2.2 法拉第电磁感应定律 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦法拉第电磁感应定律，通过复习电磁感应现象及感应电流产生条件导入，衔接磁通量、楞次定律等前序知识，构建感应电动势概念及影响因素的探究支架。 特色在于融合科学探究与科学思维，利用NOBOOK实验室软件模拟实验，分组探究磁通量变化率对感应电动势的影响，通过类比速度变化率突破难点，培养学生实验技能与逻辑推理能力，助力教师高效教学，夯实电磁学基础。

《法拉第电磁感应定律》教学设计 一、课题：教科版高中物理选择性必修二第二章第 2 节法拉第电磁感应定律 二、第 1 学时 三、教学内容分析 本节课主要让学生通过实验探究感应电动势的大小关系，磁通量的变化量与磁通量的变化率的区别，是否只要改变磁通量一定会有感应电动势。通过本节课的学习，为后面学习交流电、电磁波以及电磁振荡奠定基础，具有承上启下的作用。 受限于实验条件和学生对数学知识掌握不足，高中阶段只能对法拉第电磁感应定律做定性分析，课堂设置探究实验，在直观了解磁通量变化快慢对感应电动势大小的影响的基础上归纳出法拉第电磁感应定律的内容，重在培养学生对知识的“理解 ”，体会到法拉第电磁感应定律的建立过程并理解其物理意义以及电磁技术对社会发展的推动作用。 四、学情分析 在学习本节内容之前，学生已经掌握了电路基础知识以及电磁感应现象、磁通量、磁通量的变化量、电磁感应产生条件、楞次定律等相关知识，并且也知道变化量和变化率及它们之间的区别，为法拉第电磁感应定律的理解和应用奠定了基础。但对“感应电动势的大小和磁通量变化率成正比 ”不能很好地理解。对“磁通量 ”“磁通量变化量 ”“磁通量变化率 ”的差异理解不透彻。因此，在教学中要以对实验的分析为切入点，充分运用类比法，通过初步引导，让学生通过实验对法拉第电磁感应定律中的“磁通量的变化率 ”有更深刻的认识。为了帮助学生理解、启发学生思维，提高学生科学探究能力和知识应用能力，教师在教学中应充分利用实验、多媒体辅助教学（如 NOBOOK 实验室软件）等方法。 五、教学目标 1.物理观念 知道感应电动势的概念，能区别磁通量、磁通量的变化和磁通量的变化率，能理解法拉第电磁感应定律并应用于解决实际问题。 2.科学思维 能对影响感应电动势的大小的因素进行分析和科学推理，并转换成物理模型解决问题。 3.科学探究 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 引导学生正确、规范地使用实验器材，学会观察实验现象，进行实验记录，引入 NB 实验室软件培养学生的实验技能，提升学生的探究能力。 4.科学态度与责任 通过实验探究和讨论交流，引入 NB 实验室软件等方式培养学生的科学精神和科学态度，激发学习兴趣。 六、教学重点、难点 【教学重点】 理解法拉第电磁感应定律 【教学难点】 对磁通量变化和磁通量变化率的理解 七、评价设计 1.课堂表现评价：通过教学进程的推进对学生在课堂上的参与度、回答问题的积极性和准确性等方面进行评价并给予适当的鼓励和表扬。 2.实验操作评价：根据学生的实验操作能力、观察能力及实验结果的分析、表述能力等方面进行评价并提出改进建议。 3.问题解决能力的评价：引导学生将理论知识应用于日常的实际问题，并及时给予表扬。 八、教学过程活动设计 环节 名称 教师活动 学生活动 设计意图 时间 新课引入 提问：什么是电磁感应现象？ 提问：产生感应电流的条件是什么？ 答：利用磁场产生电流的现象 答： 闭合导体回路的磁通量发生变化 复习感应电流产生的条件引入新课。 2 分钟 一、感 应电动 势 思考并回答问题。 用类比办法帮助学生理解电磁感应现象中的电 源、感应电动势，便于学生理解和接受。 5 分钟 第 2 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 提问： 比较甲乙两个电路图，有什么异同？ 