人教版高中物理选修32教案文档格式.docx
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二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象
教师活动：
引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。
（1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？
法拉第持怎样的观点？
（2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？
法拉第面对失败是怎样做的？
（3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？
（4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的？
之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？
（5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么？
谈谈自己的体会。
三、科学的足迹
1、科学家的启迪教材P4
2、伟大的科学家法拉第教材
四、实例探究
【例1】发电的基本原理是电磁感应。
发现电磁感应现象的科学家是（C）
A．安培B．赫兹C．法拉第D．麦克斯韦
【例2】发现电流磁效应现象的科学家是__奥斯特__，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是_安培_，发现电磁感应现象的科学家是_法拉第_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_库仑_。
【例3】下列现象中属于电磁感应现象的是（B）
A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合电路中产生电流
C．插在通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场
五、学生的思考：
1、我们可以通过哪些实验与现象来说明（证实）磁现象与电现象有联系
2、如何让磁生成电？
4.2、探究电磁感应的产生条件
1．知道产生感应电流的条件。
2．会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法
渗透物理学方法的教育，通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
教学重点：
通过实验观察和实验探究，理解感应电流的产生条件。
教学难点：
感应电流的产生条件。
实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
条形磁铁（两个），导体棒，示教电流表，线圈（粗、细各一个），学生电源，开关，滑动变阻器，导线若干，
一、基本知识
（一）知识准备
①磁通量
定义：
公式：
=BS单位：
符号：
推导：
B=/S，磁感应强度又叫磁通密度，用Wb/m2表示B的单位；
计算：
当B与S垂直时，或当B与S不垂直时，的计算
②初中知识回顾：
当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。
电磁感应现象：
由磁产生电的现象
（二）新课讲解
1、实验一：
闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线，教材P6图4.2-1
探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.
实验二：
向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P6图4.2-2
探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系
2、模仿法拉第的实验：
通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出，或改变线圈中电流的大小（改变滑线变阻器的滑片位置），教材P7图4.2-3
探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系
3、分析论证：
实验一：
磁场强度不发生变化，但闭合线圈的面积发生变化；
①磁铁插入线圈时，线圈的面积不变，但磁场由弱变强；
②磁铁从线圈中抽出时，线圈的面积也不改变，磁场由强变弱；
实验三：
①通电线圈插入大线圈时，大线圈的面积不变，但磁场由弱变强；
②通电线圈从大线圈中抽出时，大线圈的面积也不改变，但磁场由强变弱；
③当迅速移动滑线变阻器的滑片，小线圈中的电流迅速变化，电流产生的磁场也随之而变化，而大线圈的面积不发生变化，但穿过线圈的磁场强度发生了变化。
4、归纳总结：
在几种实验中，有的磁感应强度没有发生变化，面积发生了变化；
而又有的线圈的面积没有变化，但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。
其共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。
磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。
结论：
只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。
5、课堂总结：
1、产生感应电流的条件：
①电路闭合；
②穿过闭合电路的磁通量发生改变
2、电磁感应现象：
利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
3、感应电流：
由磁场产生的电流叫感应电流
6、例题分析
例1、右图哪些回路中比会产生感应电流
例2、如图，要使电流计G发生偏转可采用的方法是
A、K闭合或断开的瞬间B、K闭合，P上下滑动
C、在A中插入铁芯D、在B中插入铁芯
7、练习与作业
1、关于电磁感应，下列说法中正确的是
A导体相对磁场运动，导体内一定会产生感应电流
B导体做切割磁感线的运动，导体内一定会产生感应电流
C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动，电路中一定会产生感应电流
D穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定会产生感应电流
2、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流
A线圈沿自身所在的平面做匀速运动
B线圈沿自身所在的平面做加速直线运动
C线圈绕任意一条直径做匀速转动
D线圈绕任意一条直径做变速转动
3、如图，开始时距形线圈平面与磁场垂直，且一半在匀强磁场外，另一半在匀强磁场内，若要使线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是
A以ab为轴转动
B以oo/为轴转动
C以ad为轴转动（转过的角度小于600）
D以bc为轴转动（转过的角度小于600）
4、如图，距形线圈abcd绕oo/轴在匀强磁场中匀速转动，下列说法中正确的是
A线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小
B线圈从图示位置转过90的过程中，穿过线圈的磁通量不断增大
C线圈从图示位置转过180的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化
D线圈从图示位置转过360的过程中，穿过线圈的磁通量没有发生变化
6、在无限长直线电流的磁场中，有一闭合的金属线框abcd，线框平面与直导线ef在同一平面内（如图），当线框做下列哪种运动时，线框中能产生感应电流
A、水平向左运动B、竖直向下平动
C、垂直纸面向外平动D、绕bc边转动
4.3法拉第电磁感应定律
1．知道什么叫感应电动势。
2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、E=△Φ/△t。
3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4．知道E=BLvsinθ如何推得。
5．会用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解决问题。
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。
1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。
