电磁感应教材分析与教学建议精.ppt
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1、电磁感应教材分析与教学建议第1页,本讲稿共57页第一章第一章 电磁感应电磁感应1划时代的发现划时代的发现 2 探究电磁感应的产生条件探究电磁感应的产生条件 3法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律4楞次定律楞次定律 5感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势 6互感和自感互感和自感 7涡流涡流 2007考试说明考试说明1 电磁感应现象电磁感应现象 2 磁通量磁通量 3 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 4 楞次定律楞次定律 5自感自感 涡流涡流 说明二:新考试说明中删掉了”日光灯”,增加了”涡流”.去掉了”导体切割磁感线时感应电动势的计算,只限于L垂直于B,v的情况.”说明一:新教材增加
2、了“划时代的发现”和“感生电动势和动生电动势”的内容,第2页,本讲稿共57页一.教学的思考1教学的难点2教学的重点3考试的热点第3页,本讲稿共57页互感互感 自感自感 涡流涡流感生电动势和动生电动势感生电动势和动生电动势法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律二.知识结构电磁感应的产生条件电磁感应的产生条件楞次定律楞次定律右手定则右手定则第4页,本讲稿共57页三三.学习方法学习方法1.类比的学习方法:与相类比类比的学习方法:与相类比2.电磁感应的电磁感应的“路路”的问题与闭合电路类比,的问题与闭合电路类比,找出对应的电源和外电找出对应的电源和外电路,画出等效电路图,路,画出等效电路图,运用直流电路
3、的规律解题运用直流电路的规律解题与动生电动势有关的动力学问题,实际上的多了一个感应电流所受的与动生电动势有关的动力学问题,实际上的多了一个感应电流所受的安培力的力学问题,综合运用右手定则和左手定则判断出安培力的方向是安培力的力学问题,综合运用右手定则和左手定则判断出安培力的方向是一个难点,应特别引起重视(感应电流所受的安培力总是阻碍物体间的一个难点,应特别引起重视(感应电流所受的安培力总是阻碍物体间的相对运动)相对运动)重视从能量守恒的观点处理电磁感应问题,特别对于动生电重视从能量守恒的观点处理电磁感应问题,特别对于动生电动势电磁感应问题,计算电磁感应产生的电能一般有三种方法:动势电磁感应问题
4、,计算电磁感应产生的电能一般有三种方法:运用电功或电热的计算公式;运用电功或电热的计算公式;系统克服安培力做的功;系统克服安培力做的功;减减少的其它形式的能少的其它形式的能第5页,本讲稿共57页四.教学的时间安排第一单元第一单元:电磁感应的产生条件电磁感应的产生条件(划时代的发现划时代的发现 探究电磁感应的产生条件探究电磁感应的产生条件)_课时课时第二单元第二单元:法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律及简单运用及简单运用)_课时课时第三单元第三单元:楞次定律楞次定律(楞次定律及应用楞次定律及应用)_3课时课时第四教学环节第四教学环节:电磁感应实例(自感互感
5、涡流电磁感应实例(自感互感涡流_3课时课时本章复习与检测本章复习与检测4课时课时(总时间总时间3周周)第6页,本讲稿共57页五、教学设计思路及教学建议五、教学设计思路及教学建议1、划时代的发现划时代的发现2、探究电磁感应的条件探究电磁感应的条件3、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律4、楞次定律楞次定律5、感生电动势和动生电动势、感生电动势和动生电动势6、互感和自感、互感和自感7、涡流涡流第7页,本讲稿共57页(一)知识与技能1知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理史。2知道电磁感应、感应电流的定义。(二)过程与方法(二)过程与方法领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结
6、等要领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。素在研究物理问题时的重要性。(三)情感、态度与价值观(三)情感、态度与价值观1领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。重要性。2以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。教学重点教学重点.难点难点知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。4.1 4.1 划时代的发现划时代的发现第8页,本讲稿共57页
7、1 1、奥斯特梦圆、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”18世纪中叶世纪中叶,科学家仍认为电和磁是互不相关的科学家仍认为电和磁是互不相关的摩擦生热现象和蒸汽机的出现实现了热运动和机械运动相互转化摩擦生热现象和蒸汽机的出现实现了热运动和机械运动相互转化1803年年,奥斯特指出奥斯特指出:运动、热、空气、光、电、磁等,不再是零散的罗列,我们将把运动、热、空气、光、电、磁等,不再是零散的罗列,我们将把整个宇宙纳在一个体系中整个宇宙纳在一个体系中年,奥斯特发现电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象存在联系年,奥斯特发现电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象存在联系奥斯特发现的电流磁效应,使整个科学界受到了极大的震动,它
8、证实电现象与磁奥斯特发现的电流磁效应,使整个科学界受到了极大的震动,它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道:现象是有联系的。法拉第赞扬道:“它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门,它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门,使其充满光明。使其充满光明。”第9页,本讲稿共57页2 2、法拉第心系、法拉第心系“磁生电磁生电”闪光的思想闪光的思想漫长而艰苦的探究过程漫长而艰苦的探究过程归纳概括了五种由磁生电的方法归纳概括了五种由磁生电的方法法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学
