∆t 物理选修 3-2 第四章电磁感应
第四节：《法拉第电磁感应定律》教学设计
【教学设计】
本节教学设计的总体思路：首先，建立感应电动势概念；其次，通过对实验的定性分析探索感应电动势的大小跟哪些因素有关；随后，得
出感应电动势大小的一般表达式 E =n ∆Φ ；最后，再利用法拉第电磁感
应定律对“导线切割磁感线时的感应电动势”和“反电动势”这两种特殊情况进行分析。

引入感应电动势的概念，要注意温故知新。

闭合电路中要维持持续电流，其中必有电动势的存在。

在电磁感应现象中，闭合电路中有感应 电流，必然存在对应的电动势，即感应电动势。

比较慨念之间的内在联系，使学生深刻理解概念的本质。

由感应电流过渡到感应电动势，对学生来说，是从现象到本质的认识深化过程。

为了让学生认识到感应电流与感应电动势的区别和联系，教师可以通过演示实验，让学生观察接通与断开闭合电路时的电路电流与路端电压。

即当电路断开时，回路中没有感应电流，但路端电压(即感应电动势)仍
然存在，而电路中出现感应电流，是要以电路闭合与电动势的同时存在为前提条件，所以，感应电动势的有无，完全决定于穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成情况等无关。

在电磁感应现象中，“感应电动势”比“感应电流”更具有本质意义。

结合实例进行对
比分析，对巩固和深化概念很有效。

建立感应电动势概念的教学思路可以归纳为：
电磁感应现象→电流→感应电流→感应电动势。

法拉第电磁感应定律教学设计的思路如下：
按上述线索分析教材时，一是要使学生对演示实验的现象观察清楚；二是要结合实验，实例，运用类比等方法，加深学生对磁通量变化率概念的理解。

教学中，可以列举速度是由位置的变化率决定，加速度是由速度的变化率决定等，以此来加深对变化率概念的理解。

【教学目标】
1、知识与技能：
(1)知道感应电动势及决定感应电动势大小的因素。

(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、。

(3)理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式。

(4)知道E＝BLvsinθ如何推得。

(5)会用E＝n 解决问题。

2.过程与方法
(1)让学生经历实验探究的过程，提高动手能力和探究能力。

(2)通过推导导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。

3.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关系。

(2)通过比较感应电流、感应电动势的特点，引导学生把握主要矛盾。

【教学重点】法拉第电磁感应定律。

【教学难点】对磁通量的变化及磁通量的变化率的理解。

【教学方法】实验法、归纳法、类比法。

【教具准备】多媒体课件、投影仪、电流计、螺线管、磁铁。

【教学过程】
一、复习提问
1.在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
答：穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会在回路中产生感应电流。

2.在恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
答：电路闭合，且这个电路中一定有电源。

3.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？
答：由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向。

二、引入新课
1.问题1：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？
答：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的强弱。

2.问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问
(1)在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，该电路中是否有电流？
为什么？
答：有，因磁通量有变化。

(2)有感应电流，是谁充当电源？
答：由恒定电流中学习对比可知，左图中的虚线框部分相当于电源。

(3)上图中若电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？
答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。

3.产生感应电动势的条件是什么？
答：回路中的磁通量发生变化。

4.比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件，你有什么
发现？
答：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，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。

(情感目标)
本节课我们就来一起探究感应电动势。

三、进行新课
(一)探究影响感应电动势大小的因素
(1)探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？(学生猜测)
(2)探究要求：
①将条形磁铁迅速和缓慢地插入、拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。

②迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。

③迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢地插入、拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅。

(3)探究问题：
问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
问题3：在实验中，快速和慢速效果有什么相同和不同？
(4)探究过程
安排学生实验。

(能力培养)
教师引导学生分析实验，(课件展示)回答以上问题
学生甲：穿过电路的Φ变化产生E 感产生I 感。

学生乙：由全电路欧姆定律知I＝，当电路中的总电阻一定时，E 感越大，I 越大，指针偏转越大。

学生丙：磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同。

可见，感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关，即与磁通量的变化率有关。

把定义为磁通量的变化率。

上面的实验，我们可用磁通量的变化率来解释：
学生甲：实验中，将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时，大，I 感大，E 感大。

实验结论：电动势的大小与磁通量的变化快慢有关，磁通量的变化越快电动势越大，磁通量的变化越慢电动势越小。

(二)法拉第电磁感应定律
从上面的实验我们可以发现，越大，E 感越大，即感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。

精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即E∝。

这就是法拉第电磁感应定律。

(师生共同活动，推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)
E＝k
在国际单位制中，电动势单位是伏(V)，磁通量单位是韦伯(Wb)，
时间单位是秒(s)，可以证明式中比例系数k＝1，(同学们可以课下自己证明)，则上式可写成
E＝
设闭合电路是一个N 匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于N 个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为
E＝N
1．内容：电动势的大小与磁通量的变化率成正比
2.公式：E＝N
3.定律的理解
(1)磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比
(3)感应电动势的方向由楞次定律来判断
4．特例——导线切割磁感线时的感应电动势
用课件展示如图所示电路，闭合电路一部分导体ab 处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab 的长度为L，以速度v 匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。

(课件展示)
解析：设在Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，这时线框面积的变化量为
ΔS＝LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt
据法拉第电磁感应定律，得
E＝＝BLv
这是在导线切割磁感线时，计算感应电动势更简捷公式，需要理解
(1)B，L，v 两两垂直
(2)导线的长度L 应为有效长度
(3)导线运动方向和磁感线平行时，E＝0
(4)速度v 为平均值(瞬时值)，E 就为平均值(瞬时值)
问题：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？
用课件展示如图所示电路，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中，导体棒以v 斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。

解析：可以把速度v 分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝vsinθ 和平行于磁感线的分量v2＝vcosθ。

后者不切割磁感线，不产生
感应电动势。

前者切割磁感线，产生的感应电动势为
E＝BLv1＝BLvsinθ
强调：在国际单位制中，上式中B、L、v 的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s)，θ指v 与B 的夹角。

5．公式比较
与功率的两个公式比较得出E＝ΔΦ/Δt：求平均电动势
∆t E ＝BLv ：v 为瞬时值时求瞬时电动势，v 为平均值时求平均电动势随堂训练
【课堂小结】
1. 法拉第电磁感应定律内容：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 ．E =n 和∆φ E 的
=区BL 别v 和联系 3 ． 理解磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别
Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
【板书设计】
第四节 法拉第电磁感应定律
一、感应电动势
二、电磁感应定律
1．内容：
2. 表达式：E ＝nΔΦ/Δt 求平均电动势
E ＝BLv ：v 为瞬时值时求瞬时电动势，v 为平均值时求平均电动势3．定律的理解：
(1) 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别 Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比
(3)感应电动势的方向由楞次定律来判断
【布置作业】课后练习：“思考与讨论”
课后作业：第20-21 页1、2、3、4 题。