2.2 定量探究法拉第电磁感应定律 创新实验课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

定量探究法拉第电磁感应定律 高中物理 01. 实验基本信息 02. 实验设计思路与创新点 03. 实验原理 04. 实验目标 05. 教学过程 06. 实验效果评价 实验基本信息 01 实验基本信息——使用教材 课标解析：2.2.2通过实验，理解法拉第电磁感应定律 教科版（2019）高中物理选择性必修第二册，第二章电磁感应及其应用，第二节法拉第电磁感应定律。 实验基本信息——实验器材 实验器材：自制电池线圈供电对比分析仪，自制法拉第电磁感应定律定量分析演示仪，不同直径的同类磁铁、学生电源、电压传感器和DIS软件、连接导线。 实验设计思路与创新点 02 实验设计思路与创新点 基于教材实验改进创新： 1、通过电机带动磁铁在水平方向上自动穿入线圈，调节电机电压可改变磁铁穿入线圈的时间。 2、采用不同匝数的多抽头线圈，使得线圈的匝数可定量调节。 3、通过更换不同直径的同类磁铁，使得穿过线圈的磁通量可定量调节。 （利用磁传感器测量发现在误差允许范围内穿过线圈的磁通量与该类磁体的直径成正比） 4、采用电压传感器，直接测量感应电动势大小，实现了定量探究。 实验原理/实验设计思路 03 实验原理 利用电机带动磁铁在线圈中往复运动，调节电机工作电压可改变磁铁运动时间，更换不同直径磁铁使穿过线圈的磁通量可定量调节，连接不同接线柱使得线圈匝数可定量调节，再利用电压传感器和DIS软件同时自动求出任意时间Δt及对应的平均感应电动势。 实验教学目标 04 实验教学目标 1、物理观念 知道感应电动势的概念，能区别Φ，ΔΦ，ΔΦ/Δt，能利用法拉第电磁感应定律E=nΔΦ/Δt求解感应电动势的大小。 2、科学思维 能通过对电磁感应现象中感应电流出现的推理，建立感应电动势的概念，并能通过对实验现象的分析、比较、推理得出感应电动势与磁通量变化率的关系。 3、科学探究 通过控制变量法定性和定量的探究影响感应电动势大小的因素，让学生知道学习知识需要收集和处理数据，严谨论证。 4、科学态度与责任 学习从物理现象和实验中探究科学规律的方法，养成尊重实验的良好物理习惯。 实验教学过程 05 实验教学过程 01 02 趣味实验 激趣入题 03 建构模型 提出猜想 定性探究 优化猜想 04 定量探究 验证猜想 实验教学过程 1.趣味实验 激趣入题 问1：为什么磁铁快速插入线圈时，灯泡更亮了？灯泡的亮度与哪些因素有关？ 实验教学过程 S N S 问1：谁充当电源提供电动势？ 2.建构模型 提出猜想 问2：感应电动势的大小与哪些因素有关呢？ B、S、Δt 、n ? 引出“感应电动势” 实验教学过程 3.定性探究 优化猜想 磁通量变化越快，感应电动势越大 磁通量的变化率ΔΦ/Δt越大,E越大 优化猜想：E、ΔΦ、Δt 、n有怎样的定量关系呢？ 实验结论： 实验教学过程 Δt =0.34s 电压传感器 实验器材：自制教具《法拉第电磁感应定律定量分析演示仪》 t/s E/V O =0.186V 4.定量探究 验证猜想 实验教学过程 4、定量探究 验证猜想 实验一：探究电动势E与1/Δt的定量关系 线圈匝数n=3000匝，磁铁直径d=30mm 直流电压U/v 4 5 6 7 8 时间间隔Δt/s 0.34 0.26 0.22 0.19 0.17 5.88 5.26 4.54 3.85 2.94 时间倒数1/Δt 感应电动势E/v 0.186 1.029 1.137 1.181 1.379 结论一：在误差允许范围内，匝数n、ΔΦ一定，E 与1/Δt 成正比. 直流电压U/v 4 5 6 7 8 时间间隔Δt/s 时间倒数1/Δt 感应电动势E/v 感应电动势与1/Δt的关系 0 2.94117647058823 3.84615384615385 4.54545454545455 5.26315789473684 5.88235294117647 0 0.816 1.029 1.137 1.181 1.379 时间倒数1/Δt（1/S） 感应电动势E/V 实验教学过程 4、定量探究 验证猜想 实验二：探究感应电动势E与ΔΦ的定量关系 磁体直径d/mm 20 25 30 35 感应电动势E/v 线圈匝数n=3000匝，电机工作电压U=4V 结论二：在误差允许范围内，匝数n、Δt一定时，E与d成正比，间接证明E 与ΔΦ成正比. 感应电动势与磁体直径的关系 0 20 25 30 35 0 0.744 0.862 0.993 1.109 磁体直径d/mm 感应电动势E/V 实验教学过程 4、定量探究 验证猜想 实验三：探究感应电动势E与匝数n的定量关系 线圈匝数n/匝 1000 1500 2000 2500 3000 感应电动势E/V 0.386 0.559 0.694 0.885 0.999 磁铁直径d=30mm，电机工作电压U=4V 结论三：在误差允许范围内，ΔΦ、Δt一定时，E 与 n成正比. 感应电动势与线圈匝数的关系 0 1000 1500 2000 2500 3000 0 0.386 0.559 0.694 0.885 0.999 线圈匝数n/匝 感应电动势E/V 实验教学过程 4、定量探究 验证猜想 法拉第电磁感应定律： 电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。 探究实验结论： 归纳 演绎 实验教学过程 板书设计 一、感应电动势 二、影响E大小的因素 1、猜想 ： Δt、ΔΦ、n 2、定性探究： 越大，E越大 3、定量探究： E 与 成正比？ 2、公式： 2.2法拉第电磁感应定律 三、法拉第电磁感应定律 1、内容： 实验效果评价 06 实验效果评价 控制变量法 图像分析法 归纳演绎法 发现、分析、解决问题 高阶思维 高阶能力 创造 评价 分析 应用 理解 记忆 实验效果评价 优点： （1）基于教材实验改进创新，实验原理简单，操作方便。 （2）实验可视化，可直接观察电磁感应现象以及感应电动势随时间变化关系图像。 （3）利用自制实验器材使得ΔΦ、Δt 、n可调可控可测。 （4）利用传感器测量、记录和处理数据，实现由课本的定性探究实验上升到定量探究实验。 不足： （1）分组定量探究对学生实验能力要求高。（2）课堂巩固练习时间较少。 谢谢! 2024.7 中国·四川 $$