《法拉第电磁感应定律》教学设计

《法拉第电磁感应定律》教学设计

云南省大理白族自治州大理学院 何凤荣

一、法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。它既是本章的教学重点，也是教学难点。

在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识。 本节课的重点是法拉第电磁感应定律的建立过程，做演示实验，让学生思考讨论，总结，教师引导找出规律的方法，使学生能够理解法拉第电磁感应定律的建立过程。然后进行公式推导。

本节课的教学难点是用类比法使学生对Ф、?Ф和?Ф/?t的区分，做演示实验把《法拉第电磁感应定律》的建立过程化难为简，抽象具体化。 二、教学目标

（一） 知识和能力目标

1、 知道感应电动势的概念，会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。

2、 理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，会推导公式知道适用范围并能应

用解答有关的简单问题。 3、 通过学生对实验的观察、分析、思考，找出规律，培养学生的逻辑思维能力，观

察、分析、总结规律的能力。

（二） 过程与方法目标

1． 教师通过回顾上节内容引入感应电动势，通过演示实验，指导学生观察分析，总结规律。5

2． 学生积极思考认真比较，理解感应电动势的存在，通过观察实验现象的分析讨论，总结影响感应电动势大小的因素。5

3. 教师用类比法区分Φ、ΔΦ、的物理意义和它们与感应电动势的关系。2 4. 讲解法拉第电磁感应定律的内容和推导数学表达式 。

（三）情感、态度、价值观目标

1. 通过使用类比让学生找到适合自己的记忆法，多方面提高自己的能力。

2. 通过演示、推导让学生知道把抽象具体化，化难为简。 3. 课后让学生体会科学家的探究精神。 三、教学重点

1. 区分Φ、ΔΦ、?Ф/?t的物理意义的理解；

2. 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式Ｅ＝?Ф/?t的理解。

四、教学难点

1. 区分Φ、ΔΦ、?Ф/?t的物理意义的理解；

2. 法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式Ｅ＝?Ф/?t的理解。

五、教学准备

准备实验仪器：灵敏电流计、电流计、条形磁铁、蹄形磁铁、螺线管、铁芯、学生电源、

单匝线圈、滑动变阻器、开关、导线若干。

六、教学过程

（一）引入新课

教师和学生一起回顾第一节中的三个实验。在这三个实验中，闭合电路中都产生了感应电流，则电路中必须要有电源，电源提供了电动势，从而产生电流。在电磁感应现象中产

生的电动势叫做感应电动势。那么感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？本节课我们就来共同研究这个问题。 （一） 讲授新课 （二） 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 图见课本；

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。

学生总结：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。

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？

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？

1．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。

2. 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。

3．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。

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

的感应电动势越大。

3． 感应电动势的大小，与滑动变阻器滑片移动的速度大小有关。速度越大，产生的感

应电动势越大。

2．感应电动势的大小，与磁铁插入和拔出螺线管的速度大小有关。速度越大，产生的

感应电动势越大。

学生思考讨论：认真分析三个实验及其结论，找出共同的规律。

引导学生：产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。对于图1所示实验，磁场的磁感应强度不变，通过导体棒做切割磁感线的运动，改变了闭合电路的面积，从而改变穿过该电路的磁通量，从而产生了感应电动势。导体棒运动越快，则回路面积变化也越快，使得磁通量的变化越快，而电流表指针偏转角度越大，说明感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。磁通量变化越快，感应电动势越大。

4． 让学生自己分析另外两个实验，总结结论

5． 共同规律：感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。

6． 磁通量的变化快慢如何表示呢？（从数学角度定量的表示） 7． 设时刻t1时穿过闭合电路的磁通量为Φ1，时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为Φ2，

则在时间Δt＝t2－t1内磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1，磁通量的变化快慢可以

用单位时间内磁通量的变化量来表示，也叫磁通量的变化率。对于Φ、ΔΦ、和?Ф/?t，学生很难理解它们之间的关系的，可将Φ、ΔΦ、?Ф/?t和υ、Δυ、a类比起来

二 法拉第电磁感应定律

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的变化率成正比。 2．表达式：Ｅ∝ 写成等式形式，乘上比例系数k

即Ｅ＝k ?Ф/?t

3．单位：E（V），Φ（Wb），t（s）

8． 上式中的常数k等于多少呢？请同学们证明1V＝1Wb／s，则k＝1（提示学生注意

证明1V＝1Wb／s，实际上是证明V＝Wb／s，在证明的过程中注意导出单位是如何定义的，要把对应的公式联系起来，这个证明对学生来说，难度较大，教师可根据情况适当提示）。

k=1，则可把上表达式写成E=?Ф/?t。

9． 学生思考讨论：上面讨论的是闭合电路由单匝线圈构成的，设闭合电路是一个n匝

线圈，且穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同，那么整个线圈中的感应电动势又如何表示？

n匝线圈可以看成是由n个单匝线圈串联而成，因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的n倍，即E=n?Ф/?t。

学生讨论：这个公式有什么限制条件吗？

教师指导：上述物理过程所设磁场为匀强磁场，另外不难看出，磁感应强度方向、导体棒放置的方向和导体棒的运动方向是相互垂直的。所以其成立的条件是： ⑴匀强磁场；⑵B、L、υ相互垂直。

学生课后思考讨论：通常我们还会遇到，导体棒垂直纸面放置，磁场竖直向下，导体棒运动方向与导体棒本身垂直，但与磁场方向有夹角θ。此时产生的感应电动势又如何表示呢？

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