教科版高中物理选修(32)1.3《法拉第电磁感应定律的应用》word学案

法拉第电磁感应定律必备知识·自主学习一、感应电动势(1)感应电动势:由电磁感应产生的电动势。

(2)在电磁感应现象中,回路断开时,虽然没有感应电流,但感应电动势依然存在。

二、法拉第电磁感应定律问题1:在如图的实验中,电流计指针偏转的原因是什么?提示:大线圈中有感应电流产生。

问题2:在实验中,快速和慢速插入线圈,效果有什么相同和不同?提示:ΔΦ是相同的,但是不同的,插入线圈速度越快,越大,感应电流越大。

1.内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。

2.公式:E=。

若闭合导体回路是一个匝数为n的线圈,则E=n。

3.单位:在国际单位制中,E的单位是伏特(V),Φ的单位是韦伯(Wb),t的单位是秒(s)。

三、导线切割磁感线产生的感应电动势1.垂直切割:导体棒垂直于磁场运动,B、L、v两两垂直时,如图甲,E=BLv。

2.不垂直切割:导线不垂直切割磁感线时,即v与B有一夹角α,如图乙所示。

此时可将导线的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解,则使导线切割磁感线的分速度为v⊥=vsinα,导线产生的感应电动势为E=BLv⊥=BLvsinα。

关键能力·合作学习知识点一磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率的区别1.磁通量变化量ΔΦ的计算方法:(1)磁通量的变化是由面积变化引起的,ΔΦ=B·ΔS。

(2)磁通量的变化是由磁场变化引起的,ΔΦ=ΔB·S。

(3)磁通量的变化是由面积和磁感应强度间的角度变化引起的,根据定义求ΔΦ=Φ2-Φ1。

2.Φ、ΔΦ、的区别:物理量单位物理意义计算公式磁通量ΦWb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少Φ=B·S⊥磁通量的变化量ΔΦWb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少ΔΦ=Φ2-Φ1磁通量的变化率Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢=在Φ-t图像中,如何理解Φ、ΔΦ和?提示:若Φ-t图线为倾斜直线,则Φ为纵坐标数值,ΔΦ为纵坐标的变化量,为直线的斜率。

第四节 法拉第电磁感应定律1.教学目标1．理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式。

2．知道公式E ＝Blv 的推导过程。

3．会用E ＝n ΔΦΔt和E ＝Blv 解决问题。

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。

3.教学重点难点本节教学的重点和难点都是对法拉第电磁感应定律的理解与应用。

导入新课：教学任务1：温故知新，通过问题和图片导入新课。

师生活动：问题导入：【问题1】 每日一题见课件。

学生作答，其他学生补充。

【问题2】 对比两图，观察有何异同？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。

推进新课教学任务2：探究感应电动势的大小跟哪些因素有关。

问题导入：【问题1】上节课我们用实验探究的方法找到了感应电流方向的规律，这节课我们是否可以再用同样的器材来探究感应电动势的大小跟哪些因素有关？【问题2】怎样判断感应电动势的大小？如果不能直接测量，可以用测量哪些量来代替电动势？【问题3】感应电流的方向跟磁通量的变化量有关，那么感应电动势的大小是否也跟磁通量的变化有关，用实验的方法怎样来研究这个问题？学生活动：【学生分组实验探究】将条形磁铁插入线圈中。

法拉第电磁感应定律的应用（教案）导体棒切割磁感线运动一、教学目标1．在物理知识方面要求．（1）通过复习，进一步理解感生电动势和动生电动势的概念，明确感生电动势和动生电动势的作用；（2）在复习巩固的基础上，熟练掌握法拉第电磁感应定律．（3）能用法拉第电磁感应定律分析和处理导体切割磁感线的相关问题.2．通过本节复习，培养学生运用物理知识，分析和解决一些实际问题的能力．二、重点、难点分析1．重点是对法拉第电磁感应定律的进一步理解和运用；2．难点是法拉第电磁感应定律的综合运用; 用微元法分析和处理问题.三、教学过程1．应用法拉第电磁感应定律时应注意：①一般用E = n ΔΦΔt 求平均电动势，用E = Blυ求瞬时电动势，但当Δs 随Δt均匀变化时，由于电动势恒定，平均电动势和瞬时电动势相等，可用E = n ΔΦΔt 求某一时刻的电动势；② 匀强磁场中，B 、L 、υ相互垂直，导体平动切割磁感线时E = BL υ，绕导体棒一端转动时E = 12BL 2ω．【例题】水平固定的光滑U 型金属框架宽为L ，足够长，其上放一质量为m 的金属棒ab ，左端连接有一阻值为R 的电阻（金属框架、金属棒及导线的电阻均可忽略不计），整个装置处在向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B 。

现给棒施加一个向右的水平恒力F 使之从静止开始运动， 如图所示。

问题1 试分析金属棒的运动情况并求出金属棒的最大速度。

问题2 若撤去水平恒力F ，给金属棒一个初速v 0，棒始终垂直框架并沿框架运动，，求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R 上产生的热量。

