劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)與探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件-教案

第四章電磁感應(yīng)1/40課標(biāo)領(lǐng)航本章以電場及磁場等知識為基礎(chǔ)，經(jīng)過試驗(yàn)總結(jié)了產(chǎn)生感應(yīng)電流條件和判斷感應(yīng)電流方向普通方法——楞次定律，給出了確定感應(yīng)電動勢大小普通規(guī)律——法拉第電磁感應(yīng)定律.楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是處理電磁感應(yīng)問題主要依據(jù).感生電動勢和動生電動勢使我們認(rèn)識到磁生電本質(zhì)，互感和自感及渦流則是幾個(gè)特殊電磁感應(yīng)現(xiàn)象.2/40課標(biāo)領(lǐng)航電磁感應(yīng)規(guī)律——楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用是中學(xué)物理主干知識之一，是歷年高考必考內(nèi)容.考查頻率較高知識點(diǎn)有感應(yīng)電流產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向判定及導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢計(jì)算，且以電磁學(xué)和電路綜合型題目較多.另外，自感現(xiàn)象及相關(guān)圖象問題，也常出現(xiàn)在考題中.3/40課標(biāo)領(lǐng)航所以，在本章學(xué)習(xí)中應(yīng)了解并熟記產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流條件，會靈活地利用楞次定律判斷各種情況下感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流方向，能準(zhǔn)確地計(jì)算各種情況下感應(yīng)電動勢大小，并能熟練地利用題中圖象處理相關(guān)電磁感應(yīng)問題或用圖象表示電磁感應(yīng)現(xiàn)象中對應(yīng)物理量改變規(guī)律.4/40第一節(jié)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)第二節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件5/40課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解電磁相關(guān)物理學(xué)史及電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)覺過程，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流．2．明確感應(yīng)電流產(chǎn)生條件試驗(yàn)探究過程，知道發(fā)覺“磁生電”意義和價(jià)值．3．了解感應(yīng)電流產(chǎn)生條件，并能應(yīng)用這一條件分析和處理實(shí)際問題．4．了解磁通量概念，掌握其計(jì)算方法，會分析判斷經(jīng)過電路磁通量改變情況．6/40課標(biāo)定位重點(diǎn)難點(diǎn)：1.設(shè)計(jì)探究“磁生電”試驗(yàn)方案．2．了解產(chǎn)生感應(yīng)電流條件．3．判斷磁通量改變及計(jì)算．易錯(cuò)問題：1.不能正確確定磁通量改變．2．錯(cuò)誤地認(rèn)為切割磁感線就能產(chǎn)生感應(yīng)電流．

7/40一、電磁感應(yīng)探索歷程1．奧斯特“電生磁”1820年，丹麥物理學(xué)家

發(fā)覺了電流磁效應(yīng)．2．法拉第“磁生電”1831年，英國物理學(xué)家

發(fā)覺了電磁感應(yīng)現(xiàn)象．基礎(chǔ)知識梳理奧斯特法拉第8/40二、探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件1．試驗(yàn)探究探究1：導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動是否產(chǎn)生電流圖4－1－19/40如圖4－1－1所表示，將導(dǎo)軌、可移動導(dǎo)體AB放置在磁場中，并和電流計(jì)組成閉合回路，把試驗(yàn)現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)在下表中.試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)導(dǎo)體棒靜止

導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動

導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動

無有無10/40探究2：磁鐵在螺線管中運(yùn)動是否產(chǎn)生電流如圖4－1－2所表示，將螺線管與電流計(jì)組成閉合回路，把條形磁鐵插入或拔出螺線管，試驗(yàn)現(xiàn)象以下：圖4－1－211/40試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有沒有電流)N極插入線圈

S極插入線圈

N極停在線圈中

S極停在線圈中

N極從線圈中抽出

S極從線圈中抽出

有無有有有無12/40探究3：模擬法拉第試驗(yàn)如圖4－1－3所表示，線圈A經(jīng)過變阻器和開關(guān)連接到電源上，線圈B兩端連到電流表上，把線圈A裝在線圈B里面，試驗(yàn)現(xiàn)象以下：