提问：既然甲图有电流就应该有电源，而电动是是电源的一个重要物理量，那么在电磁感应现象中谁充当电源？ 电动势又是多少呢？ 板书： 一、感应电动势 （1）定义 教师：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 提问：如果电路断开，还有电流吗？ 提问：那还有电动势吗？ 这说明就算甲图电路不闭合，当磁铁插入或拔出线圈时，线圈中仍有感应电动势。 提问：那么产生感应电动势的条件是什么？ 板书： （2）产生条件： ΔΦ ≠ 0 教师引导：穿过电路的磁通量发生变化，电路就有感应电动势，与电路是否闭合无关。 穿过电路的磁通量发生变 化， 电路就有感应电动势。 二、探 究影响 感应电 动势大 小的因 素 提问：感应电动势的大小可能跟什么因素有关呢？感应电动势的大小我们不好测量，可以通过测量哪个物理量来反映感应电动势的大小呢？ 是的，根据闭合电路欧姆定律 I 可知，R一定时，E 越大，I 越大， 指针偏转越大。 探究实验：探究影响感应电动势大小的因素 教师用希沃白板里的 NOBOOK 软件演示操作的过程。 学生猜想：可能跟磁通量等有关 答：根据闭合电路欧姆定律可以通过测电流的方式间接反映感应电动势的大小 感应电动势大小不好测量，引导学生思考，可以测量感应电流大小，通过指针偏转情况即可判断感应电动势大小，从而设置合理表 格，让学生明确探究任务。 引导学生用 NOBOOK 软件可以辅助我们理解实验，探究实验。 15分钟 第 3 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 1.控制条形磁铁插入和拔出的速度相同，改变所用条形磁铁的数量，进行以下实验： 2.所用条形磁铁的数量相同，改变条形磁铁插入或拔出线圈的速度，进行以下实验： 教师进行实验点评并总结实验结论：感应电动势 E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关。 1. 每 4 人为 1 个小组按表格提示进行实验探究，并将实验结果填入表格中。 2. 小组代表分享本组的实验结果 3.小组讨论归纳实验结论： （1）在磁通量变化所用时间相 同 时 ，感应电动势 E 的大小与磁通量的变化量 Δ Φ 有关，Δ Φ越大， E 越大。 （2）在磁通量变化相同 时 ，感应电 动势 E的大小与磁通量变化所用的时间 Δt 有关， Δt 越小，E 越大。 通过学生分组实验提升敢于探 究、敢于发表意见的能力。 三、法 拉第电 磁感应 定律 经过更加精确的实验表明： 1. 内容： 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，称为法拉第电磁感应定律。 2. 公式： E = k E、 t 取国际单位制的单位，则 k=1，则 E 若线圈是多匝的，其感应电动势如何计算？ 相当于多个电源串联，故： E = n n 为线圈匝数注意： 思考并回答问题 通过对实验结论的分析，推导感应电动势的表达式，培养严谨的逻辑思维。 10分钟 第 4 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 （1）若∆t 取一段时间，则 E 为∆t 这段时间内的平均感应电动势，若∆t 趋近于零，则 E 为瞬时感应电动势。 （2）公式中 Δ Φ取绝对值，不涉及正、负，感应电流的方向另行判断。 （3）思考，磁通量的变化通常有哪几种可能，对应的感应电动势表达式是什么呢？ a. 当磁感应强度B 不变，而垂直面积S 发生变化时E 的表达式为？ b. 当 S 不变，而 B 变化时，E 的表达式为？ c. 当 B 和 S 都变化时，E 的表达式为？ 3. 讨论： Φ 、△ Φ 、 Δ Φ/ Δt 之间存在怎样的关系呢？ 提示：类比 v、 Δv 和 Δv/ Δt 例题示范： 设如图中线圈的匝数为 100 匝，假设任何时刻穿过各匝线圈的磁通量都相同。