通过改变导体棒做切割磁感线运动的速度大小,来研究影响感应电动势大小的因素。
如图2所示电路,通过改变条形磁铁插入和拔出螺线管的速度大小,来研究影响感应电动势大小的因素。
如图3所示电路,通过改变滑动变阻器滑片移动的速度大小,来研究影响感应电动势大小的因素。
安排学生分组实验(为了节省时间,可将学生分为三大组,每一大组只做上述方案中的一个实验,每一大组适当的分为几个小组。做完实验后由各组长上报实验结果,然后由教师在提炼总结)。
结论:1.感应电动势的大小,与导体棒切割磁感线的速度大小有关。速度越大,产生
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