第七讲 电磁感应定律教学建议

（一）学习目标

1．掌握法拉第电磁感应定律，并能应用到新情景下解决较简单的、综合性的电磁感应问题。

2．运用控制变量的方法，通过DIS实验探究回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系。

3．通过学习法拉第电磁感应定律内容及其在实践上的广泛应用，感悟科学技术是社会发展的动力，树立投身科学事业的志向。

（二）重点和难点

重点是法拉第电磁感应定律。

难点是学生实验“用DIS研究回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系”中，控制变量的实验设计和操作。

（三）教学建议

教材从DIS实验开始，让学生通过实验，感性地认识闭合回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢究竟是什么关系，然后直接给出感应电动势的大小与磁通量变化快慢之间的定量关系，写出法拉第电磁感应定律数学表达式：E＝$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$。从易到难排序的四道例题，是法拉第电磁感应定律的应用范例，在拓展型课程Ⅰ中，从能的转化和守恒定律推导出导体切割磁感线产生的感应电动势大小：E＝BLv。由于电磁感应现象是符合能的转化和守恒定律的，所以，用法拉第电磁感应定律同样能推得上述结论。

1．关于学生实验“用DIS研究回路中感应电动势的大小与磁通量变化快慢的关系”的教学建议

（1）首先要搞清楚如何用实验装置测出各个物理量

如磁铁靠近线圈时。穿过线圈里的磁通量发生变化，线圈输出导线两端的感应电动势E由电压传感器记录下来，必须说明，磁铁靠近线圈时，线圈里产生的感应电动势是在变化的，直接读出来的是感应电动势的最大值，但在很短的时间内，感应电动势的平均值接近其最大值，所以，通过实验可以得到近似的结果。

小车上所装的挡光片经过光电门传感器的时间，就是磁铁运动的时间Δt。

（2）实验过程用控制变量的方法进行探索

磁铁以不同速度靠近线圈时，穿过线圈的磁通量变化相同，即ΔΦ保持不变，探求感应电动势E跟时间Δt的关系。

使磁铁以相同速度靠近线圈，保持Δt不变，改用匝数N不同的线圈，就可以知道感应电动势E跟线圈匝数N的关系。

2．关于课本第65页“大家谈”的说明

课本第65页“大家谈”中提出的比例常数是的问题，是单位制中的一个普遍问题，在国际单位制中，磁通量单位“Wb”就是按法拉第电磁感应定律E＝k$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$定义的：如果在一个闭合线圈中，1s内产生的感应电动势为1V，磁通量的变化量即为1Wb。可见，当E、ΔΦ、Δt的单位分别是“V”、“Wb”、“s”时，式E＝k$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$中的k必然是1。

3．关于感应电动势的平均值和瞬时值的教学

根据法拉第电磁感应定律E＝$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$计算出的感应电动势大小，是在Δt时间内的平均值。只有当Δt＝0时，$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$的极限才是某一时刻的感应电动势大小，即该时刻的瞬时值。例如，在匀强磁场中，垂直于磁场方向的闭合线圈匀速转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量的变化率是不断变化的，因此用E＝$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$计算出的感应电动势大小是平均值。

4．关于示例的教学建议

用法拉第电磁感应定律解决具体问题时，不一定都会直接给出磁通量的变化率，有时要通过各种形式的变换才能得知磁通量的变化率。在分析例题前，建议先归纳一下法拉第电磁感应定律在几种特定情况下的表达式，然后再根据题意分析、示范它们的应用。

①线圈有n匝时：E＝n$\frac{\mathrm{\Delta }\mathrm{\Phi }}{\mathrm{\Delta }t}$；

②线圈面积不变，磁感应强度随时间均匀变化时：E＝S$\frac{\mathrm{\Delta }B}{\mathrm{\Delta }t}$；

③磁感应强度不变，面积随时间发生变化时：E＝B$\frac{\mathrm{\Delta }S}{\mathrm{\Delta }t}$ 。

（四）作业说明

本讲（节）共有16道题，建议安排在第2、3、4课时后面布置给学生，作为回家作业，其中4、8、9、12等题可作为例题。

参考答案

A组

1．ACD

2．C

3．B

4．B

5．D

6．B

7．5s

8．（1）0.5T/s，（2）减弱，因为当B₁减小时，ef中感应电流方向向左，安培力向上，才有可能跟重力平衡

B组

9．有，直线部分电流向右（提示：如图，把线圈的中间部分拉开些，可以看出左、右两边电流是反向的。由于磁铁插在偏左方，总电流取决于右边部分。

10．（1）6.3×10^-2A，（2）转过1/4周内是OabcO，接着半周内是OcbaO，最后1/4周是OabcO

11．0.5mA

12．πBrv/2R，πBr²/R

13．（1）I＝Bv/3k，表示与感应电流有关的量都是不变的，因而可证明它是恒量（2）F＝F_磁＝BIL＝（2$\sqrt{3}$B²v²/9k）•t，可见，F∝t

14．（1）E_平均＝3.8V，E_max＝6V，（2）E_平均＝3.8V，E_max＝6V，（3）都是1.8N•m

15．（1）1.5g，1.5mgR/B²L²（2）9m²g²R/4B²L²

16．0.32N，0.013W

发布时间：2013/12/4 上午10:28:22  阅读次数：2238