问题1 解析：.金属棒在力F 作用下向右加速，随速度的增大，金属棒受到向左的安培力也将不断增大，F F F =-合安，F 合不断减小，a 随之减小，当a=0时，v 达最大⇒先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动。

F BIL =安,E BLv =，E I R=⇒22B L v F R =安,当F F =安时，v 最大，设为m v ，∴22m FR v B L = 问题2：解析 ：由能量守恒，知2012Q mv = 拓展1 在问题2 中若金属棒的电阻为r ，求金属棒从开始运动到最终停下来的整个过程中电阻R 上产生的热量。

学案3 习题课：法拉第电磁感应定律的应用 [学习目标定位] 1.知道公式E ＝n ΔΦΔt与E ＝BLv 的区别和联系，能够应用这两个公式求解感应电动势.2.掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算.3.掌握电磁感应电路中感应电荷量求解的基本思路和方法．1．E ＝n ΔΦΔt和E ＝BLv 的区别和联系 (1)研究对象不同：E ＝n ΔΦΔt研究整个闭合回路，求得的是整个回路的感应电动势．E ＝BLv 研究的是闭合回路上的一部分导体，即做_________运动的导线．求得的是部分导体上的感应电动势．(2)适用范围不同：E ＝n ΔΦΔt适用于各种电磁感应现象；E ＝BLv 只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况．(3)实际应用不同：E ＝n ΔΦΔt应用于_________变化所产生的电磁感应现象较方便；E ＝BLv 应用于导线切割磁感线所产生的电磁感应现象较方便．(4)E 的意义不同：E ＝n ΔΦΔt一般求得的是________感应电动势，E ＝BLv 一般求得的是__________感应电动势．①求解某一过程(或某一段时间)内的电动势或平均电流以及通过导体某一横截面的电荷量等问题时，应选用E ＝n ΔΦΔt. ②求解某一时刻(或某一位置)的电动势、瞬时电流、功率及某段时间内的电功、电热等问题时，应选用E ＝BLv.2．I ＝q t是电流在时间t 内的_______值，变形公式q=__________可以求时间t 内通过导体某一横截面的电荷量．3．线速度v 与角速度ω的关系：v=_______________.一、E ＝n ΔΦΔt和E ＝BLv 的选用技巧 1．E ＝n ΔΦΔt适用于任何情况，一般用于求平均感应电动势．当Δt→0时，E 可为________值．2．E＝BLv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式，一般用于求瞬时感应电动势，此时v为_______速度，但当v为平均速度时，E可为_________电动势．3．当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，总电动势在两者方向相同时______，方向相反时__________(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向)．例1如图1甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d＝0.5 m．右端接一阻值为4 Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B 按如图乙规律变化．CF长为2 m．在t＝0时，金属棒从图中位置由静止在恒力F作用下向右运动到EF位置，整个过程中，小灯泡亮度始终不变．已知ab金属棒电阻为1 Ω，求：图1(1)通过小灯泡的电流；(2)恒力F的大小；(3)金属棒的质量．例2如图2所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T．问：图2(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？二、电磁感应中的电量问题电磁感应现象中通过闭合电路某截面的电荷量q＝IΔt，而I＝ER＝nΔΦΔtR，则q＝nΔΦR，所以q只和线圈匝数、磁通量的变化量及总电阻有关，与完成该过程需要的时间无关．注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算．例3如图3中甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000，线圈面积S＝300 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，线圈处在有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0＝200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求：图3(1)第4秒时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量．(2)前4 s内的感应电动势．(3)前4 s内通过R的电荷量．三、转动切割产生感应电动势的计算例4长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω做匀速转动，如图4所示，磁感应强度为B.求：图4(1)ab棒各点的速率平均值．(2)ab两端的电势差．(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？1．(E ＝n ΔΦΔt与E ＝BLv 的选用技巧)如图5所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路．虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场．方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始终与MN 垂直．从D 点到达边界开始到C 点进入磁场为止，下列结论正确的是( )图5A ．半圆形段导线不受安培力B ．CD 段直导线始终不受安培力C ．感应电动势最大值Em ＝BavD ．感应电动势平均值E ＝14πBav 2．(转动切割产生感应电动势的计算)如图6所示，导体棒AB 的长为2R ，绕O 点以角速度ω匀速转动，OB 长为R ，且O 、B 、A 三点在一条直线上，有一磁感应强度为B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB 两端的电势差为 ( )图6A.12BωR2 B ．2BωR2 C ．4BωR2 D ．6BωR23．(E ＝n ΔΦΔt与E ＝BLv 的选用技巧)可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L ，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t ，此时ab 边的速度为v.设线框始终处在竖直向下，磁感应强度为B 的匀强磁场中，如图7所示，试求：图7(1)这个过程中回路中的感应电动势；(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势．4．(电磁感应中的电量问题)有一面积为S＝100 cm2的金属环，电阻为R＝0.1 Ω，环中磁场的变化规律如图8所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？图8。