9、科的诞生,为电磁学的发展作出了重大贡一学科的诞生,为电磁学的发展作出了重大贡献。同时也推动了献。同时也推动了 电气化时代的到来电气化时代的到来.第10页,本讲稿共57页启示启示:(1)抹去科学学家头上的光环,正确认识失败抹去科学学家头上的光环,正确认识失败(2)科学是人做的,科学是为人的科学是人做的,科学是为人的(3)正确的指导思想(自然现象的相互联系)正确的指导思想(自然现象的相互联系)加上艰苦探究过程才可取得成功加上艰苦探究过程才可取得成功.(4)如果自己有这样的机会,也会成为一个发现如果自己有这样的机会,也会成为一个发现者。者。第11页,本讲稿共57页(一)知识与技能(一)知识与技能1知
10、道产生感应电流的条件。2会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。(二)过程与方法(二)过程与方法:学会通过提出问题学会通过提出问题、实验观察、记录结果、分析实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法论证得出结论的科学探究方法(三)情感、态度与价值观(三)情感、态度与价值观:渗透物理学方法的教育,通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。教学重点教学重点:通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产件。教学难点教学难点:感应电流的产生条件。4.2 4.2 探究电磁感应产生条件探究电磁感应产生条件第12页,本讲稿共57页复习磁通量复习磁通量1、定义:、
11、定义:面积为面积为S,垂直垂直匀强磁场匀强磁场B放置,则放置,则B与与S乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用表示。表示。2、公式:、公式:=BS 注:要求注:要求B与面积要垂直。与面积要垂直。3、说明:、说明:(1)(1)磁通量就是表示穿过这个面的磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数磁感线条数。(2)(2)磁通量与线圈的磁通量与线圈的匝数无关匝数无关。=BS sinsin不垂直时:不垂直时:(3)(3)磁通量是一个标量,但有磁通量是一个标量,但有正负正负,遵从代数运算法则遵从代数运算法则第13页,本讲稿共57页4.4.引起磁通量变化的因素:引起磁通量变化的因素:由由
12、=BS sin=BS sin(1(1)B B发生变化;发生变化;(2 2)S S发生变化;发生变化;(3 3)B B与与S S的夹角发生变化。的夹角发生变化。=BS sinsin第14页,本讲稿共57页电磁感应的产生条件电磁感应的产生条件1、利用磁场产生电流的现象叫、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应电磁感应,产生的电流叫产生的电流叫感应电流感应电流。2、实验观察实验观察 运动的磁铁运动的磁铁 变化的电流变化的电流(电键闭合电键闭合.断开的瞬间断开的瞬间;变阻器滑片移动变阻器滑片移动.)观察观察.讨论讨论.归纳归纳3、结论:无论用什么方法,只要使、结论:无论用什么方法,只要使闭合电路闭合电路的的
13、磁通量发磁通量发生变化生变化,闭合电流中就会有感应电流产生,闭合电流中就会有感应电流产生4、产生感应电流的条件:、产生感应电流的条件:(1)电路闭合)电路闭合 (2)磁通量发生变化)磁通量发生变化建议建议:让学生利用实验器材探究出如何操作能产生大一些的让学生利用实验器材探究出如何操作能产生大一些的感应电流感应电流?第15页,本讲稿共57页(一)知识与技能(一)知识与技能1知道什么叫感应电动势。感应电动势。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别、/t。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用和E=BLvsin解决问题。6.了解反电动势的
14、概念(二)过程与方法(二)过程与方法通过推导到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(三)情感、态度与价值观1从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2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。教学重点教学重点:法拉第电磁感应定律。教学难点教学难点:1.区别、/t。区别平均电动势与瞬时电动势。3.反电动势反电动势 4.3 4.3 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律第16页,本讲稿共57页1 1、在电磁感应现象中产生的电动势叫、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电
15、动势感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于电源电源。一、感应电动势一、感应电动势、磁通量的变化率、磁通量的变化率 表示磁通量的变化快慢表示磁通量的变化快慢感应电动势与什么因素有关?感应电动势与什么因素有关?第17页,本讲稿共57页 1 1、内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一、内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率电路的磁通量变化率/t/t成正比成正比二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律:2 2、数学表达式、数学表达式(注意单位)(注意单位)若有若有n n匝线圈,则相当于有匝线圈,则相当于有n n个电源串联,总电个电源串