法拉第电磁感应定律。
平均电动势与瞬时电动势区别。
演示法、归纳法、类比法
多媒体电脑、投影仪、投影片。
1、感应电动势
产生感应电流的条件：
线路闭合，闭合回路中磁通量发生变化。
感应电动势：
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
产生条件：
回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合
与什么因素有关：
穿过线圈的磁通量的变化快慢（/t）有关（由前提节的实验分析可得）
注意：
磁通量的大小;
磁通量的变化;
磁通量的变化快慢（/t）的区分
2、法拉第电磁感应定律
内容：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。
单匝线圈：
E=/t
多匝线圈：
E=n/t
适用范围：
普遍适用
3、导线切割磁感线时产生的感应电动势
计算公式：
E=BLvsin。
—导线的运动方向与磁感线的夹角。
推导方法：
条件：
导线的运动方向与导线本身垂直
匀强磁场，导线切割磁感线
单位：
1V=1T1m1m/s=1Wb/s
4、反电动势
电动机转动时，线圈中也会产生感应电动势，感应电动势总要削弱电源电动势的作用，我们就把感应电动势称为反电动势；
其作用是阻碍线圈的转动。
教材P12。
电动机在使用时的注意点：
二、例题分析
例1、如图，导体平行磁感线运动，试求产生的感应电动势的大小（速度与磁场的夹角，导线长度为L）
例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金属环相连,金属环内部充满垂直纸面向里的匀强磁场.试求:
B/t等于多少?
例3、如右图,无限长金属三角形导轨COD上放一根无限长金属导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体,电阻率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的
A感应电动势保持不变B感应电动流保持不变
C感应电动势逐渐增大D感应电动流逐渐增大
三、练习与作业
1、如右图，平行放置的金属导轨M、N之间的距离为L；
一金属杆长为2L，一端以转轴o/固定在导轨N上，并与M无摩擦接触，杆从垂直于导轨的位置，在导轨平面内以角速度顺时针匀速转动至另一端o/脱离导轨M。
若两导挥间是一磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，不计一切电阻，则在上述整个转动过程中
A、金属杆两端的电压不断增大
B、o/端的电势总是高于o端的电势
C、两导轨间的最大电压是2BL2
D、两导轨间的平均电压是271/2BL2/2
2、如右图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，一直角边长度为a，电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直于斜边方向在纸面内运动，磁场与纸面垂直，则导线框的斜边产生的感应电动势为，导线框中的感应电流强度为。
3、如左图，一边长为a，电阻为R的正方形导线框，以恒定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，磁感应强度为B，MN与线框的边成45角，则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值等于
4、如图，长为L的金属杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中，沿逆时针方向绕o点在纸面内匀速转动，若角速度为，则杆两端a、b和o间的电势差Uao=以及Ubo=
5、半径为10cm、电阻为0.2的闭合金属圆环放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环所在平面，当磁感应强度为B从零开始随时间t成正比增加时，环中感应电流为0.1A。
试写出B与t的关系式（B、t的单位分别取T、s）
6、如图，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，感应强度为B。
一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，试求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电量。
4.4楞次定律
1．掌握楞次定律的内容，能运用楞次定律判断感应电流方向。
2．培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。
3．能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向
4．掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。
1．通过实践活动，观察得到的实验现象，再通过分析论证，归纳总结得出结论。
2．通过应用楞次定律判断感应电流的方向，培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。
在本节课的学习中，同学们直接参与物理规律的发现过程，体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受，并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。
1．楞次定律的获得及理解。
2．应用楞次定律判断感应电流的方向。
3．利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。
楞次定律的理解及实际应用。
发现法，讲练结合法
干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。
1．实验．
（1）选旧干电池用试触的方法查明电流方向与电流表指针偏转方向的关系．
明确：
对电流表而言，电流从哪个接线柱流入，指针向哪边偏转．
（2）闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况．
a．磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动．
b．导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向．
根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向．
感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系．感应电流的方向可以用右手定则加以判定．
右手定则：
伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向．
（3）闭合电路的磁通量发生变化的情况：
实线箭头表示原磁场方向，虚线箭头表示感应电流磁场方向．
分析：
（甲）图：
当把条形磁铁N极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．
（乙）图：
当把条形磁铁N极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同．
（丙）图：
当把条形磁铁S极插入线圈中时，穿过线圈的磁通量增加，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反．
（丁）图：
当条形磁铁S极拔出线圈中时，穿过线圈的磁通量减少，由实验可知，这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同．
通过上述实验，引导学生认识到：
凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；
凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少．在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化．
2、实验结论：
楞次定律--感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．
说明：
对“阻碍”二字应正确理解．“阻碍”不是“阻止”，而只是延缓了原磁通的变化，电路中的磁通量还是在变化的．例如：
当原磁通量增加时，虽有感应电流的磁场的阻碍，磁通量还是在增加，只是增加的慢一点而已．实质上，楞次定律中的“阻碍”二字，指的是“反抗着产生感应电流的那个原因．”
