第四章 電磁感應教案

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1、第四章 電磁感應 全章概述 本章以電場和磁場等知識為基礎,通過實驗總結了產(chǎn)生感應電流的條件和判斷感應電流方向的一般方法——楞次定律,給出了確定感應電動勢大小的一般規(guī)律——法拉第電磁感應定律。楞次定律和法拉第電磁感應定律是解決電磁感應問題的重要依據(jù)。感生電動勢和動生電動勢使我們認識到磁生電的本質,互感和自感及渦流則是幾種特殊的電磁感應現(xiàn)象。 本章特點是要求學生有較強的抽象思維能力,同時應注意在學習過程中不斷提高理解能力、分析綜合能力和推理能力,以及空間想象能力。 本章內(nèi)容可分為四個單元。第一單元(第1~2節(jié)),探究電磁感應的條件;第二單元(第3節(jié)),講述法拉第電磁感應定律;第三單

2、元(第4節(jié)),講述楞次定律及其應用;第四單元(第5~7節(jié)),講述產(chǎn)生感應電動勢的本質及幾種特殊的電磁感應現(xiàn)象。 新課標要求 1.內(nèi)容標準 (1)收集資料,了解電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過程,體會人類探索自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神。 (2)通過實驗,理解感應電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用。 (3)通過探究,理解楞次定律。理解法拉第電磁感應定律。 例1 分析電動機運轉時產(chǎn)生反電動勢的現(xiàn)象,分別用力和能量的觀點進行說明。 (4)通過實驗,了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應用。 例2 觀察日光燈電路,分析日光燈鎮(zhèn)流器的作用和原理。 例

3、3 觀察家用電磁灶,了解電磁灶的結構和原理。 ?2.活動建議 從因特網(wǎng)、科技書刊上查閱資料,了解電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用,例如磁卡閱讀器、錄音機、錄像機的原理等。 新課程學習 4.1 劃時代的發(fā)現(xiàn) ★新課標要求 (一)知識與技能 1.知道與電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關的物理學史。 2.知道電磁感應、感應電流的定義。 (二)過程與方法 領悟科學探究中提出問題、觀察實驗、分析論證、歸納總結等要素在研究物理問題時的重要性。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 1.領會科學家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學發(fā)現(xiàn)中的重要性。 2.以科學家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志

4、激勵自己。 ★教學重點 知道與電流磁效應和電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)相關的物理學史。領悟科學探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志。 ★教學難點 領悟科學探究的方法和艱難歷程。培養(yǎng)不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志。 ★教學方法 教師啟發(fā)、引導,學生自主閱讀、思考,討論、交流學習成果。 ★教學工具 計算機、投影儀、CAI課件、錄像片 ★教學過程 (一)引入新課 師:在上一冊(選修3—1)我們學習了有關電場和磁場的知識,對電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象有了較為深刻的理解。我們已經(jīng)知道電荷能夠通過“感應”使附近的導體出現(xiàn)電荷,電流能夠在其周圍“感應”出磁場,那么在磁場能否“感應”出

5、電流呢?回答是肯定的,這就是電磁感應現(xiàn)象。從這節(jié)課開始,我們就來學習這方面的知識。 我們首先來了解科學家們的探究歷程。 [板書課題]劃時代的發(fā)現(xiàn) (二)進行新課 1、奧斯特夢圓“電生磁” 教師活動:引導學生閱讀教材有關奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的內(nèi)容。提出以下問題,引導學生思考并回答: (1)是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的?在這之前,科學研究領域存在怎樣的歷史背景? (2)奧斯特的研究是一帆風順的嗎?奧斯特面對失敗是怎樣做的? (3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的過程是怎樣的?用學過的知識如何解釋? (4)電流磁效應的發(fā)現(xiàn)有何意義?談談自己的感受。 學生活動:結合思考題,認真閱讀

6、教材,分成小組討論,發(fā)表自己的見解。 學生甲:(1)許多哲學家提出了各種自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉化的思想。奧斯特堅信電與磁之間可能存在著某種聯(lián)系。而在這之前許多物理學家都堅持認為電與磁是互不相關的。 學生乙:(2)奧斯特的研究并不是一帆風順的。經(jīng)歷了好多次失敗,但奧斯特始終沒有放棄。直到1820年4月的一次演講中他才發(fā)現(xiàn)了電流竟使下面的小磁針發(fā)生了轉動。也就是電流的磁效應。 學生丙:(3)奧斯特在1820年4月的一次演講中,碰巧在南北方向的導線下面放置了一枚小磁針。當電源接通時,小磁針發(fā)生了轉動。說明電流對小磁針產(chǎn)生了作用,證明電流在其周圍產(chǎn)生了磁場。這就是發(fā)現(xiàn)電流磁效應的過程。通

7、過前面的學習,我們知道,地磁場是南北方向的,小磁針靜止時指示南北方向。通電直導線的磁場方向遵守安培定則。當導線南北放置時,導線下方的磁場方向沿東西方向,當導線通電后,小磁針受到電流的磁場作用由原來的南北方向轉向東西方向。奧斯特從磁針的偏轉,確定電和磁的聯(lián)系。也就是電流的磁效應。 學生?。海?)電流磁效應的發(fā)現(xiàn)揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)系。奧斯特的思維和實踐突破了人類對電與磁認識的局限性。電流磁效應的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學認識領域的思考,推動了電磁學的發(fā)展。 教師活動:傾聽學生回答,及時給出點評。 [課件演示]電流的磁效應。通過課件演示增加學生的感性認識。 2.法拉第心系“磁生電”