圖4－1－313/40試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有沒有電流)開關(guān)閉合

開關(guān)斷開

開關(guān)閉合時(shí)，滑動變阻器不動

開關(guān)閉合時(shí)，快速移動滑動變阻器滑片

有有有無14/402.分析論證探究試驗(yàn)1中，磁場強(qiáng)弱不變，不過導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動使閉合電路包圍面積在

．探究試驗(yàn)2中，將磁鐵插入或抽出時(shí)，線圈中磁場發(fā)生

．改變改變15/40探究試驗(yàn)3中，將開關(guān)閉合或斷開及改變滑動變阻器滑片位置，使A中電流改變時(shí)，電流產(chǎn)生磁場也在

，經(jīng)過B線圈磁場強(qiáng)弱也在

．3．試驗(yàn)結(jié)論只要穿過

電路磁通量

，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生．改變改變閉合發(fā)生改變16/40一、磁通量及改變量計(jì)算1．磁通量計(jì)算(1)B與S垂直時(shí)：Φ＝B·S.B指勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為線圈面積．(2)B與S不垂直時(shí)：Φ＝B·S⊥.S⊥為線圈在垂直磁場方向上有效面積，在應(yīng)用時(shí)可將S分解到與B垂直方向上，如圖4－1－4所表示，Φ＝B·Ssinθ.關(guān)鍵關(guān)鍵點(diǎn)突破17/40圖4－1－4(3)磁通量是有正、負(fù)標(biāo)量．當(dāng)磁感線從線圈平面不一樣側(cè)穿過時(shí)，磁通量分別取正號、負(fù)號，總磁通量為二者代數(shù)和．18/40(4)多匝線圈磁通量問題：磁通量與線圈匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)影響．同理，磁通量改變量ΔΦ＝Φ2－Φ1也不受線圈匝數(shù)影響．所以，直接用公式求Φ、ΔΦ時(shí)，無須去考慮線圈匝數(shù)n.19/40B與S垂直時(shí)，在Φ＝B·S中，S為線圈在B中有效面積．如圖4－1－5，若閉合電路abcd和ABCD所在平面均與勻強(qiáng)磁場B垂直，面積分別為S1和S2，且S1>S2，但磁場區(qū)域恰好只有ABCD那么大，穿過S1和S2磁通量是相同，所以，Φ＝B·S中S應(yīng)是指閉合回路中包含磁場那部分“有效面積”．尤其提醒圖4－1－520/402．磁通量改變計(jì)算(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，有效面積S改變時(shí)，則ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B·ΔS.(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B改變，磁感線穿過有效面積S不變時(shí)，則穿過回路磁通量改變量是ΔΦ＝Φ1－Φ0＝ΔB·S.(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和回路面積S同時(shí)改變時(shí)，則ΔΦ＝Φ1－Φ0＝B1S1－B0S0，而不等于ΔB·ΔS.21/40二、怎樣判斷感應(yīng)電流有沒有？1．感應(yīng)電流產(chǎn)生必要條件(1)電路必須是閉合電路．(2)穿過回路磁通量發(fā)生改變．22/402．分析是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是分析穿過閉合電路磁通量是否改變，使穿過閉合電路磁通量發(fā)生改變，大致有以下幾個(gè)情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，閉合電路有效面積S發(fā)生改變．(2)閉合電路有效面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生改變．(3)閉合電路有效面積及磁感應(yīng)強(qiáng)度B均改變．23/40當(dāng)閉合電路部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，并非一定產(chǎn)生感應(yīng)電流，電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，取決于穿過回路磁通量是否改變．尤其提醒24/40在圖4－1－6中，若回路面積從S0＝8m2變到St＝18m2，磁感應(yīng)強(qiáng)度B同時(shí)從B0＝0.1T方向垂直紙面向里變到Bt＝0.8T方向垂直紙面向外，則回路中磁通量改變量為(

