法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計

趙曉陽

摘要： 電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，在科學(xué)技術(shù)上具有劃時代的意義。無論是在知識內(nèi)容上，還是在社會實(shí)踐中，都具有極其重要的意義。這就要求在教學(xué)中充分重視本節(jié)內(nèi)容的講授。本文從教學(xué)內(nèi)容，法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義，法拉第電磁感應(yīng)定律的重要性、實(shí)用性，教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)手段、教學(xué)方法和教學(xué)過程等方面對法拉第電磁感應(yīng)定律的教學(xué)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞： 法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)設(shè)計楞次定律

一、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容。

法拉第的實(shí)驗(yàn)表明，不論用什么方法，只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)。

二、法拉第電磁感應(yīng)定律的重要意義。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象與楞次定律是電磁學(xué)的最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它的重要意義是：一方面，根據(jù)電磁感應(yīng)和楞次定律的原理，人們制造了發(fā)電機(jī)，電能的大規(guī)模生產(chǎn)的遠(yuǎn)距離輸送稱為可能。另一方面，電磁感應(yīng)現(xiàn)象在電工技術(shù)、電子技術(shù)、電磁記憶等方面都有著廣泛的應(yīng)用。這些重要意義決定了電磁感應(yīng)、楞次定律在物理學(xué)中的重要地位。

三、從不同角度出發(fā)，說明法拉第電磁感應(yīng)定律的重要性、實(shí)用性。

從知識發(fā)展來看：法拉第電磁感應(yīng)定律既與電場、磁場、穩(wěn)恒電流緊密聯(lián)系，又是后面學(xué)習(xí)交流電、電磁振蕩、電磁波的基礎(chǔ)，因此它既是教學(xué)重點(diǎn)又是教學(xué)難點(diǎn)。

從專業(yè)基礎(chǔ)課的角度來看：通過調(diào)研機(jī)電系所開設(shè)的專業(yè)課《電工技術(shù)》這門課程，在該課本的第一章：電路基本知識；第三章：正弦交流電；第六章：磁路與變壓器；第八章：電動機(jī)等內(nèi)容中都應(yīng)用到了法拉第電磁感應(yīng)定律與楞次定律的相關(guān)內(nèi)容。因此它作為專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容之一是相當(dāng)重要的。

四、教學(xué)目標(biāo)。

根據(jù)教材對本節(jié)的要求，結(jié)合學(xué)生的心理特點(diǎn)和教學(xué)水平，本著面向?qū)W生，使學(xué)生發(fā)展的原則，確定本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：

1.知識目標(biāo)：使學(xué)生理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式；使學(xué)生理解楞次定律的內(nèi)容。

2.能力目標(biāo)：（1）使學(xué)生會用法拉第電磁感應(yīng)定律解答相關(guān)問題；

（2）使學(xué)生能夠應(yīng)用楞次定律判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向；

（3）培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)際問題的分析和推理能力。

3.情感目標(biāo)：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

五、教學(xué)手段與教學(xué)方法。

基于法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律的重要性，以及上述要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)，本節(jié)課采取傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段。采取教師引導(dǎo)，學(xué)生自主探究的教學(xué)方法，在教學(xué)中盡量體現(xiàn)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，即突出學(xué)生的主體地位。

六、教學(xué)過程。

1.復(fù)習(xí)提問。

（1）上節(jié)課中講到在閉合導(dǎo)體回路中要產(chǎn)生恒定電流必須有（電源）存在，而電源的作用是提供恒定的（電動勢）。

（2）什么是磁通量，怎樣計算磁通量，磁通量的國際單位是什么？

（3）比奧—薩茷兒定律的內(nèi)容是什么？依據(jù)比奧—薩茷兒定律計算得到的長直載流導(dǎo)線在周圍空間產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是多少？（用公式表示）磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向怎樣確定？

（4）通電螺線管是否能夠產(chǎn)生磁場？通電螺線管中產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)弱和什么因素有關(guān)？

2.學(xué)生思考問題，引入課題。

第六章講述了電流的磁效應(yīng)，即：電流能夠產(chǎn)生磁場。（哪位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng)？）不少科學(xué)家考慮：磁場是否也能產(chǎn)生電流呢？許多科學(xué)家都開始對這個問題進(jìn)行探索研究。

經(jīng)過失敗和挫折（1822-1831），法拉第終于發(fā)現(xiàn)了磁生電的規(guī)律，即法拉第電磁感應(yīng)定律。

3.法拉第電磁感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)。1831年法拉第總結(jié)出以下幾種情況都可產(chǎn)生感應(yīng)電流。

4.由實(shí)驗(yàn)總結(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律。1831年法拉第發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過回路的磁力線根數(shù)（即磁通量）變化時，回路里就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

5.法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容。

當(dāng)穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合導(dǎo)體回路中就會出現(xiàn)電流，這種現(xiàn)象稱之為電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流?；芈分械碾妱觿莘Q為感應(yīng)電動勢。

感應(yīng)電動勢的大小與磁通量對時間的變化率成正比。

法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)形式：ξ=

N匝線圈情況：ξ=Φ=，ξ==N

相當(dāng)于N個電源串聯(lián)的情況，總電動勢為N個小電源電動勢之和。

6.磁通可按不同方式變化。

磁場變化，回路靜止產(chǎn)生感生電動勢。磁場恒定，回路運(yùn)動產(chǎn)生動生電動勢。感生電動勢和動生電動勢都是感應(yīng)電動勢。

7.若回路的電阻為R，則回路中感應(yīng)電流為：I== 。

8.例題。

例：通電長直導(dǎo)線與矩形線圈共面，且線圈的一邊與長直導(dǎo)線平行，當(dāng)長直導(dǎo)線中通有I=Isinωt電流時，求t=0時，線圈中的感應(yīng)電動勢。

解：在矩形線圈中取面積元ds=hdr，該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B==sinωt。

通過線圈的磁通量為Φ=dΦ=?蘩sinωt=sinωtln。

由法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中的感應(yīng)電動勢為ξ==lncosωt。

T=0時，感應(yīng)電動勢的大小為ξ=ln。

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