法拉第電磁感應定律

【設計思路】法拉第電磁感應定律是電磁學的核心內容。從知識發展來看，它既與電場、磁場和穩恒電流有緊密聯系，又是后面學習交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎。它既是本章的教學重點，也是教學難點。在這節課之前學生已經掌握了磁通量的概念，并知道電磁感應現象是磁通量的變化引起的，熟悉產生電磁感應現象的幾個基本實驗。本節課的重點是探究法拉第電磁感應定律的定量關系。首先，在前面的基礎通過分組實驗上讓學生切身體驗并歸納感應電動勢的大小與哪些因素有關，培養學生動手操作能力和觀察、分析能力。然后，設計了一個定量探究感應電動勢與磁通量變化量、變化時間以及線圈匝數關系的實驗，使學生能夠深刻理解法拉第電磁感應定律，理解磁通量變化率的概念。整堂課由引入實驗提出問題，到通過分組實驗的觀察分析提出猜想，最后設計定量實驗探究并得出規律。讓學生體會科學探究過程，培養學生嚴謹的科學態度。【教學目標】（一）知識與技能

1．理解電磁感應現象中感應電動勢的存在；

2．知道影響感應電動勢大小的因素有哪些；3．理解法拉第電磁感應定律的內容和數學表達式，并能應用解答有關問題。（二）能力與方法通過學生分組實驗，培養學生的動手操作能力，觀察、分析、總結規律的能力，以及團結協作能力。（三）情感、態度、價值觀1．通過對實驗現象的觀察、試探、分析、概括與感應電動勢的大小有關的因素，讓學生體會科學探究過程，培養學生嚴謹的科學態度。2．讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，并了解物理文化背景，增進學生學習物理的情感。【教學重點與難點】重點：探究法拉第電磁感應定律的定量關系以及對公式

的理解。難點：探究法拉第電磁感應定律的定量關系【教學資源】規格相同的兩臺發電機，規格各異的線圈若干，條形磁鐵，靈敏電流計，導線若干，自制電磁感應定律實驗儀，自制拳擊測速儀等

【教學過程】

教學進程教師活動學生活動設計意圖[環節1]引入新課

教師組織學生進行趣味比賽。兩臺外形完全相同的發電機均外接相同的燈泡，一男一女兩位同學同時操作兩臺發電機，比較誰的燈泡更亮，獲勝者予以鼓勵。(設計好發電機磁鐵磁性強度使女生的燈泡比男生的亮)學生積極參與比賽，其他同學仔細觀察并思考現象的原因。培養學生觀察能力，男女生的對比與經驗相違背，激發學生的興趣。燈泡的亮度間接的反應了電源電動勢的大小。提出概念：感應電動勢。引發學生思考：感應電動勢的大小與哪些因素有關？集體聽講，并思考提出的問題。引導學生分析現象的本質，培養學生對實驗現象的分析能力。[環節2]進行新課

階段1：猜想感應電動勢的大小與哪些因素有關？

激勵學生大膽的提出猜想，并予以鼓勵。踴躍發言，提出自己的想法

鍛煉動手能力，培養團結協作能力及嚴謹科學態度。組織、指導學生進行分組實驗，驗證并補充自己的猜想。利用所給的實驗器材設計一個實驗方案，運用電磁感應現象使得電表的指針偏轉盡可能的大。通過實驗的試探、觀察，總結出影響感應電動勢的大小與哪些因素有關，說明理由，并歸納出各因素與感應電動勢大小的定性關系。積極動手操作實驗，通過不斷的試探、觀察，總結規律，完成學生探究卡片。讓各組學生分別展示自己的研究成果，與全班同學分享。教師將各組的結果相互補充，引導學生分析現象本質，提出影響感應電動勢大小的三個影響因素：①磁通量的變化量②磁通量的變化時間③線圈的匝數。各組派一代表向全班同學介紹本組的探究結果。吸納其他組的意見，完善實驗結果。

