第四節 法拉第電磁感應定律教學目標：（一）知識與技能1知道什么叫感應電動勢。2知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區別、。3理解法拉第電磁感應定律內容、數學表達式。4知道e=blvsin如何推得。5會用和e=blvsin解決問題。（二）過程與方法通過推導到線切割磁感線時的感應電動勢公式e=blv，掌握運用理論知識探究問題的方法。（三）情感、態度與價值觀1從不同物理現象中抽象出個性與共性問題，培養學生對不同事物進行分析，找出共性與個性的辯證唯物主義思想。2了解法拉第探索科學的方法，學習他的執著的科學探究精神。教學重點：法拉第電磁感應定律。教學難點：平均電動勢與瞬時電動勢區別。教學方法：演示法、歸納法教學用具：多媒體電腦、投影儀、投影片。教學過程：（一）引入新課教師：在電磁感應現象中，產生感應電流的條件是什么？ 在電磁感應現象中，磁通量發生變化的方式有哪些情況？ 恒定電流中學過，電路中存在持續電流的條件是什么？ 在電磁感應現象中，既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有電動勢。在電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢。下面我們就來探討感應電動勢的大小決定因素。（二）新課教學1、感應電動勢 教師：在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動勢？學生：電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。教師：電動勢大，電流一定大嗎？學生：不一定，電流的大小由電動勢和電阻共同決定。教師：圖b中，哪部分相當于a中的電源？學生：螺線管相當于電源。教師：圖b中，哪部分相當于a中電源內阻？學生：線圈自身的電阻。教師：在電磁感應現象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就有感應電動勢.有感應電動勢是電磁感應現象的本質。2、電磁感應定律感應電動勢跟什么因素有關？現在演示前節課中三個成功實驗，用cai課件展示出這三個電路圖，同時提出三個問題供學生思考： 丙問題1：在實驗中，電流表指針偏轉原因是什么?問題2：電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系?問題3：第一個成功實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?學生：穿過電路的變化產生e感產生i感.由全電路歐姆定律知i=，當電路中的總電阻一定時，e感越大，i越大，指針偏轉越大。磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同。教師：磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述，即單位時間內磁通量的變化量，用公式表示為。從上面的三個實驗，同學們可歸納出什么結論呢？學生：實驗甲中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）時，大，i感大，e感大。實驗乙中，導體棒運動越快，越大，i感越大，e感越大。實驗丙中，開關斷開或閉合，比開關閉合時移動滑動變阻器的滑片時大，i感大，e感大。從上面的三個實驗我們可以發現，越大，e感越大，即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比，即e。這就是法拉第電磁感應定律。（師生共同活動，推導法拉第電磁感應定律的表達式）設t1時刻穿過回路的磁通量為1，t2時刻穿過回路的磁通量為2，在時間t=t2t1內磁通量的變化量為=21，磁通量的變化率為，感應電動勢為e，則e=n在國際單位制中，電動勢單位是伏（v），磁通量單位是韋伯（wb），時間單位是秒（s），可以證明式中比例系數k=1，（同學們可以課下自己證明），則上式可寫成e=設閉合電路是一個n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，這時相當于n個單匝線圈串聯而成，因此感應電動勢變為e=n3、導線切割磁感線時的感應電動勢導體切割磁感線時，感應電動勢如何計算呢？用cai課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為b，ab的長度為l，以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢？ 解析：設在t時間內導體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面積的變化量為s=lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=bs=blvt據法拉第電磁感應定律，得e=blv問題：當導體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角，感應電動勢可用上面的公式計算嗎？ 如圖所示電路，閉合電路的一部分導體處于勻強磁場中，導體棒以v斜向切割磁感線，求產生的感應電動勢。解析：可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線，不產生感應電動勢。前者切割磁感線，產生的感應電動勢為e=blv1=blvsin強調在國際單位制中，上式中b、l、v的單位分別是特斯拉（t）、米（m）、米每秒（m/s），指v與b的夾角。4、反電動勢引導學生討論教材圖4.3-3中，電動機線圈的轉動會產生感應電動勢。這個電動勢是加強了電源產生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動？ 學生討論后發表見解。教師總結點評。電動機轉動時產生的感應電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉動，這樣線圈要維持原來的轉動就必須向電動機提供電能，電能轉化為其它形式的能。討論：如果電動機因機械阻力過大而停止轉動，會發生什么情況？這時應采取什么措施？學生討論，發表見解。電動機停止轉動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會很大，電動機可能會燒毀。這時，應立即切斷電源，進行檢查。系統歸納：感應電動勢為ee=n在國際單位制中，電動勢單位是伏（v），磁通量單位是韋伯（wb），時間單位是秒（s），e=blv1=blvsin強調在國際單位制中，上式中b、l、v的單位分別是特斯拉（t）、米（m）、米每秒（m/s），指v與b的夾角。練習鞏固（課堂作業）：【例1】如圖所示，有一彎成角的光滑金屬導軌poq，水平放置在磁感應強度為b的勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，有一金屬棒mn與導軌的oq邊垂直放置，當金屬棒從o點開始以加速度a向右勻加速運動t秒時，棒與導軌所構成的回路中的感應電動勢是多少? 解：由于導軌的夾角為，開始運動t秒時，金屬棒切割磁感線的有效長度為：l=stan=at2tan據運動學公式，這時金屬棒切割磁感線的速度為v=at由題意知b、l、v三者互相垂直，有e=blv=bat2tanat=ba2t3tan即金屬棒運動t秒時，棒與導軌所構成的回路中的感應電動勢是e=ba2t3tan.【例2】（2001年上海）如圖所示，固定于水平面上的金屬框cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動.此時abed構成一個邊長l的正方形，棒電阻r，其余電阻不計，開始時磁感應強度為b。（1）若以t=0時起，磁感應強度均勻增加，每秒增加量k，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流。（2）在上述情況中，棒始終保持靜止，當t=t1時需加垂直于棒水平外力多大?（3）若從t=0時起，磁感應強度逐漸減小，當棒以恒定速度v向右勻速運動，可使棒中不產生i感，則磁感應強度應怎樣隨時間變化?（寫出b與t的關系式）解析：（1）據法拉第電磁感應定律，回路中產生的感應電動勢為e=kl2回路中的感應電流為i=（2）當t=t1時，b=b0+kt1金屬桿所受的安培力為f安=bil=（b0+kt1）據平衡條