高中物理_感应电动势与电磁感应定律教学设计学情分析教材分析课后反思

《感应电动势与电磁感应定律》教学设计
授课人：授课时间：2015年3 月
课题感应电动势与电磁感应定律课型新课第1课时
教学目标
(三维)1．通过实验演示经历探究感应电动势的存在来理解电磁感应现象里感应电动势，并能判断其方向。

2.通过对
t∆
∆Φ
∆Φ
Φ、
、的区别来体会这三个物理量的本质含义。

3．在实验的基础上掌握法拉第电磁感应定律，并使学生体会在发现和认识物理规律中物理实验的重要作用，培养学生在物理实验中仔细观察和认真思考的能力。

4.经历由
t∆
∆Φ
=
ε推导θ
εsin
BLv
=的过程，让学生再次体会感应电动势的产生
条件，从而加深学生对感应电动势物理本质的理解
教学重点与难点重点：法拉第电磁感应定律的建立和理解
难点：
1、如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系2.
t
n
E
∆
∆Φ
=和E=BLv sinθ的区别和联系
教学方法
分组实验探究法小组合作探究法归纳总结法，讲授法教学器材
演示用：大型示教电流计；线圈；导线
学生用：灵敏电流计；线圈；条形磁铁；导线。

教学构想
法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。

前面几节是从感应电流的角度来认识电磁感应现象的，这节课以感应电流的产生条件为新课导入，在此进一步深入到感应电动势来理解电磁感应现象，所以，在引课时一个演示实验让学生认识到有电流就得有电动势，从而引入感应电动势的概念。

然后采用让学生自己设计方案，自己动手做实验，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第
电磁感应定律的建立过程。

对于公式，让学生自己根据法拉第电磁感应定律，动手推导，使学生深刻理解。

教学流程1．感应电动势：创设问题情景→设计问题→迁移类比→回答问题→定义概念2．法拉第电磁感应定律：创设问题情景→提出问题→设计实验→进行实验→分析与论证→交流与评估→总结规律→规律应用
教学过程
教师行为
学生行为
课堂变化及处理
主要环节的效果
通过实验观察
让学生通过类
比得出物理规
律。

认识电磁感应
现象中产生感
应电动势的本
质
导入新课：
回顾：产生感应电流的条件？
演示实验：
向学生展示由线圈、开关和电
流表组成的闭合回路.并将条
形磁铁插入或拔出线圈。

提出思考：电路中有感应电流，有电流吗？
问：电路里要有电流，必须有电源才行。

这个
电路里的电源在哪儿？
多媒体展示：
问：a、b两图中，若电路是闭合的，有无电流？
图b中有电流时，哪一部分相当于电源？
教师：线圈既然是电源，就一定有电动势，同
时线圈的电阻即为电源的内阻。

【新课教学】
一．感应电动势
电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动
势。

产生感应电动势的那部分导体相当于电源
思考讨论：如下图所示的三个实验中，
分别是哪部分相当于电源？
思考并回答：产生感应电流的
条件是闭合电路，磁通量发生
变化
思考并回答：有电源
思考并回答：
a图中有电流，b图中条形磁
铁插入或拔出时，有电流。

回答：线圈相当于电源.
图1中电源是导体棒AB，
图2中电源是螺线管B，图
3中电源是螺线管B。

学生：有电动势
问：图b 中，若电路不闭合，当条形磁铁插入
或拔出时,有无电流？有无电动势？
教师：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。

有感应电动势是电磁感应现象的本质。

提出问题：感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？
【小组合作探究】
探究一 探究影响感应电动势大小的因素： 教师引导：
1．请同学们对影响感应电动势大小的因素进行猜想：（通过实验发现）
2．利用图b 装置如何进行实验探究 ①如何比较感应电动势的大小？
②如何控制磁通量变化量的大小和快慢？
3．请同学们利用手中器材进行分组探究实验
4．请同学们交流实验结
果：
教师：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来
描述，即单位时间内磁通量的变化量，用公式
表示为t ∆∆Φ。

可以发现，t
∆∆Φ
越大，E 感越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率
决定。

精确的实验表明：电路中感应电动势的大
小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，
即E ∝t
∆∆Φ。