3、应用楞次定律判定感应电流的步骤（四步走）．
（1）明确原磁场的方向；
（2）明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；
（3）根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向；
（4）利用安培定则判定感应电流的方向．
4、推论：
当导线切割磁感线时可用右手定则来判定，即大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导线的运动方向，则四指的指向为感应电流的方向
例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图，导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。
欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是
A、匀速向右运动B、加速向右运动
C、减速向右运动D、加速向左运动
例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直向下，磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力，a、b两端落到地面的次序是
A、a先于bB、b先于a
C、a、b同时落地D、无法判定
例3、如图，电容器PQ的电容为10F，垂直于回路的磁场的磁感应强度以510-3T/s的变化率均匀增加，回路面积为10-2m2。
则PQ两极电势差的绝对值为V。
P极所带电荷的种类为，带电量为C。
1、一根沿东西方向的水平导线，在赤道上空自由落下的过程中，导线上各点的电势
A、东端最高B、西端最高C、中点最高D、各点一样高
2、如右图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中
A、线圈中将产生abcd方向的感应电流
B、线圈中将产生adcb方向的感应电流
C、线圈中将产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb
D、线圈中无感应电流
3、如右图，一均匀的扁平条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合。
为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应是
A、N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动
B、S极向纸内，N极向纸外，使磁铁绕O点转动
C、使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针转动
D、使磁铁在线圈平面内绕O逆时针转动
4、如右图，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合距形导线框，E是电源，当滑线变阻器R的滑片P自左向右滑行时，线框ab将
A、保持静止不动B、沿逆时针方向转动
C、沿顺时针方向转动
D、发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向。
4.5感生电动势和动生电动势
1．知道感生电场。
2．知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的兴趣。
通过对相应物理学史的了解，培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
感生电动势与动生电动势的概念。
对感生电动势与动生电动势实质的理解。
讨论法，讲练结合法
多媒体课件
教学活动
（一）引入新课
什么是电源？
什么是电动势？
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么W与q的比值W/q，叫做电源的电动势。
用E表示电动势，则：
E=w/q
在电磁感应现象中，要产生电流，必须有感应电动势。
这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色呢？
下面我们就来学习相关的知识。
（二）进行新课
1、感应电场与感生电动势
投影教材图4.5-1，穿过闭会回路的磁场增强，在回路中产生感应电流。
是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？
英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时在空间激发出一种电场，这种电场对自由电荷产生了力的作用，使自由电荷运动起来，形成了电流，或者说产生了电动势。
这种由于磁场的变化而激发的电场叫感生电场。
感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。
由感生电场产生的感应电动势，叫做感生电动势。
例题：
教材P22，例题分析
2、洛伦兹力与动生电动势
（投影）教材P23的〈思考与讨论〉
1．导体中自由电荷（正电荷）具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
2．自由电荷不会一直运动下去。
因为C、D两端聚集电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
3．C端电势高。
4．导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当于一个电源，这时非静电力与洛伦兹力有关。
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
如图所示，导体棒运动过程中产生感应电流，试分析电路中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用，安培力的方向与运动方向相反，阻碍导体棒的运动，导体棒要克服安培力做功，将机械能转化为电能。
（四）实例探究
【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（AC）
A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
【例2】如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说法中正确的是（AB）
A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势
B．动生电动势的产生与洛仑兹力有关
C．动生电动势的产生与电场力有关
D．动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
【例3】如图所示，两根相距为L的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆ab、cd质量均为m，电阻均为R，若要使cd静止不动，则ab杆应向上运动，速度大小为_2mgR/B2L2_，作用于ab杆上的外力大小为_2mg_
巩固练习
1．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将（B）
A．不变B．增加C．减少D．以上情况都可能
2．穿过一个电阻为lΩ的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb，则（BD）
A．线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V
B．线圈中的感应电动势一定是2V
C．线圈中的感应电流一定是每秒减少2A
D．线圈中的感应电流一定是2A
3．在匀强磁场中，ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度v1、v2滑动，如图所示，下列情况中，能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是（C）
A．v1＝v2，方向都向右B．v1＝v2，方向都向左
C．v1>
v2，v1向右，v2向左D．v1>
v2，v1向左，v2向右
4．如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：
（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；
（4V）
（2）a、b两点间电压Uab（2.4A）
5．如图所示，在物理实验中，常用“冲击式电流计”来测定通过
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