最新人教版高中物理选修11第三章《电磁感应现象》 1文档格式.docx
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1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始了“由磁生电”的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。
本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。
（二）进行新课
1、实验观察
（1）闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图4.2-1所示。
演示：
导体左右平动，前后运动、上下运动。
观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中。
如图所示。
学生：
观察实验，记录现象。
表1
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向左
向后平动
不摆动
向左平动
向右
向上平动
向前平动
向下平动
结论：
只有左右平动时，导体棒切割磁感线，有电流产生，前后平动、上下平动，导体棒都不切割磁感线，没有电流产生。
还有哪些情况可以产生感应电流呢？
（2）向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出
如图4.2-2所示。
把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，从线圈中拔出，或静止地放在线圈中。
观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中。
表2
磁铁的运动
N极插入线圈
S极插入线圈
N极停在线圈中
S极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极从线圈中抽出
只有磁铁相对线圈运动时，有电流产生。
磁铁相对线圈静止时，没有电流产生。
（3）模拟法拉第的实验
如图4.2-3所示。
线圈A通过变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面。
观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。
把观察到的现象记录在表3中。
表3
操作
现象
开关闭合瞬间
有电流产生
开关断开瞬间
开关闭合时，滑动变阻器不动
无电流产生
开关闭合时，迅速移动变阻器的滑片
只有当线圈A中电流变化时，线圈B中才有电流产生。
2、分析论证
通过上节课的学习我们就已经知道，“磁生电”是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
试以上面三个演示实验为例，对以上结论进行分析论证。
分组讨论，学生代表发言。
学生甲：
演示实验1中，部分导体切割磁感线，闭合电路所围面积发生变化（磁场不变化），有电流产生；
当导体棒前后、上下平动时，闭合电路所围面积没有发生变化，无电流产生。
学生乙：
演示实验2中，磁体相对线圈运动，线圈内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；
当磁体在线圈中静止时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
（如图4.2-4）
学生丙：
演示实验3中，通、断电瞬间，变阻器滑动片快速移动过程中，线圈A中电流变化，导致线圈B内磁场发生变化，变强或者变弱（线圈面积不变），有电流产生；
当线圈A中电流恒定时，线圈内磁场不变化，无电流产生。
（如图4.2-5）
教师点评：
通过大家的论证，我们得出结论：
“磁生电”的确是一种在变化、运动的过程中才能出现的效应。
3、归纳总结
大家回想一下什么是磁通量？
写出计算公式和它的单位。
说出磁通量的物理意义以及引起磁通量变化的因素。
（1）一个面积为S的平面垂直一个磁感应强度为B的匀强磁场放置，则B与S的乘积叫做穿过这个面的磁通量。
（2）公式：
Ф=B·
S
（3）单位：
韦伯（Wb）1Wb=1T·
1m2=1V·
s
（4）物理意义：
磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。
对于同一个平面，当它跟磁场方向垂直时，磁场越强，穿过它的磁感线条数越多，磁通量就越大。
当它跟磁场方向平行时，没有磁感线穿过它，则磁通量为零。
（5）磁场变化、面积变化都会引起磁通量的变化。
请大家思考以上几个产生感应电流的实例，能否从本质上概括出产生感应电流的条件？
实例1中，部分导体切割磁感线，磁场不变，但电路面积变化，从而穿过电路的磁通量变化，从而产生感应电流；
实例2中，导体插入、拔出线圈，线圈面积不变，但磁场变化，同样导致磁通量变化，从而产生感应电流；
实例3中，通断电的瞬间，滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间，都引起线圈A中电流的变化，最终导致线圈B中磁通量变化，从而产生感应电流。
从这三个实例看见，感应电流产生的条件，应是穿过闭合电路的磁通量变化。
同学们分析、总结得很好，引起感应电流的表面因素很多，但本质的原因是磁通量的变化。
因此，电磁感应现象产生的条件可以概括为：
只要穿过闭合电路的磁通量变化，闭合电路中就有感应电流产生。
（三）课堂总结多媒体辅助教学
打开计算机，演示自制CAI课件，重现探究过程，巩固、升华所学知识，实现从感性认识到理性认识的飞跃。
1、研究背景（从奥斯特发现电流磁效应开始，法拉第受到对称性思考的启发开始探究电磁感应产生的条件……）
2、实验一，部分导体切割磁感线运动（磁场不变，面积变化，产生感应电流）
3、实验二，磁体插入、把出线圈（面积不变、磁场变化，产生感应电流）
4、实验三，模拟法拉第的实验
5、实验总结（总结电磁感应产生的实质，实现从感性认识到理性认识的飞跃）
6、电磁感应现象遵守能量守恒（知识拓展）
7、典型例题（学以致用，巩固升华）
点评：
电脑模拟，形象直观，巩固升华。
★课余作业
1、学习兴趣小组课下按照课本第8页“做一做”栏目描述的实验《摇绳能发电吗？
》，并对实验结果进行讨论，写出实验报告，各小组互相交流、讨论。
2、书面完成P8“问题与练习”第5、6、7题；
思考并回答第1、2、3、4题。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；
亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
附：
备课资料袋
（一）实例探究
☆关于磁通量的计算
【例1】如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有一面积为S的矩形线圈abcd，垂直于磁场方向放置，现使线圈以ab边为轴转180°
，求此过程磁通量的变化？
错解：
初态
，末态
，故
。
错解分析：
错解中忽略了磁通量的正、负。
正确解法：
初态中
，末态
，故
。
☆☆关于电磁感应现象产生的条件
【例2】在图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是（）
解析：