在0.6s 内把磁体的一极插入线圈中，这段时间内穿过每匝线圈的磁通量由0 增加到1.8 × 10-5Wb ，这一过程中线圈产生的感应电动势多大？ 提问 1：这段时间内穿过每匝线圈的磁通量变化量是多少？ 提问 2：应用的规律应该是什么？ 【详解】根据法拉第电磁感应定律，100 匝线圈产生的感应电动势大小为 E = n = 100× V = 3 ×10 -3V 在教师提示下写出感应电动势的三种常见表达式。 学生代表发表见解： Φ、 △ Φ、 Δ Φ/ Δt 三者之间无直接联系 学生当堂练习 当堂练习，巩固知识，学以致用 四、导 体切割 磁感线 时的感 应电动 势 一、情境：匀强磁场中磁感应强度是 B，长为 L 的导体棒ab 以速度v 匀速切割磁感线，求产生的感应电动势： 学生根据提示推导出导体切割磁感线时感应电动势的表达式。 当 V 不垂直于B 时可将速度分解，取垂直分量。 创设情境，便于学生利用所学知识推出动生电动势表达式 6 分钟 第 5 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 提问 1：什么原因引起磁通量变化？B 变？S 变？ 提问 2：磁通量变化等于什么？ 提问 3：感应电动势等于？ 【详解】 回路在时间 Δt 内增大的面积为： ΔS=Lv Δt 穿过回路的磁通量的变化为： Δ Φ=B ΔS=BLv Δt 产生的感应电动势为： 板书： 二、导体切割磁感线时的感应电动势： 1. E=BLv 2. 适用条件：匀强磁场， L ⊥v，B⊥ L （两两垂直） 教师引导学生思考：若导体运动方向跟磁感应强度方向不垂直，如何求解E？ 取速度垂直于 B 方向的分量可得： E = BLv1 = BLvsinθ a.导线运动方向和磁感线平行时，即 θ=0, E=0; b.导线的长度 L 应为有效长度； c.速度v 为平均值（瞬时值）, E 就为平均感应电动势（瞬时感应电动势）. 三、 E = n 和E = BLv的区别？ 1.区别：公式①适用于范围广，一般求出的是平均感应电动势；公式②适用于导体棒切割磁感线，一般求出的是瞬时感应电动势。 2.联系：公式①中的时间趋近于0 时，则 E 为瞬时感应电动势公式②中v 若代表平均速度，则 E 为平均感应电动势 五、课堂小结 （一）感应电动势的概念 （二）法拉第电磁感应定律 （三）导线切割磁感线的感应电动势 学生思考总结本节课的主要内容 课堂小结，帮助学生更好地巩固本节课的主要内容。 2 分钟 第 6 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 九、板书设计 一、感应电动势 1.定义 2.产生条件： ΔΦ ≠ 0 二、法拉第电磁感应定律 1.内容 2.公式：E = n 三、导体切割磁感线时的感应电动势 E = BLv ，适用条件：①匀强磁场；② L 上 v, B 上 L （两两垂直） 十、作业设计 1.地球周围存在磁场，是否能利用地球磁场来发电呢？原因是什么？请通过上网查询等方式查阅资料，了解这一问题的答案。 2.完成课本自我评价的 1，2，3，5 题。 十一、教学反思和改进 本节课学生主要对“感应电动势的大小和磁通量变化率成正比 ”不能很好地理解。对“磁通量 ”“磁通量变化量 ”“磁通量变化率 ”的区别理解不透彻。因此本节课通过用NOBOOK 实验室软件进行演示操作步骤，设置探究实验使学生在快速理解操作，直观了解磁通量变化快慢对感应电动势大小的影响的基础上归纳出法拉第电磁感应定律的内容，重在培养学生对知识的“理解 ”。充分运用类比法，通过初步引导，让学生通过实验对法拉第电磁感应定律中的“磁通量的变化率 ”有更深刻的认识。未来可以在条件允许的情况下，优化实验能进行定量分析，让学生更好地理解。 第 7 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $