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§4.4 法拉第电磁感应定律教学目的1．知道法拉第电磁感应定律的内容及表达式2．会用法拉第电磁感应定律进行有关的计算3．会用公式E=B l v 进行计算活动方案活动一 : 法拉第电磁感应定律1．看书后完整描述法拉第电磁感应定律内容：2．法拉第电磁感应定律的数学公式：单匝线圈情况：n 匝线圈情况：3．对电磁感应定律公式的理解：（1）E 仅由 决定，与∆Φ和Φ的大小无关。
（2）当∆Φ仅由B 的变化引起时，则 ，当∆Φ仅由S 的变化引起时,则 。
（3）公式tn E ∆∆Φ=中，若t ∆取一段时间，则E 为t ∆这段时间内的 ；当磁通量的变化率ΔΦ/Δt 不是均匀变化的，其平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值；若t ∆趋近于零，则E 为 。
(4)若线圈平面与B 垂直，则BS =Φ当∆Φ仅由B 的变化引起，即S 一定，则S tB n E ⋅∆∆=； 当∆Φ仅由S 的变化引起，即 B 一定，则tS nB E ∆∆⋅=。
即时训练1．关于闭合电路中的感应电动势E ，磁通量Φ，磁通量的变化量∆Φ及磁通量的变化率ΔΦ/Δt 之间的关系，下列说法正确的是 （ ）A ．0=Φ时，E 有可能最大B ．∆Φ很大，E 可能很小C ．ΔΦ/Δt=0时，而E 可能不等于零D ．ΔΦ/Δt 很大，∆Φ一定很大2．把一条形磁铁插入同一线圈中，一次快速插入，一次缓慢插入，两次初、末位置均相同，则在两次插入过程中（ ）A ．磁通量变化量相同B ．磁通量变化率相同C ．感应电动势相同D ．感应电流相同3.如图所示,半径为r 的n 匝线圈在边长为l 的止方形abcd之外,匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域,当磁场以△B/t 的变化率变化时,线圈产生的感应电动势大小为____________活动二: 导体切割磁感线时产生的感应电动势1.试推导在如右图中金属导轨上的导线向右做匀速直线运动过程中Δt 时间内闭合电路中的感应电动势。
4.6法拉第电磁感应定律（四）图像【教学目标】进一步理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式，能用它来解答有关问题【教学重点】用法拉第电磁感应定律来解答有关问题【教学难点】同上【教学过程】1.图象问题可以综合法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则、安培定则和左手定则，还有与之相关的电路知识和力学知识等．2．解题关键：弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的转折点是解决问题的关键．例1．一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面(纸面)向里，如图甲所示．磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示．以I表示线圈中的感应电流，以图甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则图所示的I－t图中正确的是 ( )例2．矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示．磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示．t=0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0～4 s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象（规定向左为安培力的正方向）可能是下图中的（）例3．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里。
abcd是位于纸面内的直角梯形线圈，ab与dc间的距离也为L,t=0时刻ab边与磁场区域边界重合,如图所示,现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。
取沿a→d→c→b→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（）二班级____________姓名_______________得分___________________三、课堂反馈1．在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B 随时间t 如图2变化时，图3中正确表示线圈感应电动势E 变化的是 （ ）2.如图甲所示，空间有一宽为2L 的匀强磁场区域，磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外.abcd 是由均匀电阻丝做成的边长为L 的正方形线框，总电阻为R .线框以垂直磁场边界的速度v 匀速通过磁场区域.在运动过程中，线框ab 、cd 两边始终与磁场边界平行.线框刚进入磁场的位置x =0，x 轴沿水平方向向右.求:(1)cd 边刚进入磁场时，ab 两端的电势差，并指明哪端电势高； (2)线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；(3)(3)在下面的乙图中，画出ab 两端电势差U ab 随距离变化的图象.其中U 0=BLv 0.B图1IB t /sO图22 3 4 5E2EE -E 0 -2E 0O1 2 3 4 5 t / E2E E -E 0 -2E 0O 1 2 3 4 5 t / E2E E -E 0 -2E 0O 1 2 3 4 5 t / E2E E -E 0 -2E 0O 1 2 3 4 5 t /ABD图3图甲d bcva 2L L 图乙U 0xOU ab-U 0。
法拉第电磁感应定律专题（四）------电磁感应中的动力学与能量问题目标：1．会分析电磁感应现象中受力和运动情况，掌握电磁感应现象与力学的综合应用问题的处理方法．2．掌握电磁感应现象中能量转化关系，会计算与能量相关的问题．知识梳理：一、感应电流在磁场中所受的安培力1．安培力的大小：由感应电动势和安培力公式得F＝2．安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合：先用右手定则确定方向，再用定则判断感应电流所受安培力方向．(2)用楞次定律判断：感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向相反．3．分析导体受力情况时，应为包含安培力在内的全面受力分析．4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．二、电磁感应中的能量转化与守恒1．能量转化的实质：电磁感应现象的能量转化实质是之间的转化．2．能量的转化：感应电流在磁场中受安培力，外力克服，将其他形式的能转化为，电流做功再将转化为．3．热量的计算：电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q＝ .考点分析：一.电磁感应中的动力学问题1．受力情况、运动情况的分析(1)导体切割磁感线运动产生感应电动势，在闭合电路中产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力，安培力将导体运动．(2)安培力一般是变力，导体切割磁感线运动的加速度发生变化，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动．2．解题步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向．(2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小．(3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定．(4)列出动力学方程或平衡方程求解．3．电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件． (2)基本思路是：例1：如图所示，竖直放置的U 形导轨宽为L ，上端串有电阻R （其余导体部分的电阻都忽略不计）。
磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外。
法拉第电磁感应定律
教学目标
知识目标
1、知道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，并能对“磁通量的变化量”、“磁通量的变化率”进行区别；
3、理解的内容和数学表达式；
4、会用解答有关问题；
5、会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小；
能力目标
1、通过学生实验，培养学生的动手能力和探究能力．
情感目标
1、培养学生对实际问题的分析与推理能力。
培养学生的辨证唯物注意世界观，尤其在分析问题时，注意把握主要矛盾．
教学建议
教材分析
理解和应用，教学中应该使学生注意以下几个问题：
⑴要严格区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率这三个概念．
⑵求磁通量的变化量一般有三种情况：
当回路面积不变的时候，；
当磁感应强度不变的时候，；
当回路面积和磁感应强度都不变，而他们的相对位置发生变化（如转动）的时候，（是回路面积在与垂直方向上的投影）．
⑶E是时间内的平均电动势，一般不等于初态和末态感应电动势瞬时值的平均值，即：
⑷注意课本中给出的公式中的磁通量变化率取绝对值，感应电动势也取绝对值，它表示的是感应电动势的大小，不涉及方向．
⑸公式表示导体运动切割磁感线产生的感应电动势的大小，是一个重要的公式．要使学生知道它是的一个特殊形式，当导体做切割磁感线的运动时，使用比较方便．使用它计算时要注意B、L、v这三个量的方向必须是互相垂直的，遇到不垂直的情况，应取垂直分量．