16、联,总电动势为:动势为:注意:公式中注意:公式中应取应取绝对值绝对值,不涉及正负,感应电流,不涉及正负,感应电流的方向另行判断。的方向另行判断。第18页,本讲稿共57页问题讨论:磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题讨论:磁通量大,磁通量变化一定大吗?磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?(可以类比速度、速度的变化和速度的变化率。)(可以类比速度、速度的变化和速度的变化率。)磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零,磁通量的变化率不一定为不同。磁通量为零,磁通量的变化率不一定为零零;磁通量的变化大,磁通量的变化率
17、也不一定磁通量的变化大,磁通量的变化率也不一定大。大。/t 在在t图象上表示切线的斜率图象上表示切线的斜率第19页,本讲稿共57页三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感线运动 理论探究:理论探究:如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场中,处于匀强磁场中,磁感应强度是磁感应强度是B B,abab以速度以速度v v匀速切割磁感线,求产生的感应电匀速切割磁感线,求产生的感应电动势动势ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积为:内增大的面积为:S=LvtS=Lvt产生的感应电动势为:产生的感应电动势为:穿过回路的磁通量的变化为:穿过回路的磁通量的变化为
18、:=BS=BS=BLvt=BLvt第20页,本讲稿共57页v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线(为为v v与与B B夹角)夹角)(若导线运动方向与导线本身垂直,但跟磁感强度方向有夹角)(若导线运动方向与导线本身垂直,但跟磁感强度方向有夹角)说明:说明:、注意导线的长度、注意导线的长度L L和速度和速度V有效值的确定有效值的确定、导线运动方向和磁感线平行时,、导线运动方向和磁感线平行时,E=0E=0、速度、速度V V为平均值(瞬时值),为平均值(瞬时值),E E就为平均值就为平均值(瞬时值)(瞬时值)4.速度速度V是导体
19、棒相对于磁场的速度是导体棒相对于磁场的速度第21页,本讲稿共57页例例1 1:如图,匀强磁场的磁感应电动势为:如图,匀强磁场的磁感应电动势为B B,长为,长为L L的金属棒的金属棒abab在在垂直于垂直于B B的平面内运动,速度的平面内运动,速度v v与与L L成成角,求金属棒角,求金属棒abab产生的感产生的感应电动势。应电动势。abvE=BLVsinE=BLVsin第22页,本讲稿共57页练习:半径为练习:半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中,中,以速度以速度V V向右匀速运动时,向右匀速运动时,E=E=?RE=2 B R VE=2 B R V第23页,本讲稿共
20、57页问题:问题:公式公式 与公式与公式 的区别和联系?的区别和联系?1 1、一般来说,、一般来说,求出的是平均感应电动势,求出的是平均感应电动势,E E和某和某段时间或者某个过程对应,而段时间或者某个过程对应,而求出的是瞬时感应电动势,求出的是瞬时感应电动势,E E和某个时刻或者某个位置对应。和某个时刻或者某个位置对应。2 2、求出的是整个回路的感应电动求出的是整个回路的感应电动势,而不是回路中某部分导体的电动势。势,而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时,但是回路中回路中感应电动势为零时,但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。某段导体的感应电动势不一定为零。如如右图。右
21、图。vabcdLL区别:区别:具有更普遍的意义,具有更普遍的意义,是是的推论的推论第24页,本讲稿共57页1 1、公式、公式中的时间趋近于中的时间趋近于0 0时,时,E E就为就为瞬时感应电动势瞬时感应电动势2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度,则求出的若代表平均速度,则求出的E E就为平均感应电动势就为平均感应电动势。联系:联系:问题:问题:公式公式 与公式与公式 的区别和联系?的区别和联系?第25页,本讲稿共57页1 1、电动机转动时产生的感应电动势、电动机转动时产生的感应电动势削弱削弱了电了电源的电流,这个电动势称为源的电流,这个电动势称为反电动势反电动势。反电。反电动势的作用是动
22、势的作用是阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动。这样,要维。这样,要维持线圈原来的转动就必须向其提供电能,持线圈原来的转动就必须向其提供电能,电电能转化为其它形式的能。能转化为其它形式的能。2 2、电动机停止转动,这时就没有了反电动势,、电动机停止转动,这时就没有了反电动势,线圈电阻一般都很小,线圈中线圈电阻一般都很小,线圈中电流会很大电流会很大,电动机可能会烧毁。这时,应电动机可能会烧毁。这时,应立即切断电源立即切断电源,进行检查。进行检查。四、反电动势四、反电动势反电动势在电路中相当于与原电源反电动势在电路中相当于与原电源“反串反串”,即反即反电动势的方向与电路电流的方向相反电动势的方向与电路电流
23、的方向相反第26页,本讲稿共57页专题一:法拉第电磁感应定律的简单应用内容设置:对规律与公式的理解对规律与公式的运用简单的电磁感应与电路的问题第27页,本讲稿共57页 (一)知识与技能(一)知识与技能1掌握楞次定律的内容。2培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。3能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向4掌握右手定则,并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。(二)过程与方法(二)过程与方法1通过实践活动,观察得到的实验现象,再通过分析论证,归纳总结得出结论。2通过应用楞次定律判断感应电流的方向,培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。(三)情感、态度与价值观:(三)情
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