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一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識(shí)方面的要求．

(1)掌握導(dǎo)體切割磁感線的情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．

(2)掌握穿過閉合電路的磁通量變化時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．

(3)了解平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的即時(shí)值．

2．通過推理論證的過程培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和分析問題的能力．

3．運(yùn)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(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．重點(diǎn)是使學(xué)生掌握動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)．

2．在論證過程中怎樣運(yùn)用能的轉(zhuǎn)化和守恒思想是本節(jié)的難點(diǎn)．

三、主要教學(xué)過程

(一)引入新課

復(fù)習(xí)提問：在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向？要求學(xué)生回答出：切割磁感線時(shí)用右手定則；磁通量變化時(shí)用楞次定律．

(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)

1．設(shè)問．

既然會(huì)判定感應(yīng)電流的方向，那么，怎樣確定感應(yīng)電流的強(qiáng)弱呢？既然有感應(yīng)電流，那么就一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．只要能確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，根據(jù)歐姆定律就可以確定感應(yīng)電流了．

2．導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)B中，現(xiàn)以速度v勻速拉出磁場(chǎng)，我們來看感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小．

在水平方向ab邊受到安培力Fm=BIl的作用．因?yàn)榻饘倬€框是做勻速運(yùn)動(dòng)，所以拉線框的外力F的大小等于這個(gè)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(dòng)能，而是使線框中產(chǎn)生了感應(yīng)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(dòng)勢(shì)ε(在這里就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))與電流I的乘積．

顯然Fv=εI，

即BIv=εI．

得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε=Blv．(1)

式中的l是垂直切割磁感線的有效長(zhǎng)度(ab)，v是垂直切割磁感線的有效速度．

(2)當(dāng)ab邊與磁感線成θ角(如圖2)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí)．

(1)參看前圖，若導(dǎo)體ab在Δt時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的位移是Δl，那么



式中l(wèi)Δl是ab邊在Δt時(shí)間內(nèi)掃過的面積．lΔlsinθ是ab邊在Δt時(shí)間內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向掃過的有效面積．BlΔlsinθ是ab邊在Δt時(shí)間內(nèi)掃過的磁通量(磁感線的條數(shù))，對(duì)于金屬線框abcd來說這個(gè)值也就是穿過線框磁通量在Δt時(shí)間內(nèi)的變化量ΔФ．這樣(3)式可簡(jiǎn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為(4)式的值，串聯(lián)起來n匝，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用



表示．這個(gè)公式可以用精密的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．這就是法拉第電磁感應(yīng)定律的表達(dá)式．

(3)電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)定律．

4．幾個(gè)應(yīng)該說明的問題．

(1)在法拉第電磁感應(yīng)定律中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)定律反映的是在Δt一段時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．只有當(dāng)Δt趨近于零時(shí)，才是即時(shí)值．

(3)公式ε=Blvsinθ中，當(dāng)v取即時(shí)速度則ε是即時(shí)值，當(dāng)v取平均速度時(shí)，ε是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．

(4)當(dāng)磁通量變化時(shí)，對(duì)于閉合電路一定有感應(yīng)電流．若電路不閉合，則無感應(yīng)電流，但仍然有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．

(5)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是電源電動(dòng)勢(shì)，是非靜電力使電荷移動(dòng)增加電勢(shì)能的結(jié)果．電路中感應(yīng)電流的強(qiáng)弱由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可由ε=Blvsinθ確定．

2．穿過電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由法拉第電磁感應(yīng)定



3．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是電源電動(dòng)勢(shì)．有關(guān)閉合電路相關(guān)量的計(jì)算在這里都適用．

4．同學(xué)們應(yīng)該會(huì)證明單位關(guān)系：V=Wb/s．

五、教學(xué)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(diǎn)物理思想．

2．這一節(jié)課先講動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)再過渡到感生電動(dòng)勢(shì)，其目的是隱含地告訴學(xué)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(xí)題課來加以鞏固．

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