产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，引起磁通量变化的原因有：
（1）磁感应强度B发生变化
（2）线圈的面积S发生变化；
（3）磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
对于A选项因为线圈平面平行于磁感线，在以
为轴转动过程中，线圈平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零；
B选项中，线框平面也与磁感线平行，磁通量为零，竖直向上运动过程中，线框平面始终与磁感线平行，磁通量始终为零，故无感应电流产生；
C选项中，线框边与磁感线平行，与B选项同，故无感应电流产生；
D选项随着线框的转动，B与S都不变，B又垂直于S，所以
始终不变，故D不对；
而E选项，图示状态
，转过90°
时
，因此产生感应电流。
F选项螺线管内通入交流电，电流大小方向在变，因此磁场强弱、方向也在变，所以穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流。
答案：
EF
【例3】
（综合性思维点拨）如图（甲）所示，有一通电直导线MN水平放置，通入向右的电流I，另有一闭合线圈P位于导线正下方且与导线位于同一竖直平面，正竖直向上运动。
问在线圈P到达MN上方的过程中，穿过P的磁通量是如何变化的？
在何位置时P中会产生感应电流？
解：
根据直流电流磁场特点，靠近导线处磁场强，远离导线处磁场弱。
把线圈P从MN下方运动到上方过程中的几个特殊位置如图（乙）所示，可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加，Ⅱ→Ⅲ磁通量减小，Ⅲ→Ⅳ磁通量增加，Ⅳ→Ⅴ磁通量减小，所以整个过程磁通量变化经历了增加→减小→增加→减小，所以在整个过程中P中都会有感应电流产生。
☆☆☆关于电磁感应现象的实际应用
【例4】如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图。
铁芯上有两个线圈A和B。
线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路。
在断开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，因而不能使触头C（连接工作电路）立即离开，过一段时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的。
试说明这种继电器的原理。
线圈A与电源连接，线圈A中有恒定电流，产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流。
断开开关S时，线圈A中电流迅速减减小为零，穿过线圈B的磁通量也迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，由于感应电流的磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开；
经过一小段时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，当弹簧E的作用力比磁场力大时，才将衔铁D拉起，触头C离开。
这是一道解释型论述题，关键是分析清楚题中有哪些过程及过程与过程间有哪些联系，分析清楚从现象的产生、发展、到结果，引起了哪几个物理量的变化以及怎样变化。
本题中当S闭合时，线圈A的磁场对衔铁D的吸引，使工作电路正常工作。
断开S时，线圈B中的感应电流的磁场，继续对衔铁D发生吸引力作用，但作用力逐渐减小直至弹簧将衔铁拉起，工作电路断开。
电磁感应现象与生活、生产、联系非常紧密，解答这种题的关键是从实际问题中提炼出我们所学过的物理模型，然后按相应方法求解。
（二）巩固练习
1.关于磁通量、磁通密度、磁感应强度，下列说法正确的是（）
A．磁感应强度越大的地方，磁通量越大
B．穿过某线圈的磁通量为零时，由B=
可知磁通密度为零
C．磁通密度越大，磁感应强度越大
D．磁感应强度在数值上等于1m2的面积上穿过的最大磁通量
B答案中“磁通量为零”的原因可能是磁感应强度（磁通密度）为零，也可能是线圈平面与磁感应强度平行。
CD
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（）
A．Wb/m2 B．N/A·
m
C．kg/A·
s2 D．kg/C·
m
物理量间的公式关系，不仅代表数值关系，同时也代表单位。
ABC
3.关于感应电流，下列说法中正确的是（）
A．只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流
B．只要闭合导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流
C．若闭合电路的一部分导体不做切割磁感线运动，闭合电路中一定没有感应电流
D．当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流
D
4.在一长直导线中通以如图所示的恒定电流时，套在长直导线上的闭合线环（环面与导线垂直，长直导线通过环的中心），当发生以下变化时，肯定不能产生感应电流的是（）
A．保持电流不变，使导线环上下移动
B．保持导线环不变，使长直导线中的电流增大或减小
C．保持电流不变，使导线在竖直平面内顺时针（或逆时针）转动
D．保持电流不变，环在与导线垂直的水平面内左右水平移动
画出电流周围的磁感线分布情况。
ABCD
5.如图所示，环形金属软弹簧，套在条形磁铁的中心位置。
若将弹簧沿半径向外拉，使其面积增大，则穿过弹簧所包围面积的磁通量将（）
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定如何变化
弹簧所包围的面积内既有条形磁铁的内部向左的磁感线，又有条形磁铁外部向右的磁感线，因此，磁通量为向左与向右的磁感线条数之差.因为磁感线是闭合的，所以条形磁铁内部磁感线条数与外部总的磁感线条数相等，显然，环的面积越大，返回的磁感线条数越多，因此，磁通量减小。
B
6.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；
流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；
降落伞在空中匀速下降；
条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。
上述不同现象中所包含的相同的物理过程
A．物体克服阻力做功
B．物体的动能转化为其他形式的能量
C．物体的势能转化为其他形式的能量
D．物体的机械能转化为其他形式的能量
都是宏观的机械运动对应的能量形式——机械能的减少，相应转化为其他形式能（如内能、电能）。
能的转化过程也就是做功的过程。
AD
7.在无线电技术中，常有这样的要求：
有两个线圈，要使一个线圈中有电流变化时，对另一个线圈几乎没有影响。
图16-1-9中，最能符合这样要求的一幅图是（）
解析：
线圈有电流通过时产生磁场，对其他线圈有无影响实质是是否引起电磁感应现象——即看穿过邻近线圈的磁通量有无变化.通过分析知D图中一个线圈产生的磁场很少穿过另一个线圈，因而是最符合要求的。
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