《5.5 电磁感应现象》教学设计

　　【教学内容】

　　第五单元第5节。

　　【教学目标】

　　1.了解电磁感应现象，知道感应电流的产生条件；理解法拉第电磁感应定律，能运用法拉第电磁感应定律进行简单计算；理解右手定则，能运用右手定则判断感应电流的方向。

　　2.通过法拉第定律、楞次定律的建立过程，体会实验探究在物理研究中的地位与作用；通过对楞次定律的理解和运用，体会科学家独辟蹊径的思维方法，提高科学思维能力。

　　3.通过对法拉第对电磁感应现象研究过程的了解及对电磁感应定律的理解，体会物理学研究对社会文明的推进作用，体会科学研究的价值观；从科学实验的验证意义进一步加深对实践是检验真理的唯一标准的认识，逐步形成尊重事实，追求真理的科学态度。

　　【教学重点】

　　法拉第电磁感应定律，右手定则。

　　【教学难点】

　　法拉第电磁感应定律的运用。

　　【教具准备】

　　条形、蹄型磁体，铁架台，导线，旧干电池，电池组，电流表，滑动变阻器等。

　　【教学过程】

　　◆创设情境──引入课题

　　1．复习回顾初中所学电磁感应知识

　　当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中产生感应电流。

　　2．回顾复习磁通量

　　面积为S的闭合电路垂直处在磁感强度为B的匀强磁场中，穿过电路的磁通量是：

　　3．提出问题：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，电路的磁通量是否变化？为什么？

　　变化。S变化。

　　4．教师讲述：从对上一问题的讨论可知，闭合电路发生电磁感应，出现感应电流时，闭合电路的磁通量发生了变化。那么是不是无论用什么办法，只要使穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路就会发生电磁感应出现感应电流呢？

　　◆合作探究──新课学习

　　一、电磁感应现象

　　1．实验探究1：让条形磁体与闭合电路相对运动，造成穿过闭合电路的磁通量发生变化。

　　（1）演示：参照教材第136页“实验与观察”实验2所示装置及要求进行操作，观察电流表示数，得出结论。

　　（2）探究：条形磁铁与闭合电路相对运动时，闭合电路的面积保持不变，但穿过闭合电路的磁场的磁感强度变化，使穿过闭合电路的磁通量发生变化。

　　（3）结论：条形磁体与闭合电路相对运动，造成穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中发生电磁感应现象，出现感应电流；感应电流出现在磁通量变化的过程中，当穿过闭合电路的磁通量不发生变化时，无感应电流出现。

　　2．实验探究2：让线圈A中的电流发生变化，造成穿过闭合电路（线圈B）的磁通量发生变化。 

　　（1）实验演示：参照教材第137页“实验与观察”实验3所示装置及要求进行操作，观察电流表示数，得出结论。

　　（2）探究：线圈A中的电流发生变化，它产生的磁场的磁感我强度B 发生变化，尽管B电路的面积没发生变化，但由于B的变化，穿过B电路的磁通量发生了变化。

　　（3）结论：线圈A中的电流发生变化，造成穿过闭合电路（线圈B）的磁通量发生变化，电路中发生电磁感应，出现感应电流；感应电流出现在磁通量变化的过程中，当穿过闭合电路的磁通量不发生变化时，无感应电流出现。

　　3．交流评价──得出结论

　　无论用什么方法，只要使穿过闭合电路的磁通量发生了变化，电路中必定发生电磁感应，出现感应电流。感应电流出现在磁通量变化的过程中，当穿过闭合电路的磁通量不发生变化时，无感应电流出现。

　　4．电磁感应现象及感应电流

　　当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就产生电流。这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。产生的电流称为感应电流。感应电流跟用其它方法获得的电流没有本质上的区别，也是由于自由电荷定向移动产生的。

　　5．电磁感应现象中的能量转化或转移

　　（1）实验探究1中，使条型磁体与闭合电路相对运动，需要外界做功消耗机械能。电磁感应过程中，机械能转化成了电能。这是发电机的工作原理。

　　（2）实验探究2中，电源给电路A提供电能，通过电磁感应，电路B中出现电能，这一过程中，电路A的电能转移给了电路B。这是变压器的工作原理。

　　（3）电磁感应过程中，能量是守恒的。

　　二、楞次定律

　　1．探究感应电流的方向

　　（1）实验：先用一节旧干电池做电源，与电流表的接线柱试触，弄清电流表指针偏转方向与通入电流单向间的关系：电流从那边接线柱流入，指针向那边偏转；再参照教材第138页“实验与观察”进行实验。

　　（2）提示：上述实验中，都造成了电路的磁通量发生变化，产生了感应电流，感应电流肯定又会产生磁场，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场间有什么关系？如果弄清了这个关系，根据引起感应电流的磁场的磁通量的变化，确定出了感应电流的磁场的方向，由安培定则就可以确定出感应电流的方向。这就是当年科学家楞次研究感应电流方向时的思路。

