電磁感應定律物理教案
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一、教學目標
1．在物理知識方面的要求．
(1)掌握導體切割磁感線的情況下產(chǎn)生的感應電動勢．
(2)掌握穿過閉合電路的磁通量變化時產(chǎn)生的感應電動勢．
(3)了解平均感應電動勢和感應電動勢的即時值．
2．通過推理論證的過程培養(yǎng)學生的推理能力和分析問題的能力．
3．運用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律來研究問題，滲透物理思想的教育．
二、重點、難點分析
1．重點是使學生掌握動生電動勢和感生電動勢與哪些因素有關(guān)．
2．在論證過程中怎樣運用能的轉(zhuǎn)化和守恒思想是本節(jié)的難點．
三、主要教學過程
(一)引入新課
復習提問：在發(fā)生電磁感應的情況下，用什么方法可以判定感應電流的方向？要求學生回答出：切割磁感線時用右手定則；磁通量變化時用楞次定律．
(二)教學過程設計
1．設問．
既然會判定感應電流的方向，那么，怎樣確定感應電流的強弱呢？既然有感應電流，那么就一定存在感應電動勢．只要能確定感應電動勢的大小，根據(jù)歐姆定律就可以確定感應電流了．
2．導線切割磁感線的情況．
(1)如圖所示，矩形閉合金屬線框abcd置于有界的勻強磁場B中，現(xiàn)以速度v勻速拉出磁場，我們來看感應電動勢的大小．
在水平方向ab邊受到安培力Fm=BIl的作用．因為金屬線框是做勻速運動，所以拉線框的外力F的大小等于這個安培力，即F=BIl．
在勻速向外拉金屬線框的過程中，拉力做功的功率P=F•v=BIlv．
拉力的功并沒有增加線框的動能，而是使線框中產(chǎn)生了感應電流I．根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，拉力F的功率等于線框中的電功率P′．
閉合電路中的電功率等于電源電動勢ε(在這里就是感應電動勢)與電流I的乘積．
顯然Fv=εI，
即BIv=εI．
得出感應電動勢ε=Blv．(1)
式中的l是垂直切割磁感線的有效長度(ab)，v是垂直切割磁感線的有效速度．
(2)當ab邊與磁感線成θ角(如圖2)做切割磁感線運動時，可以把速度v分解，其有效切割速度v⊥＝v•sinθ．那么，公式(1)可改寫為：
ε＝Blvsinθ．(2)
這就是導體切割磁感線時感應電動勢的公式．在國際單位制中，
它們的單位滿足：V=Tm2/s．
3．穿過閉合電路的磁通量變化時．
(1)參看前圖，若導體ab在Δt時間內(nèi)移動的位移是Δl，那么
式中l(wèi)Δl是ab邊在Δt時間內(nèi)掃過的面積．lΔlsinθ是ab邊在Δt時間內(nèi)垂直于磁場方向掃過的有效面積．BlΔlsinθ是ab邊在Δt時間內(nèi)掃過的磁通量(磁感線的條數(shù))，對于金屬線框abcd來說這個值也就是穿過線框磁通量在Δt時間內(nèi)的變化量ΔФ．這樣(3)式可簡化為
(2)在一般情況下，線圈多是由很多匝(n匝)線框構(gòu)成，每匝產(chǎn)生的感應電動勢均為(4)式的值，串聯(lián)起來n匝，則線圈產(chǎn)生的感應電動勢可用
表示．這個公式可以用精密的實驗驗證．這就是法拉第電磁感應定律的表達式．
(3)電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．這就是法拉第電磁感應定律．
4．幾個應該說明的問題．
(1)在法拉第電磁感應定律中感應電動勢ε的大小不是跟磁通量Ф成正比，也不是跟磁通量的變化量ΔФ成正比，而是跟磁通量的變化率成正比．
(2)法拉第電磁感應定律反映的是在Δt一段時間內(nèi)平均感應電動勢．只有當Δt趨近于零時，才是即時值．
(3)公式ε=Blvsinθ中，當v取即時速度則ε是即時值，當v取平均速度時，ε是平均感應電動勢．
(4)當磁通量變化時，對于閉合電路一定有感應電流．若電路不閉合，則無感應電流，但仍然有感應電動勢．
(5)感應電動勢就是電源電動勢，是非靜電力使電荷移動增加電勢能的結(jié)果．電路中感應電流的強弱由感應電動勢的大小ε和電路總電阻決定，符合歐姆定律．
(三)課堂小結(jié)
1．導體做切割磁感線運動時，感應電動勢可由ε=Blvsinθ確定．
2．穿過電路的磁通量發(fā)生變化時，感應電動勢由法拉第電磁感應定
3．感應電動勢就是電源電動勢．有關(guān)閉合電路相關(guān)量的計算在這里都適用．
4．同學們應該會證明單位關(guān)系：V=Wb/s．
五、教學說明
1．這一節(jié)課是從能的轉(zhuǎn)化和守恒定律入手展開的，其目的在于滲透一點物理思想．
2．這一節(jié)課先講動生電動勢再過渡到感生電動勢，其目的是隱含地告訴學生在某些情況下兩者是一致的、統(tǒng)一的．
3．建議本節(jié)課后安排一節(jié)習題課來加以鞏固．
