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高中物理电磁感应教案

发表时间:2020-11-25

探究电磁感应的产生条件学案和课件及同步练习题。

俗话说,凡事预则立,不预则废。作为教师就要早早地准备好适合的教案课件。教案可以让学生更好地进入课堂环境中来,减轻教师们在教学时的教学压力。优秀有创意的教案要怎样写呢?急您所急,小编为朋友们了收集和编辑了“探究电磁感应的产生条件学案和课件及同步练习题”,相信您能找到对自己有用的内容。

第二节:探究电磁感应的产生条件学案
【学习目标】:
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。
3.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
4.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。
【学习重点】:通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
【学习难点】:感应电流的产生条件。
【学习方法】:实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
【实验器具】: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,
【学习过程】:
(一)复习磁通量(φ)的概念:
什么叫磁通量?它是如何定义的?公式是怎样的?通常情况下如何表示?
(1)定义:,用表示。磁通量就是表示穿过这个面的。
(2)公式:
(3)单位:1wb=Tm2
(二)引入新课
“科学技术是第一生产力。”在漫漫的人类历史长河中,随着科学技术的进步,一些重大发现和发明的问世,极大地解放了生产力,推动了人类社会的发展,特别是我们刚刚跨过的二十世纪,更是科学技术飞速发展的时期。经济建设离不开能源,人类发明也离不开能源,而最好的能源是电能,可以说人类离不开电。饮水思源,我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
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。
(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。
观察实验,记录现象。

表1
导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向
向右平动向后平动
向左平动向上平动
向前平动向下平动
结论:
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
演示: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。
观察实验,记录现象。
表2
磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向
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
结论:
(3)模拟法拉第的实验
演示: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。
观察实验,记录现象。表3
操作现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片
结论:
2、分析论证
分组讨论,学生代表发言。
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。
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)
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)
3、归纳总结
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?

教师点拨: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:。
4、电磁感应中的能量转化
电有电场能,磁有磁场能,电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢?
[分析]实验一、消耗机械能---电能发电机实验三、电能由a螺线管转移到b螺线管变压器
结论:。
【课堂练习】:
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
2.下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是?()
A.Wb/m2B.N/Am?
C.kg/As2D.kg/Cm
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
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
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
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

【学生作业】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。
【学习札记】

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探究电磁感应的产生条件


作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,教师要准备好教案,这是教师的任务之一。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助教师能够更轻松的上课教学。教案的内容具体要怎样写呢?以下是小编为大家精心整理的“探究电磁感应的产生条件”,供大家借鉴和使用,希望大家分享!

选修3-2第四章电磁感应
第2节《探究电磁感应的产生条件》
课前预习学案
一、预习目标
复习初中“闭合电路的部分导体切割磁感线”实验,预习课本P5实验观察部分;初步把握实验原理、目的要求、材料用具和方法步骤。
二、预习内容
1.初中“闭合电路的部分导体切割磁感线”实验
(1)初中这个实验中导体棒是如何切割磁感线的?
(2)这个实验,闭合电路中产生感应电流的条件是?
2.预习课本P5实验观察部分
(1)电路中用了哪些器材?
(2)它们是怎么连接在一起的?
(3)图4.2-2中的大线圈和图4.2-3中B线圈的接线柱可以调换顺序吗?
三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容
课内探究学案
一、学习目标
1.知识和技能
(1)知道什么是电磁感应现象。
(2)能根据实验事实归纳产生感应电流的条件。
(3)会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
(4)能说出电磁感应现象中的能量转化特点。
2.过程和方法
(1)体会科学探索的过程特征,领悟科学思维方法。
(2)通过实验探究,归纳概括出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察、操作、探究、概括能力。
3.情感、态度和价值观
(1)通过本节课的学习,激发学生的求知欲望,培养他们严谨的科学态度。
(2)介绍法拉第不怕困难,顽强奋战十年,终于发现了电磁感应现象,感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神。
(3)通过对物理学中简洁美的介绍赏析,培养学生欣赏物理学中美的情怀。
二、学习过程
提出问题1.在初中,我们就初步学习和认识了电磁感应。
请问:什么叫电磁感应现象?
2.你知道电磁感应现象在生产和生活中有哪些应用?
探究一:闭合电路的部分导体切割磁感线
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4.2-5所示。

导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向
向右平动向后平动
向左平动向上平动
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。
探究二:还有哪些情况可以产生感应电流

表2
磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向
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
结论: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。
表3
操作现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片
结论:
三、反思总结
分析论证得出结论
四、当堂检测:
1、如图4-2-6,竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流,有一矩形线框abcd与导线在同一平面内,在下列情况中线圈产生感应电流的是()
A、导线中电流强度变大B、线框向右平动
C、线框向下平动D、线框以ab边为轴转动
E、线框以直导线ef为轴转动
2、下列关于产生感应电流的说法中,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产生
B、只要闭合导线做切割磁感线的运动,导线中就一定有感应电流
C、闭合电路的一部分导体,若不做切割磁感线运动,则闭合电路中就一定没有感应电流
D、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中就一定有感应电流
3、如图4-2-7所示,一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线在同一平面,且处于两直导线的中央,则线框中有感应电流的是()
A、两电流同向且不断增大B、两电流同向且不断减小
C、两电流反向且不断增大D、两电流反向且不断减小
4、如图4-2-8所示,导线ab和cd互相平行,则在下列情况中导线cd中无电流的是()A、电键S闭合或断开的瞬间
B、电键S是闭合的,但滑动触头向左滑
C、电键S是闭合的,但滑动触头向右滑
D、电键S始终闭合,滑动触头不动
5、如图4-2-9所示,范围很大的匀强磁场平行于OXY平面,线圈处在OXY平面中,要使线圈中产生感应电流,其运动方式可以是()
A、沿OX轴匀速平动B、沿OY轴加速平动
C、绕OX轴匀速转动D、绕OY轴加速转动
6、目前观察到的一切磁体都存在N、S两个极,而科学家却一直在寻找是否存在只有一个磁极的磁单极子。若确定存在磁单极子,设法让磁单极子A通过一超导材料制成的线圈如图4-2-10所示,则下列对于线圈中的感应电流的判断,正确的是()
A、只有A进入线圈的过程有电流B、只有A离开线圈的过程中有电流
C、A离开线圈后,电流保持不变D、A离开线圈后,电流消失
答案:1.ABD2.D3.BC4.D5.C6.C

电磁感应定律的应用学案和课件及练习


一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备,高中教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,帮助高中教师掌握上课时的教学节奏。高中教案的内容具体要怎样写呢?以下是小编为大家精心整理的“电磁感应定律的应用学案和课件及练习”,大家不妨来参考。希望您能喜欢!

第五节:电磁感应规律的应用学案
【学习目标】
(1)、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
(2)、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
(3)、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
【学习重点】感生电动势和动生电动势。
【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。
【学习方法】类比法、练习法
【学习过程】
一、温故知新:
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表达式是什么?

2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是什么?
二、学习新课
(一)、感生电动势和动生电动势
由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同,一般分为两种:一种是不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势,这种电动势称作,另外一种是不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。
1、感应电场
19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出,变化的磁场会在周围空间激发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。
静止的电荷激发的电场叫,静电场的电场线是由发出,到终止,电场线闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是的,如图所示,如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动,而产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势。
感应电场是产生或的原因,感应电场的方向也可以由来判断。感应电流的方向与感应电场的方向。
2、感生电动势
(1)产生:磁场变化时会在空间激发,闭合导体中的在电场力的作用下定向运动,产生感应电流,即产生了感应电动势。
(2)定义:由感生电场产生的感应电动势成为。
(3)感生电场方向判断:定则。

例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场线为一簇闭合曲线,这可能是()
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速减弱
D.沿BA方向磁场在迅速增强

总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是:

感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况

3、感生电动势的产生
由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势,感生电动势在电路中的作用就是充当,其电路是电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。
变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场,导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=
(二)、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么呢?

导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关?

它是如何将其他形式的能转化为电能的?

1、动生电动势
(1)产生:运动产生动生电动势
(2)大小:E=(B的方向与v的方向)
(3)动生电动势大小的推导:

2、动生电动势原因分析
导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势,它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示,一条直导线CD在云强磁场B中以速度v向右运动,并且导线CD与B、v的方向垂直,由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动,因此每个电子受到的洛伦兹力为:
F洛=Bev
F的方向竖直向下,在力F的作用下,自由电子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷,导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端D的电势高于下端C的电势,出现由D指向C的静电场,此电场对电子的静电力F’的方向向上,与洛伦兹力F方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时,DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来,由于D段的电势比C段的电势高,自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。
可见运动的导体CD就是一个电源,D端是电源的正极,C端是电源的负极,自由电子受洛伦兹力的用,从D端搬运到C端,也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端,这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功,作用在单位电荷上的洛伦兹力为:
F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是:
E=FL=BLv
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。
(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性
动生电动势和感生电动势的划分,在某些情况下只有相对意义,如本章开始的实验中,将条形磁铁插入线圈中,如果在相对于磁铁静止的参考系观察,磁铁不动,空间各点的磁场也没有发生变化,而线圈在运动,线圈中的电动势是动生的;但是,如果在相对于线圈静止的参考系内观察,则看到磁铁在运动,引起空间磁场发生变化,因而,线圈中的电动势是感生的,在这种情况下,究竟把电动势看作动生的还是感生的,决定于观察者所在的参考系,然而,并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势,不管是哪一种电动势,法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。
(四)应用——电子感应加速器
即使没有导体存在,变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场,电子感应器就是应用了这个原理,电子加速器是加速电子的装置,他的主要部分如图所示,画斜线的部分为电磁铁两极,在其间隙安放一个环形真空室,电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁,使两极间的磁感应强度B往返变化,从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场,用电子枪将电子注入唤醒真空室,他们在涡旋电场的作用下被加速,同时在磁场里受到洛伦兹力的作用,沿圆规道运动。
如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速,这对磁场沿径向分布有一定的要求,设电子轨道出的磁场为B,电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力,因此:
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是说,只要电子动量随磁感应强度成正比例增加,就可以维持电子在一定的轨道上运动。

电磁感应定律的应用课件学案同步练习基础夯实训练


第五节:电磁感应规律的应用学案
【学习目标】
(1)、了解感生电动势和动生电动势的概念及不同。
(2)、了解感生电动势和动生电动势产生的原因。
(3)、能用动生电动势和感生电动势的公式进行分析和计算。
【学习重点】感生电动势和动生电动势。
【学习难点】感生电动势和动生电动势产生的原因。
【学习方法】类比法、练习法
【学习过程】
一、温故知新:
1、法拉第电磁感应定律的内容是什么?数学表达式是什么?

2、导体在磁场中切割磁感线产生的电动势与什么因素有关,表达式是什么,它成立的条件又是什么?

二、学习新课
(一)、感生电动势和动生电动势
由于引起磁通量的变化的原因不同感应电动势产生的机理也不同,一般分为两种:一种是不变,导体运动引起的磁通量的变化而产生的感应电动势,这种电动势称作,另外一种是不动,由于磁场变化引起磁通量的变化而产生的电动势称作。
1、感应电场
19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出,变化的磁场会在周围空间激发一种电场,我们把这种电场叫做感应电场。
静止的电荷激发的电场叫,静电场的电场线是由发出,到终止,电场线闭合,而感应电场是一种涡旋电场,电场线是的,如图所示,如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动,而产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势。
感应电场是产生或的原因,感应电场的方向也可以由来判断。感应电流的方向与感应电场的方向。
2、感生电动势
(1)产生:磁场变化时会在空间激发,闭合导体中的在电场力的作用下定向运动,产生感应电流,即产生了感应电动势。
(2)定义:由感生电场产生的感应电动势成为。
(3)感生电场方向判断:定则。

例题,在空间出现如图所示的闭合电场,电场线为一簇闭合曲线,这可能是()
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速减弱
D.沿BA方向磁场在迅速增强

总结:已知感应电场方向求原磁通量的变化情况的基本思路是:

感应电场的方向感应磁场的方向磁通量的变化情况

3、感生电动势的产生
由感应电场使导体产生的电动势叫做感生电动势,感生电动势在电路中的作用就是充当,其电路是电路,当它和外电路连接后就会对外电路供电。
变化的磁场在闭合导体所在的空间产生电场,导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说产生感应电动势。其中感应电场就相当于电源内部所谓的非静电力,对电荷产生作用。例如磁场变化时产生的感应电动势为E=
(二)、洛伦兹力与动生电动势
导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动势产生的机理是什么呢?

导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关?

它是如何将其他形式的能转化为电能的?

1、动生电动势
(1)产生:运动产生动生电动势
(2)大小:E=(B的方向与v的方向)
(3)动生电动势大小的推导:

2、动生电动势原因分析
导体在磁场中切割磁感线时,产生动生电动势,它是由于导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而引起的。
如图所示,一条直导线CD在云强磁场B中以速度v向右运动,并且导线CD与B、v的方向垂直,由于导体中的自由电子随导体一起以速度v运动,因此每个电子受到的洛伦兹力为:
F洛=Bev
F的方向竖直向下,在力F的作用下,自由电子沿导体向下运动,使导体下端出现过剩的负电荷,导体上端出现过剩的正电荷,结果使导体上端D的电势高于下端C的电势,出现由D指向C的静电场,此电场对电子的静电力F’的方向向上,与洛伦兹力F方向相反,随着导体两端正负电荷的积累,电场不断增强,当作用在自由电子上的静电力与电子受到的洛伦兹力相平衡时,DC两端产生一个稳定的电势差如果用另外的导线把CD两端连接起来,由于D段的电势比C段的电势高,自由电子在静电力的作用下将在导线框中沿顺时针流动,形成逆时针方向的电流,如图乙所示,电荷的流动使CD两端积累的电荷不断减少,洛伦兹力又不断使自由电子从D端运动到C端从而在CD两端维持一个稳定的电动势。
可见运动的导体CD就是一个电源,D端是电源的正极,C端是电源的负极,自由电子受洛伦兹力的用,从D端搬运到C端,也可以看做是正电荷受洛伦兹力作用从C端搬运到D端,这里洛伦兹力就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功,作用在单位电荷上的洛伦兹力为:
F=F洛/e=Bv
于是动生电动势就是:
E=FL=BLv
上式与法拉第电磁感应定律得到的结果一致。
(三)、动生电动势和感生电动势具有相对性
动生电动势和感生电动势的划分,在某些情况下只有相对意义,如本章开始的实验中,将条形磁铁插入线圈中,如果在相对于磁铁静止的参考系观察,磁铁不动,空间各点的磁场也没有发生变化,而线圈在运动,线圈中的电动势是动生的;但是,如果在相对于线圈静止的参考系内观察,则看到磁铁在运动,引起空间磁场发生变化,因而,线圈中的电动势是感生的,在这种情况下,究竟把电动势看作动生的还是感生的,决定于观察者所在的参考系,然而,并不是在任何情况下都能通过转换参考系把一种电动势归结为另一种电动势,不管是哪一种电动势,法拉第电磁感应定律、楞次定律都成立。
(四)应用——电子感应加速器
即使没有导体存在,变化的磁场以在空间激发涡旋状的感应电场,电子感应器就是应用了这个原理,电子加速器是加速电子的装置,他的主要部分如图所示,画斜线的部分为电磁铁两极,在其间隙安放一个环形真空室,电磁铁用频率为每秒数十周的强大交流电流来励磁,使两极间的磁感应强度B往返变化,从而在环形真空室内感应出很强的感应涡旋电场,用电子枪将电子注入唤醒真空室,他们在涡旋电场的作用下被加速,同时在磁场里受到洛伦兹力的作用,沿圆规道运动。
如何使电子维持在恒定半径为R的圆规道上加速,这对磁场沿径向分布有一定的要求,设电子轨道出的磁场为B,电子做圆周运动时所受的向心力为洛伦兹力,因此:
eBv=mv2/R
mv=ReB
也就是说,只要电子动量随磁感应强度成正比例增加,就可以维持电子在一定的轨道上运动。
【学习小结】

【学习心得】
让学生知道电磁感应产生的机理,激励学生探求知识的来源和根源。有利于培养学生的学习精神。

法拉第电磁感应定律学案课件练习


第四节:法拉第电磁感应定律学案
【学习目标】
(1)、知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
(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、。
(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)、会用解决问题。
(6)、经历探究实验,培养动手能力和探究能力。
(7)、通过推导导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。
(8)、通过比较感应电流、感应电动势的特点,把握主要矛盾。
【学习重点】法拉第电磁感应定律探究过程。
【学习难点】感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【学习方法】实验分析、归纳法、类比法、练习巩固
【教学用具】
多媒体课件、多媒体电脑、投影仪、检流计、螺线管、磁铁。
【学习过程】
一、温故知新:
1、在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?

2、恒定电流中学过,电路中存在持续电流的条件是什么?

3、在发生电磁感应的情况下,用什么方法可以判定感应电流的方向?

二、引入新课
1、问题1:既然会判定感应电流的方向,那么,怎样确定感应电流的强弱呢?