　　（3）探究：当穿过闭合电路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场的方向相反；当穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场的方向相同。

　　（4）得出结论──楞次定律

　　2．楞次定律

　　（1）内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。也可叙述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。

　　（2）运用：判断电磁感应现象中感应电流的方向。

　　（3）对楞次定律的理解。

　　对楞次定律的理解和运用，关键是对“阻碍”的领会和理解。

　　a．谁阻碍谁？

　　是“感应电流的磁场”阻碍引起感应电流的磁场通过闭合电路的“磁通量的变化”，这实际上是结果（感应电流）对原因（磁通量的变化）的反抗。因此，楞次定律也可叙述为：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。

　　b．什么时间阻碍？

　　是在感应电流存在的时间里阻碍，也就是引起感应电流的原磁场通过闭合电路的磁通量发生变化的时间。

　　c．如何阻碍？

　　当原磁场通过闭合电路的磁通量增加时，感应电流在闭合电路内部空间产生与原磁场方向相反的磁场，以“抵消”原磁通量的增加；当原磁场通过闭合电路的磁通量减少时，感应电流在闭合电路内部空间产生与原磁场方向相同的磁场，以“补偿”原磁通量的减少。这种阻碍，与原磁场通过闭合电路的磁通量是何种原因引起的无关，这种阻碍只是一种等效说法，实际上不会阻止磁通量变化的发生，否则就不会有电磁感应现象发生了。

　　d．阻碍的结果

　　感应电流的磁场对引起感应电流的磁通量变化的阻碍，实际上表现为感应电流的磁场对引起感应电流的磁场的（磁极或电流）力的作用，这就使得要使电路的磁通量发生变化，就得克服这种磁场力做功，使机械能转化成了电能。

　　3．案例研究──学会用右手定则判断感应电流的方向

　　解析案例：教材第139页“例题1”

　　三、法拉第电磁感应定律

　　1．探究感应电动势

　　（1）教师讲述：电磁感应中，电路中出现了感应电流，这说明电路中有了电动势，这个电动势叫做感应电动势，由全电路欧姆定律可知，在电路中电阻一定时，感应电流与感应电动势成正比，因此，探究感应电流与磁通量变化的关系，就可以代表感应电动势与磁通量变化的关系。

　　（2）实验：重复实验探究1、2，以不同的速率相对运动或移动滑动变阻器的滑动触头，观察电流表示数的变化。

　　（3）提示：以不同的速率相对运动或移动滑动变阻器的滑动触头，引起感应电流的磁通量的变化率不同。

　　（4）探究：磁通量的变化率越大，感应电流越大，说明感应电动势越大；磁通量的变化率越小，感应电流越小，说明感应电动势越小。

　　2．法拉第电磁感应定律

　　电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，这一规律称为法拉第电磁感应定律。如用E表示感应电动势，法拉第电磁感应定律可用公式表示为：

　　对于闭合电路的一部分导体在匀强磁场中，垂直于磁场方向做切割磁感线运动的情况，法拉第电磁感应定律将变成：

　　。

　　如果导体的运动是变速运动，则E是与速度对应的瞬时电动势。

　　3．对于法拉第电磁感应定律公式的说明

　　（1）公式中，磁通量的单位是Wb，时间单位是s，感应电动势的单位是V。

　　（2）对于线圈，公式应为：，式中n是线圈的匝数。

　　（3）运用公式求出感应电动势后，在磁通量变化的时间里，相当于闭合电路中具有电动势为E的电源，对闭合电路可运用欧姆定律及串联分压、并联分流关系进行分析求解。

　　（4）出现感应电流后，磁场对导线又会有安培力的作用。如果导体运动，安培力会对其做功，是机械能转化成电能，若电路与纯电阻电路，电能又会全部转化成内能。

　　4．法拉第电磁感应现象的历史意义

　　根据法拉第电磁感应类现象，人类制造出列可以实际应用的发电机，人类进入了广泛使用电力的工业化电子化的现代文明社会。

　　5．案例研究

　　（1）解析第141页“例题2”。

　　（2）引导学生归纳电磁感应类综合问题的一般思路：运用法拉第定律计算感应电动势E；分析电路结构，画出等效电路图；运用全电路欧姆定律计算总电流。

　　◆交流与评价──总结归纳

　　1．课堂练习与讨论：教材第143页“思考与练习”1。

　　2．引导学生归纳本节要点（见板书设计）

　　【布置作业】

　　1．复习所学内容，完成教材第143页“思考与练习”2、3。

　　2．查阅有关资料，搜集关于法拉第的生平事迹资料，撰写小论文《法拉第与现代文明》

　　3．预习第6节。

　　【板书设计】