階段2：探究感應電動勢的大小與三個因素之間的定量關系

提問：探究感應電動勢的大小與各因素間的關系應采用什么方法。回答：控制變量法，比如探究感應電動勢的大小與磁通量變化量之間的關系時，控制磁通量變時間和線圈匝數不變。對于控制變量法，學生已非常熟悉，所以此環節應放給學生，讓學生充分發表他們的觀點。引導學生應用控制變量法設計實驗方案。感應電動勢的大小，磁通量的變化量，磁通量的變化時間這三者的測量是該實驗的難點。第一，關于感應電動勢大小的測量。教師簡單介紹示波器測量感應電動勢大小的基本原理，并說明讀數特點，讀取的是某段時間內的最大值。第二，關于磁通量變化量的測量。引導學生使用轉換法來測量。①回顧分組實驗中是如何改變磁通量變化量的。②如何保證磁通量變化量的大小與磁鐵個數成正比。③將磁通量的變化量測量轉換為磁鐵個數的測量。第三，關于磁通量變化時間的測量。同樣使用轉換法。①回顧分組實驗中是如何改變磁通量變化變化時間的。②研究過程選取極小一段時間，可認為磁鐵做勻速運動，運動時間與磁鐵運動速度成反比，將磁通量變化時間的的測量轉化為速度的測量。③讓磁鐵做自由落體運動。將速度測量轉化為高度測量。

集體聽講。

在教師的引導下回答問題。①改變磁鐵的個數來控制磁通量的變化量。②保證每根磁鐵對磁通量的貢獻一樣，即每根磁鐵的磁性相同，每根磁鐵與線圈的相對位置相同。

回答問題。

①改變磁鐵的速度來控制磁通量的變化時間。

同時做好筆記：①

；②

。此環節是教學的重點之一。意在讓學生經歷實驗的設計過程。體會物理實驗測量中常用的轉換法。讓學生在探究過程中體驗解決問題的成功喜悅，增進學生學習物理的情感。

展示實驗儀器，請同學上臺進行實驗操作并做指導。第一步，控制線圈匝數與磁鐵下落高度不變，改變磁鐵的個數，探究感應電動勢的大小與磁通量變化量之間的關系。第二步：控制磁鐵個數及線圈匝數不變，改變下落高度，探究感應電動勢大小與磁通量變化時間之間的關系。第三步：引導學生理論分析感應電動勢的大小與線圈匝數之間的關系為正比關系，再控制下落高度和磁鐵個數不變，改變線圈匝數，驗證感應電動勢大小與線圈匝數成正比。

觀看實驗過程，記錄實驗數據。理論上分析感應電動勢的大小與線圈匝數的關系。每匝線圈之間為串聯的關系，相當于n個電源串聯，總電動勢等于各小電源電動勢之和，且每匝線圈電動勢相同。所以感應電動勢與匝數成正比階段3:實驗數據分析

階段4:實驗結論

利用表格和作圖的方法處理數據。第一步，將感應電動勢的大小與對應的磁鐵個數填入表格并作出E-N圖像，為一條過原點的直線，說明感應電動勢的大小與磁鐵個數成正比，即與磁通量的變化量成正比，

第二步，將感應電動勢的大小與對應的磁鐵下落高度填入表格并作出E-

圖像，為一條過原點的直線，說明感應電動勢的大小與磁鐵下落高度成正比，即與磁通量的變化時間成反比

。匝數關系上一步驟已得出正比關系。分析總結：對于每一匝線圈而言

寫成等式在國際單位制中k=1，所以提出概念：磁通量的變化率：磁通量的變化量與磁通量的變化時間的比值（

）

實驗結論：法拉第電磁感應定律：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。教師簡單介紹法拉第電磁感應定律形成的歷史過程。1831年，法拉第發現電磁感應現象，之后大量的科學家開始研究電磁感應現象，最早由紐曼、韋伯各自從理論上提出了感應電動勢的計算公式，之后法拉第通過精切的實驗驗證了這一規律。人們為了紀念法拉第在電磁感應現象方面的突出貢獻，就用他的名字命名了這一定律。

集體聽講鞏固以前所學過的表格法和作圖法處理實驗數據的能力。

注重物理文化，重視科學與人文教育結合。

[環節3]呼應及拓展

教師：最后，我們用今天所學的知識回過頭來回答最開始所提出的問題，為什么男生的發電機產生的感應電動勢更小呢？還是請剛才那位男生上來自己尋找答案。教師：法拉第電磁感應定律為電磁感應的運用提供了定量計算依據，電磁感應定律在生活中的運用十分的廣泛。展示拳擊測速儀，與學生共同參與游戲。

學生檢查發電機磁鐵磁性強弱，檢查線圈匝數大小……發現男生的發電機少一塊磁鐵。

學生上臺參與拳擊測速游戲。

通過對所學知識的運用，增進學生學習物理的情感。

[環節4]布置作業結課

鼓勵學生課后做個有心人，用所學的知識解釋身邊的生活現象。布置作業：證明直導線垂直切割勻強磁場磁感線時感應電動勢的大小E=BLV。總體評價學生的課堂表現。感謝學生課堂的積極配合。

在快樂的氣氛中，結束課堂教學情感上的互動有利于師生之間