)課堂互動講練類型一物體能否看做質(zhì)點(diǎn)判斷例1圖4－1－625/40A．7Wb

B．13.6WbC．15.2WbD．20.6Wb【解析】因?yàn)锽、S都改變．所以可用以后磁通量減去原來磁通量．取以后磁通量為正．26/40ΔΦ＝Φt－Φ0＝BtSt－(－B0S0)＝0.8×18Wb－(－0.1×8)Wb＝15.2Wb，故C對．【答案】

C【點(diǎn)評】

(1)B、S均改變時(shí)，不能用ΔΦ＝ΔB·ΔS計(jì)算．(2)磁通量是有正、負(fù)標(biāo)量．27/401．如圖4－1－7所表示，P為一個(gè)閉合金屬彈簧圓圈，在它中間插有一根條形磁鐵．現(xiàn)用力從四面拉彈簧圓圈，使圓圈面積增大，則穿過彈簧圓圈磁通量將怎樣改變？變式訓(xùn)練圖4－1－728/40解析：條形磁鐵磁感線分布如圖所表示(從上向下看)．磁通量是穿過一個(gè)面磁感線多少，因?yàn)檫M(jìn)去和出來磁感線要抵消一部分，當(dāng)彈簧圓圈面積擴(kuò)大時(shí)，進(jìn)去磁感線條數(shù)增加，而出來磁感線條數(shù)是一定，故穿過這個(gè)彈簧圓圈磁通量減?。鸢福簻p小29/40有一正方形閉合線圈，在足夠大勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動．圖4－1－8中能產(chǎn)生感應(yīng)電流是(

)類型二感應(yīng)電流有沒有判斷例2圖4－1－830/40【解析】

B、C、D中線圈均在切割磁感線，A中線圈不切割磁感線，所以A中線圈沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生．即使切割了磁感線，也不能確保就能產(chǎn)生感應(yīng)電流，比如B和C中線圈豎直邊切割了磁感線，但閉合線圈磁通量沒有發(fā)生改變，故B、C中線圈也沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生．31/40【答案】

D【點(diǎn)評】導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動，并不一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生．判斷有沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，還得看閉合回路磁通量是否發(fā)生改變．32/402.如圖4－1－9所表示，開始時(shí)矩形線圈與磁場垂直，且二分之一在勻強(qiáng)磁場中，另二分之一在勻強(qiáng)磁場外，若要線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，以下方法中可行是(

)變式訓(xùn)練圖4－1－933/40A．將線圈向左平移一小段距離B．將線圈向上平移C．以ab為軸轉(zhuǎn)動(小于60°)D．以ad為軸轉(zhuǎn)動(小于90°)解析：選ACD.將線圈左右移動，使線圈中存在勻強(qiáng)磁場面積發(fā)生改變，故有感應(yīng)電流產(chǎn)生．上下平移線圈時(shí)，B與S均未發(fā)生改變，故無感應(yīng)電流產(chǎn)生．若以ab為軸轉(zhuǎn)動，B與S夾角發(fā)生改變．一樣以ad為軸轉(zhuǎn)動時(shí)，B與S夾角發(fā)生改變引發(fā)磁通量改變．故選ACD.34/40麥克風(fēng)是慣用一個(gè)電子設(shè)備，它內(nèi)部是一個(gè)小型傳感器，把聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號．它種類比較多，如圖4－1－10所表示為動圈式話筒簡圖，它工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小金屬線圈，該線圈處于柱形永磁體輻射狀磁場中，當(dāng)聲音使膜片振動時(shí)，就能將聲音信號轉(zhuǎn)變成電信號，以下說法正確是(

)類型三電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用例335/40A．該傳感器是依據(jù)電流磁效應(yīng)工作B．該傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作C．膜片振動時(shí)，線圈內(nèi)不會產(chǎn)生感應(yīng)電流D．膜片振動時(shí)，線圈內(nèi)會產(chǎn)生感應(yīng)電流圖4－1－1036/40【解析】當(dāng)聲音使膜片