这就是法拉第电磁感应定律。

二．法拉第电磁感应定律
教师：纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严
猜想：
①与磁通量变化的大小有关 ②与磁通量变化的快慢有关 在闭合电路电阻一定时，由闭合电路欧姆定律可知，感应电动势越大，感应电流就越大，可用电流表指针的偏转角度（示数）表示感应电动势的大小。

当同一条形磁铁从线圈上某位置开始插入到另一位置，只要初、末位置相同，磁通量的变化量就相同。

插入越快，磁通量变化就越快。

小组同学合作进行实验 交流实验结果：
磁通量的变化量就相同，插入越快，电流表示数越大，感应电动势越大。

说明：感应电动势的大小与磁通量的变化量的大小无关，与磁通量变化的
快慢有关。

结论：磁通量变化
越快，感应电动势越大。

阅读教材回答：
闭合电路中感应电动势的大
小，跟穿过这一电路的磁通量
的变化率成正比。

推导：
在时间Δt =t 2－t 1内磁通量的变化量为ΔΦ=Φ2－Φ1，磁通
培养学生设计实验的能力
培养学生的合作的能力
格分析后，于1845年和1846年先后指出; 1．内容：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
2．师生共同推导法拉第电磁感应定律表达式： 设t 1时刻穿过回路的磁通量为Φ1，t 2时刻穿过回路的磁通量为Φ2，在时间Δt =t 2－t 1内磁通量的变化量为多少？磁通量的变化率为多少？ 感应电动势的表达式如何表示？
在国际单位制中，电动势单位是伏（V ），磁通量单位是韦伯（Wb ），时间单位是秒（s ），可以证明式中比例系数k =1，（同学们可以课下
自己证明），则上式可写成E =t
∆∆Φ
说明： （1）（2）两式计算时φ∆取绝对值。

请同学们思考：磁通量Φ、磁通量的变化量△Φ、磁通量的变化率t
∆∆Φ
有何不同？
【小组合作讨论】
讨论1：线圈L 由导线绕制成n 匝，当穿过L
的磁通量变化率为 ΔΦ/Δt 时，则线圈L 中产生的感应电动势为多少？
量的变化率为t
∆∆Φ
感应电动势为E ，则 E =k
t ∆∆Φ E =t
∆∆Φ
（1）磁通量Φ是穿过某一面积的磁感线的条数；磁通量的变化量△Φ=Φ1-Φ2表示磁通量变化的多少，并不涉及这种变化所经历的时间；磁通量的
变化率t ∆∆Φ
表示磁通量变化的
快慢。

（2）磁通量的变化量△Φ与电路中感应电动势大小没有必然关系，穿过电路的△Φ≠0是电路中存在感应电动势的前提；而磁通量的变化率与感应电动势的大小相联系，
t
∆∆Φ越大，电路中的感应电动势越大，反之亦然。

（3）磁通量的变化率t ∆∆Φ，是
Φ-t 图象上某点切线的斜率。

学生分析解答：
设闭合电路是一个n 匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，这时相当于n 个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为 E =n t
∆∆Φ
进一步让学生理解感应电动势的推导过程及其含义。

讨论2：如图所示把矩形线框abcd 放在磁感
应强度为B 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。

设线框可动部分ab 的长度是Ｌ，以速
度v 向右运动，产生的感应电动势怎么表示？
讨论3：当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ，感应电动势可用上面的公式计算吗？
［强调］在国际单位制中，上式中B 、L 、v 的单位分别是特斯拉（T ）、米（m ）、米每秒（m/s ），
θ指v 与B 的夹角。

请同学们通过小组讨论 比较：公式E=n t
∆∆Φ
与E=BLv sin θ的区别与联系
学生上黑板讲评：设在Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到a 1b 1，这时线框面积的变化量为ΔS =Lv Δt
穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ=B ΔS =BLv Δt
据法拉第电磁感应定律，得 E =
t
∆∆Φ
=BLv
解析：可以把速度v 分解为两个分量：
垂直于磁感线的分量v 1=v sin
θ和平行于磁感线的分量
v 2=v cos θ。

后者不切割磁感线，不产生感应电动势。

前者切割磁感线，产生的感应电动势为E =BLv 1=BLv sin θ
学生归纳：
（1）研究对象不同：E=n
t
∆∆Φ的研究对象是一个回路，而E=BLvsinθ研究对象是磁场中运动的一段导体。

（2）物理意义不同：E=n
t
∆∆Φ求得是Δt 时间内的平均感应电动势，当Δt →0时，则E 为瞬时感应电动势；而E=BLvsinθ，如果v 是某时刻的瞬时速度，则E 也是该时刻的瞬时感应电动势；若v 为平均速度，则E 为平均感应电动势。

（3）E=n
t
∆∆Φ
求得的电动势是整个回路的感应电动势。

θ
v
B
课时板书设计
【学以致用】
1. 法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）
A.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
B.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
2.有一个100匝的线圈，将线圈垂直放在磁场中，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。

求线圈中的感应电动势。

3.一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。

求线圈中的感应电动势。

4. 如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距l＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac棒以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
（1）ac棒中感应电动势的大小；
（2）回路中感应电流的大小．
《感应电动势与电磁感应定律》学生学习情况分析
电磁感应定律是电磁学的核心内容。

从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。

它既是本章的教学重点，也是教学难点。

一、认知特点
学生对法拉第电磁感应定律的深刻理解和熟练掌握有一定难度．
侧重在新课教学中应用旧知识引导学生形成新概念和获得新知，采用循序渐进地方法让学生得到巩固、加深和提高．并尽量利用该课的特点，培养相应的能力．
二、实验能力
学生已经做过“导体切割磁感线”和“磁铁插入、拔出线圈”产生感应电流的实验,具有基本的实验操作能力。

而且本节课的实验也是上节课所演示过的，只不过研究的侧重点不同，因此，有条件的学校可将本节课的演示实验改为学生分组实验。

本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程，设计中采用了让学生自己设计方案，自己动手做实验，思考讨论，教师引导找出规律的方法，使学生能够深刻理解法拉第电磁感应定律的建立过程。

三．合作探究能力
学生对物理学的研究方法已有较为深刻的认识，在自主学习、小组合作探究等方面的能力有了较高的水平。

四、知识储备分析
在学习法拉第电磁感应定律之前,学生已经学习了磁场,知道磁场的概念,磁场的基本性质以及磁场在生产生活中的应用,并且在本章已学习了电磁感应现象和感应电流的产生条件.学生清楚磁通量以及磁通量变化的概念,知道“磁生电”的关键在于磁通量的变化，对这节课中感应电动势的概念学生理解和接受的应该很快没有多大的问题,只是老师还需引导他们知道感应电动势的特点,磁通量发生变化就有感应电动势产生.
这节课主要是让学生知道感应电动势的概念,以及感应电动势的大小与什么因素有关,理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式并会解答有关问题.其中感应电动势的大小跟什么因素有关,可以通过实验的方式直接让学生看到,只是在总结提出法拉第电磁感应定律的时候,学生对磁通量的变化率这一概念可能会跟磁通量的变化量发生混淆,这个问题可以用知识的正迁移,将学生高一所学的速度的变化量和速度的变化率来对比的学习.最后,
可以通过法拉第电磁感应定律的公式引导学生推导切割磁感线的导体产生感应电动势的公式.
《感应电动势与电磁感应定律》效果分析
通过本节课的教学活动达到了如下效果：
第一、通过回顾产生感应电流的条件，从学生熟知的实验入手，激发学生学习的好奇心和学习兴趣。

达到激发学生学习的效果。

第二、利用闭合电路与电磁感应回路的对比，达到养成学生分析问题时透过现象思考本质思想，让学生深刻理解感应电动势的含义，学会比较学习的方法。

第三、利用分组实验探究、交流讨论，培养学生的实验能力、探究能力及小组合作能力，达到调动学生积极参与课堂，积极思考，积极讨论，小组团结合作，经历思维的碰撞、思维扩散的效果。

第四、通过本节知识构建达到培养学生的归纳总结能力，使学生对本节课的重点知识能形成一个清晰完整的知识网络。

了解学习物理规律的方法和学习的效果。

第五、通过学以致用进行针对性应用学习，达到认真听讲，积极思考，及时训练，夯实基础的效果。

第六、利用课后巩固习题，达到让学生巩固以及加深本节所学内容的效果。

《感应电动势与电磁感应定律》教材分析
“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容， 是电磁感应的基本规律,也是
影响时代变迁的重要物理规律。

从知识的发展来看，它既与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础，也是学生计算与电磁感应有关问题的依据。

从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。

另外，法拉第电磁感应定律是发电机、变压器工作的理论基础。

在电工、电子技术及电磁测量方面也有着广泛应用。

与生产生活联系紧密，有着广泛的现实意义。

因此，法拉第电磁感应定律理解既是教学的重点，又是教学的难点。

“法拉第电磁感应定律”一节内容以第一节“探究电磁感应产生的条件”为基础。

是电磁感应知识内容的延续与深化。

本节教材是从感应电流进一步深入的，关于感应电动势的引入教材是利用前面学过的电动势、电磁感应现象中能的转化等知识的分析来寻找概念之间的联系，对学生来说是从具体到抽象、从现象到本质的认识的深化过程，使学生在理解感应电动势概念的同时，认识到感应电动势才是反映电磁感应本质的物理量。

本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程。

教材对“决定感应电动势大小的因素”，仍然采用对第一节实验进行深入分析，找到实验中隐藏的规律。

从而建立法拉第电磁感应定律。

本节对实验的处理，重点在对实验现象的分析，思考讨论，找到实验表象下隐藏的共同规律，从而深刻理解法拉第电磁感应定律。

本节内容安排两课时完成。

第一课时以法拉第电磁感应定律的建立及理解为重点。

第二课时侧重于对定律的应用，以帮助学生更好地理解、掌握法拉第电磁感应定律。

本设计为第一课时的教学设计。

对于导体做切割磁感线运动所产生的感应电动势大小，教材要求学生经历由t
∆∆Φ
=
ε推导θεsin BLv =的过程，让学生再次体会感应电动势的产生条件，从而加深学生对感应电动势物理本质的理解，同时也让学生知道θεsin BLv =只是法拉第电磁感应定律的一个特殊形式。

教材中通过两个典型例题将两个表达
式的理解、使用方法及注意事项进行了强化。

当堂达标测试题
【学以致用1】法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）
A.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
B.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
【学以致用2】有一个100匝的线圈，将线圈垂直放在磁场中，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。

求线圈中的感应电动势。

【学以致用3】一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。

求线圈中的感应电动势。

【学以致用4】如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距l＝0.50 m，左端接一电阻R ＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac棒以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
（3）ac棒中感应电动势的大小；
（4）回路中感应电流的大小．
课后作业设计
1. 闭合回路的磁通量Φ随时间t变化图像分别如图1①～④所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()
A．图①的回路中感应电动势恒定不变
B．图②的回路中感应电动势恒定不变
C．图③的回路中0～t1时间内的感应电动势小于t1～t2时间内的感应电动势
D．图④的回路中感应电动势先变大，再变小
2.如图2所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将()
A．越来越大
B．越来越小
C．保持不变
D．无法确定
3.如图3所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好。

磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面。

设金属棒与两导轨接触点之间的距离为L，金属棒与导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为()
A．I＝BL v
R B．I＝
3BL v
2R
C．I＝BL v
2R D．I＝
3BL v
3R
4. 如图4，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝ 3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r ＝1.0Ω，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。

现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。

（1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？
（2）维持a b做匀速运动的外力多大？
5. 如图5所示，半径为r的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场
中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。

一根长度略大于2r
的导线MN以速度v在圆导轨上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计。

试求：
(1)在滑动过程中通过电阻R的电流的平均值；
(2)当导线MN通过圆形导轨中心时，导线MN所受安培力的大小；
(3)如果导线MN的电阻为r0，当导线MN通过圆形导轨中心时，电阻R两端的电压。

《感应电动势与电磁感应定律》教学反思
法拉第电磁感应定律是电磁学的核心内容。

从知识发展来看，它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后面学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础。

它既是本章的教学重点，也是教学难点。

在学习本节内容之前，学生已经掌握了恒定电流、电磁感应现象和磁通量的相关知识，并且也知道了变化量和变化率的概念。

学生已经具备了很强的实验操作能力，而且本节课的实验也是上节课所演示过的，只不过研究的侧重点不同。

本模块的大部分内容都要求通过实验、探究与活动来展现。

应让学生尽可能多的经历一些探究的过程，领悟物理学研究的思想和方法。

结合这一要求，虽然本节教材没有安排实验，然而我认为在本节教学设计中根据教材前后内容的承接关系及学生的认知能力和特点，还是以实验定性探究来突破重难点和落实三维目标。

因此，有条件的学校可将本节课的演示实验改为学生分组实验。

另外，学生对物理学的研究方法已有较为深刻的认识，在自主学习、合作探究等方面的能力有了较高的水平。

本案例在探究问题的生成，探究方案的设计，探究行动的开展，探究结果的构建上，围绕学生知识的自主建构这一核心来展开，体现了探究式学习的本质。

教师鼓励学生对自己的想法给出一种表达形式，鼓励学生设计自己的探究方案，反思他们做的事情，通过各种活动展示他们的想法，暴露他们的思维过程，并与其他人比较记录，从探究过程中认识物理规律。

同时没有忽视教师的引导作用，物理规律的建立是在大量实验及验证的基础上得到的规律，教师的引导作用能够使学生认识到科学研究的严谨性。

本节课的重点法拉第电磁感应定律的建立过程，设计中采用了以下几步进行深入：第一步，先和学生一起把学案上的“温故知新”完成。

这是学习本节内容的必备知识，也是对以前有关知识的复习，也方便引出感应电动势的概念。

并通过两种电路的对比，引导学生一起学习相关的知识。

这段内容比较简单，直接讲授，学生基本能够理解和掌握。

第二步，当堂进行两个分组实验，并要学生仔细观察实验现象。

我之所以比较重视实验，是因为物理是一门以观察和实验为基础的自然学科，绝大部分物理概念和规律都由实
验归纳得出。

大部分学生对物理实验比较感兴趣，所以做好物理实验，能满足学生的心理需求，获得心理上的愉悦，产生学习物理的兴趣。

还有利于否定思维定势和培养学生的观察实验能力。

从建构主义教学理论的角度讲，物理实验就是给学生创设情景，激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机，用以达到意义建构的目的。

第三步，提示学生仔细观察实验现象，完整地分析实验现象。

提醒学生在实验过程思考哪些因素保持不变，哪些因素发生变化，对实验现象与结果有什么影响。

让学生观察实验现象后，提出问题：感应电动势的大小究竟和哪些因数有关？再让学生带着这些问题用几分钟时间小组讨论实验得出的现象，鼓励学生大胆与分析和总结。

并归纳出感应电动势的大小由什么因素决定，同时让学生明白法拉第通过大量的实验最终得出“法拉第电磁感应定律”的精确结论。

这样能使学生更全面、更透彻的掌握新知，深刻理解定律的内容和物理意义。

第四步，学生对“法拉第电磁感应定律”的相关知识已有一个初步的了解。

在此基础上在列举定律的两个典型应用，让学生分组讨论，认真分析和讲解，并对这两种应用进行归纳和总结。

第五步，回到学案上，让学生当堂完成第三部分内容“课堂练习”。

可叫两个学生上黑板演示其中的计算题，并让其他学生去发现他们解题过程中的错误之处。

但这节课也有不足之处：
1、实验过程中，教学要求应更清楚明确，应更好的鼓励学生大胆与分析和总结。

教师实验以前要考虑到实验过程中的一些负面因素，尽可能减少负面影响。

2．教学过程中教师不应过多强调t
n E ∆∆Φ=与E=BLv cos θ这两个关系式的适用范围，应让学生凭数学能力和物理知识，完全能够得出正确结论，从而能提高大多数学生的学习兴趣。

3、本课程内容多，对学生实验与分析能力和综合素质要求高，可能有一部分同学不能很好地跟住教学进度。

这在课后作业中也会有所反映。

我应在课后要更好的关心这部份同学，同时应尽可能简化教学过程但又不降低教学要求。