第四节法拉第电磁感应定律（教案）教学目标：（一）知识与技能1．让学生知道什么叫感应电动势，知道电路中哪部分相当于电源2．让学生知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量。

3．让学生理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。

4．知道E=BLv sinθ如何推得.(二）过程与方法(1）通过实验，培养学生的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。

（三）情感、态度与价值观了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。

教学重点1、让学生探究影响感应电动势的因素,并能定性地找出感应电动势与磁通量的变化率的关系。

2、会推导导线切割磁感线时的感应电动势的表达式。

教学难点如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系。

教学用具多媒体电脑、PPT课件、8组探究实验器材（线圈、蹄形磁铁、导线、电流计等）教学过程：课堂前准备将实验器材提前分组发给学生.以便分组实验。

引入新课师:在物理学史上,有这样一位科学家,他是一个贫穷的铁匠的儿子，做过订书学徒，干过非常卑贱的工作，但却取得了非凡的成就。

他用一个线圈和一个磁铁，改变了整个世界。

今天，从美国的阿拉斯加到中国的青藏高原，从北极附近的格陵兰岛,到南极考察站，都里不开他一百多年前的发现，这位科学家是谁?——英国科学家法拉第。

下面大家各小组在重新做一下这一有着划时代意义的实验：（学生做实验)在学生组装实验器材做实验的同时，教师进行巡视,指导。

学生可能出现的情况：组装器材缓慢,接触不好，现象不明显等.教师应加以必要的指导。

师：同学们，我们用一个线圈和一个磁铁竟然使闭合电路中产生了电流,这是多么令人惊奇的发现！根据电路的知识，在这个实验电路中哪一部分相当于电源呢?(学生回答)师:如果你是法拉第,当你发现了电磁感应现象以后，下一步你要进一步研究什么呢？(学生回答)好,下面我们就来探究一下影响感应电动势的因素。

1.3 法拉第电磁感应定律
第三层级基本技能
检测
根据具体情况与部分同学（特
别是各小组组长）交流,掌握学
生的学习情况.
全体学生独立思考，独立完全，小
组同学都完成后可交流讨论。

PPT课件
拓展技能
检测
视学生基础和课堂时间、教学
进度决定是否作要求
教师未提出要求的情况下学有余力
的学生可自主完成
PPT课件
记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置作笔记。

PPT课件
第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没
有必要总结或部分点评一下。

学生就本节所学做一个自我总结，
之后可小组交流讨论。

PPT课件
呈现
感悟收获注意有代表性的收集一些学生
的体会，以便有针对性地调整
教学方法。

根据自己的感受如实填写
根据自己的思考找出解决方案
课外拓展导线切割与磁场变化同时存在的电磁感应问题PPT课件板书设计。

法拉第电磁感应定律一、教学目标：1、知识与技能：（1）知道什么叫感应电动势。

（2）学会区分磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率。

（3）理解感应电动势大小和磁通量变化率以及匝数的关系即课题。

2、过程与方法：（1）让学生经历影响感应电动势大小因素的定性探究与讨论过程，感受分析归纳、总结规律的科学探究思想。

（2）引导学生积极参与定量实验的设计过程，体会物理实验中蕴含着的物理思想和方法。

3、情感、态度和价值观：（1）通过手摇发电手电筒使用与解剖，激发学生的好奇心和求知欲，体验“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

（2）通过师生互动、生生互动等活动培养学生主动探究、积极参与、团队合作的精神。

（3）通过经历实验和理论探究等活动，使学生再次认识到物理的简洁之美，体验科学的精神和态度在科学探究过程中的重要作用。

二、教学重难点：1、重点：（1）探究思想、探究过程、探究方法的渗透。

（2）法拉第电磁感应定律的获得过程。

2、难点（1）引导学生对各种可能影响感应电动势大小的因素进行分析归纳。

（2）定量实验方案的设计与实施。

三、教学设计思路（1）总体设想：通过教师的引导，让学生按照认识的发展规律，去重演知识的发生过程，让学生经历实验方案的设计过程，探寻物理规律的发现过程，以及体验物理概念的建立过程。

尽量使他们在获取物理知识的同时，汲取前人的智能，领悟思想方法，陶冶科学精神，全方位提升他们的核心素养，从而全面落实新课程所要求的三维教学目标。

（2）实验设计：实验中以思维为中心，过程为主线，变式为手段，充分发挥实验的教学功能，尽量再现实验的设计过程，让学生多想想：应该怎样做？为什么要这样做？能不能改进方法做？换种方法能不能做？启迪学生思路，渗透物理思想。

“手摇发电手电筒”小实验意在创设情景、引趣激疑、温故知新、引出电磁感应电动势概念。

学生定性实验意在让学生通过思考利用手边器材就能简单实现，体会猜想需要建立在理性分析与可靠实验基础上，重在归纳总结出实验现象的共性。