2、问题2:如图所示,在螺线管中插入一个条形磁铁,问
①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,两电路中是否都有电流?为什么?

②、有感应电流,是谁充当电源?

③、上图中若电路是断开的,有无感应电流电流?有无感应电动势?

3、产生感应电动势的条件是什么?

4、比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现?

本节课我们就来一起探究感应电动势
三、进行新课
(一)、探究影响感应电动势大小的因素
(1)探究目的:感应电动势大小跟什么因素有关?(猜测)
(2)探究要求:
①、将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管,记录表针的最大摆幅。
②、迅速和缓慢移动导体棒,记录表针的最大摆幅。
③、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片,迅速和缓慢的插入拔出螺线管,分别记录表针的最大摆幅;
(3)、探究问题:
问题1、在实验中,电流表指针偏转原因是什么?
问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?
问题3:在实验中,快速和慢速效果有什么相同和不同?
(4)、探究过程
安排学生实验。(能力培养)

(课件展示)回答以上问题
上面的实验,我们可用磁通量的变化率来解释:
实验中,将条形磁铁快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)时,大,I感,E感。
实验结论:电动势的大小与磁通量的变化有关,磁通量的变化越电动势越大,磁通量的变化越电动势越小。
(二)、法拉第电磁感应定律
从上面的实验我们可以发现,越大,E感越大,即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。精确的实验表明:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比,即E∝。这就是法拉第电磁感应定律。
(师生共同活动,推导法拉第电磁感应定律的表达式)(课件展示)
E=k
在国际单位制中,电动势单位是伏(V),磁通量单位是韦伯(Wb),时间单位是秒(s),可以证明式中比例系数k=1,(同学们可以课下自己证明),则上式可写成
E=
设闭合电路是一个N匝线圈,且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同,这时相当于N个单匝线圈串联而成,因此感应电动势变为
E=
1.内容:电动势的大小与磁通量的变化率成正比
2.公式:ε=N
3.定律的理解:
??⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量率的区别Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt
??⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成
??⑶感应电动势的方向由来判断
??⑷感应电动势的不同表达式由磁通量的的因素决定:
??当ΔΦ=ΔBScosθ则ε=ΔB/ΔtScosθ
??当ΔΦ=BΔScosθ则ε=BΔS/Δtcosθ
??当ΔΦ=BSΔ(cosθ)则ε=BSΔ(cosθ)/Δt
4、特例——导线切割磁感线时的感应电动势
用课件展示如图所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线,求产生的感应电动势?(课件展示)

这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷公式,需要理解
(1)B,L,V两两
(2)导线的长度L应为长度
(3)导线运动方向和磁感线平行时,E=
(4)速度V为平均值(瞬时值),E就为()
问题:当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ,感应电动势可用上面的公式计算吗?
用课件展示如图所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体棒以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。
解析:可以把速度v分解为两个分量:垂直于磁感线的分量v1=vsinθ和平行于磁感线的分量v2=vcosθ。后者不切割磁感线,不产生感应电动势。前者切割磁感线,产生的感应电动势为
E=BLv1=BLvsinθ
强调:在国际单位制中,上式中B、L、v的单位分别是特斯拉(T)、米(m)、米每秒(m/s),θ指v与B的夹角。
5、公式比较
与功率的两个公式比较得出E=ΔΦ/Δt:求平均电动势
E=BLV:v为瞬时值时求瞬时电动势,v为平均值时求平均电动势
课堂练习:
例题1:下列说法正确的是()
A、线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
B、线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大
C、线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大
D、线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大
例题2:一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。

例题3、如图所示,在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD,框电阻不计,上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab,已知金属丝质量为0.2g,电阻R=0.2Ω,不计阻力,求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m/s)
??问1:将上题的框架竖直倒放,使框平面放成与水平成30°角,不计阻力,B垂直于框平面,求v?
??问2:上题中若ab框间有摩擦阻力,且μ=0.2,求v?
??问3:若不计摩擦,而将B方向改为竖直向上,求v?
??问4:若此时再加摩擦μ=0.2,求v?
??问5:如图所示在问2中的BC中间加ε=0.3v、r=0.8Ω的电池,求v?
??问6:上题中若有摩擦,μ=0.2,求v?
??问7:B改为竖直向上,求v?
??问8:将电池ε反接时的各种情况下,求v?
【学习小结】
1、认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
2、自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。