建议在具体教学中，教师帮助学生形成知识系统，以便加深对已经学过的概念和原理的理解，有助于理解和掌握新学的概念和原理．在的教学中，有以下几个内容与前面的知识有联系，希望教师在教学中加以注意：
⑴由“恒定电流”知识知道，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
中有感应电流也必然要存在对应的感应电动势，由此引出确定感应电动势的大小问题．
⑵电磁感应现象中产生的感应电动势，为人们研制新的电源提供了可能，当它作为电源向外供电的时候，我们应当把它与外电路做为一个闭合回路来研究，这和直流电路没有分别；
⑶用能量守恒和转化来研究问题是中学物理的一个重要的方法．化学电源中的电动势表征的是把化学能转化为电能的本领，感应电动势表征的是把机械能转化为电能的本领．教法建议
的重点是研究决定感应电动势大小的因素是什么，这一知识点无法从前面的知识得出，因此做好实验，从实验中分析归纳出的内容，是学好这部分知识的关键；
由于上一节学习产生感应电流的条件时，就使学生明确了穿过闭合电路的磁通量变化与否，决定了感应电流的有无，因此，本节实验的重点是使学生观察感应电流的大小与什么因素有关．对于程度比较好的学校，建议将实验改为学生分组完成，学生自己进行探究，教师加以引导分析．
关于感应电动势的几点教学建议
本节教材讲述了感应电动势的概念，通过对实验的定性分析，得出感应电动势的大小跟哪些因素有关系，最后给出了计算感应电动势大小的公式：
，但没有讲述．在讲授这节教材时，要注意概念、定律的建立过程，使学生知其所以然，防止学生死记几条干巴巴的结论．
（1）感应电动势概念的建立：如何搞好物理概念的教学，这是一个很值得研究的课题．对此，各人虽有不同主张，但都很注意在抓好概念的引入、理解和应用这些环节上下功夫．在感应电动势概念的教学中，也应注意这几个环节．
①引入感应电动势的概念时，教材利用前面几章学过的电动势、闭合电路欧姆定律等知识来分析产生感应电流的电路，得出既然闭合电路里有感应电流，那么这个电路中必然有电动势．在电磁感应现象中，产生的电动势叫感应电动势．教学实践表明，这样引入学生较易接受．
②比较概念之间的内在联系，是一种使学生深刻理解概念本质的好方法．由感应电流过渡到感应电动势，对学生来说是从具体到抽象，从现象到本质的认识深化过程．为了让学生认识感应电流与感应电动势的区别和联系，教师可以用大型电流表和电压表演示电路在接通与断开条件下的回路电流与路端电压，让学生看到回路断开时，没有感应电流，但路端电压（即感应电动势）仍存在．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．从而说明感应电动势的有无，完全决定于穿过回路的磁通量的变化，与回路的通断，回路的组成情况等无关．而电
路中的感应电流存在，只是在闭合电路中有感应电动势存在的必然结果．对纯电阻电路，感应电流强度与感应电动势的数量关系满足．教师通过上述演示和分析对比，使学生了解到，电磁感应现象中感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质．
③让学生把初学的概念在实际问题中加以应用，对巩固和深化概念很有效．教师可以教材中产生感应电流的二个实验，即图1、图2为例，让学生找一找，电路中哪部分导体产生了感应电动势，起到了电源的作用（在图1中是AB导体、图2中是线圈B）．
（3）感应电动势的大小：可利用课本图4-1和图4-2的实验装置，演示在闭合电路内磁通量变化快慢不同的情况下，产生的感应电流大小不同，从而分析出感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变快慢有关．然后直接指出：理论和实践证明，导体在匀强磁场中作切割磁感线运动时，在B、l、v互相垂直的情况下，产生的感应电动势的大小可用公式来计算，即感应电动势的大小跟磁感应强度、导体长度、导体运动速度成正比．在演示中要注意说明：①磁铁相对线圈运动的快慢不同时或导体切割磁感线的快慢不同时，磁通量变化的快慢不同．②由于产生感应电流的闭合回路情况没有变化，所以感应电流大小的变化反映了感应电动势大
小的变化．
由于必修课中不讲，公式不能从理论推导出来，为了便于学生接受和理解与B、l、v的正比关系，可以采用下述教法．利用图2来分析与B、l、v的关系．图中abcd为放在匀强磁场中的矩形线框，线框平面跟磁感线垂直，让线框中长为l的可滑动导体ab，以速度v向右运动，单位时间内运动到．由图可以看出，lv是导体在单位时间内扫过的面积大小，Blv是单位时间内导体切割磁感线的条数，即单位时间内磁通量的变化．由此可见，当B、l、v各量越大时，单位时间内穿过闭合回路的磁通量变化越大，或者说磁通量变化得越快，这时产生的感应电动势就越大．公式反映了感应电动势跟B、l、v成正比．
讲完决定感应电动势大小的规律之后，可让学生通过练习来掌握规律．除了做节后的例题之外，还可把课本中练习二（1）题和习题（5）题在课堂上讨论，必要时可再适当补充一些基础练习．
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