《法拉第电磁感应定律》教学设计

江苏省宜兴第一中学 徐颖超

一、知识回顾：

1、产生感应电流的条件是什么？

2、感应电流的方向如何判断？

3、感应电流的大小可能与哪些因素有关？

通过问题使学生回顾感应电流的产生条件与方向判断，同时由方向自然性地引出大小的讨论，进入新课。

二、实验回顾：感应电流的产生

步骤一：条形磁铁快速插入线圈，观察感应电流大小

步骤二：条形磁铁慢慢插入线圈，观察感应电流大小

根据学生讨论的结果，再次重复感应电流产生这个实验，通过把条形磁铁以不同的速度插入线圈，让学生直观感受到插入速度越快，产生的感应电流越大。同时引导学生意识到：当电路中的电阻一定时，感应电流的大小与磁通量的变化快慢有关，而磁通量的变化快慢可以用磁通量的变化率来描述（类比于速度的变化率），那么感应电流的大小就与磁通量的变化率有关，从而让学生对影响感应电流大小的因素有一个初步的认识。

三、想一想

1、左图中哪一部分充当电源？（产生电动势的那部分导体相当于电源）

2、左图电路断开情况下，感应电流是否存在？感应电动势呢？

由电路知识可知，闭合电路中有电流就一定有电动势。结合左右两幅图，通过对比分析，让学生意识到左图中线圈部分相当于电源，线圈的电阻相当于电源内阻，其电动势的产生是由于磁通量发生了变化，引导出感应电动势及其产生条件。

通过第二个问题，让学生对比思考感应电流与感应电动势存在的条件，认识到：当电路断开时，电路中没有感应电流，但路端电压（感应电动势）仍存在。也就是感应电流的存在要同时满足：电路闭合和存在感应电动势；而感应电动势的存在只要满足：磁通量改变。故在电磁感应中，感应电动势比感应电流更有本质意义。

四、猜想：感应电动势的大小跟哪些因素有关？

磁铁磁性强弱？磁通量变化所用时间？线圈匝数？

结合感应电流产生这个实验，引导学生猜想影响感应电动势大小的因素，同时让学生意识到控制变量法在高中实验中的重要性。

五、实验探究：影响感应电动势大小的因素

先通过引导分析让学生理解磁通量的变化量是指强磁铁穿过线圈过程中磁通量的变化，而非从开始下落到穿过线圈整个过程中的磁通量的变化量。由于线圈的宽度（上下）是一定的，强磁铁速度越快，即下落高度越高，则穿过线圈所花时间越短，磁通量变化越快。电压表示数为路端电压，对于同一组线圈，内阻一定，路端电压越大则感应电动势越大。随后按如图装置进行演示实验，步骤一：同样的强磁铁、同样的线圈匝数，从不同高度释放穿过线圈，观察电压表示数；步骤二：不同的强磁铁、同样的线圈匝数，从相同高度释放穿过线圈，观察电压表示数；步骤三，同样的强磁铁、不同的线圈匝数，从相同高度释放穿过线圈，观察电压表示数。实验中可多次对比试验，让学生对演示实验的现象观察清楚而后分析。

此实验受限于线圈的宽度（上下），强磁铁穿过线圈过程中磁通量在线圈中间某位置达到最大，随后开始减小，导致电压表示数未达最大就开始反向，故只能定性分析而非得到定量关系。

六、法拉第电磁感应定律的表达式

讲清比例常数k，可以引导学生推导1wb/s与1v的关系，从而得到k=1的结论，加深理解。同时由实验结论，让学生了解电路是由N匝线圈串联组成，整个线圈总的感应电动势是单个线圈的N倍。

参考资料：普通高中教科书教师教学用书