8、教師活動:引導學生閱讀教材有關法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應的內(nèi)容。提出以下問題,引導學生思考并回答: (1)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應引發(fā)了怎樣的哲學思考?法拉第持怎樣的觀點? (2)法拉第的研究是一帆風順的嗎?法拉第面對失敗是怎樣做的? (3)法拉第做了大量實驗都是以失敗告終,失敗的原因是什么? (4)法拉第經(jīng)歷了多次失敗后,終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,他發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的具體的過程是怎樣的?之后他又做了大量的實驗都取得了成功,他認為成功的“秘訣”是什么? (5)從法拉第探索電磁感應現(xiàn)象的歷程中,你學到了什么?談談自己的體會。 學生活動:結合思考題,認真閱讀教材,分成小組討論,發(fā)表自己的見解。 學

9、生甲:(1)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應引發(fā)了對稱性的普遍思考:既然電流能夠引起磁針的運動,那么磁鐵也會使導線產(chǎn)生電流。法拉第堅信:磁與電之間也應該有類似的“感應”。 學生乙:(2)法拉第的研究并不是一帆風順的。經(jīng)歷了好多次失敗,但法拉第始終沒有放棄。直到1831年8月29日,他苦苦尋找了10年之久的“磁生電“的效應終于被發(fā)現(xiàn)了。 學生丙:(3)法拉第在1822年12月、1825年11月、1828年4月作過三次集中的實驗研究,均以失敗告終。原因在于,法拉第認為,既然奧斯特的實驗表明有電流就有磁場,那么有了磁場就應該有電流。他在實驗中用的都是恒定電流產(chǎn)生的磁場。 學生丁:(4)多次失敗后,1831

10、年8月29日,法拉第終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。他把兩個線圈繞到同一個鐵環(huán)上,如圖所示。一個線圈接電源,一個線圈接“電流表”,在給線圈通電和斷電的瞬間,令一個線圈中就出現(xiàn)電流。之后他又做了大量的實驗都取得了成功,他認為成功的“秘訣”是:“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。 學生?。海?)法拉第探索電磁感應現(xiàn)象的歷程經(jīng)歷了10年之久,經(jīng)歷了大量的失敗,但法拉第憑借自己的堅定信念和對科學的執(zhí)著追求,勇敢地面對失敗,一次又一次,最終成功屬于堅持不懈的有心人,他成功了。作為現(xiàn)代的中學生就要學習法拉第不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志。 教師活動:傾聽學生回答,及時給出點評。 [課件演示

11、]電磁感應現(xiàn)象。通過課件演示增加學生的感性認識。電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件將在下節(jié)課深入學習,本節(jié)課不宜過多地展開。讓學生體會一下最終法拉第成功的原因,在于“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。 (三)課堂總結、點評 教師活動:讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結,其他同學在筆記本上總結,然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。 學生活動:認真總結概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結,看誰的更好,好在什么地方。 點評:總結課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學生概括總結能力。 教師要放開,讓學生自己總結所學內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構建他們自己的知識框架

12、。 (四)實例探究 ☆有關物理學史的知識 【例1】 (2004,上海綜合)發(fā)電的基本原理是電磁感應。發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是( ) A.安培 B.赫茲 C.法拉第 D.麥克斯韋 解析:該題考查有關物理學史的知識,應知道法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。 答案:C 【例2】發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象的科學家是___________,發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中受力規(guī)律的科學家是__________,發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的科學家是___________,發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學家是___________。 解析:該

13、題考查有關物理學史的知識。 答案:奧斯特 安培 法拉第 庫侖 ☆☆對概念的理解和對物理現(xiàn)象的認識 【例3】下列現(xiàn)象中屬于電磁感應現(xiàn)象的是( ) A.磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B.變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流 C.插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D.電流周圍產(chǎn)生磁場 解析:電磁感應現(xiàn)象指的是在磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象,選項B是正確的。 答案:B ★課余作業(yè) 認真閱讀教材,領悟科學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應現(xiàn)象和法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的探究歷程。閱讀教材第4頁“科學足跡”,體會科學家們不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志,學習科學家們的人格魅力。 ★教學體會 思維方法

14、是解決問題的靈魂,是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。 ★資料袋 法拉第時刻 1831年8月 29日,對法拉第來說是個終生難忘的日子。他用軟鐵焊接成圓環(huán),鐵環(huán)的外徑是6英寸,厚英寸,環(huán)的半邊上繞3個線圈,連起來就成為1個大線圈,分開就是3個小線圈,每個線圈用24英尺長的銅線繞成,再用棉線將導線隔開,包上棉布,使導線之間、導線與鐵環(huán)之間都絕緣,環(huán)的另一邊用相同的銅導線60英尺長,以相同的方法和同樣的方向繞在上面,做成另一線圈。兩個線圈的兩端各相隔半英寸左右。后一線

15、圈連在3英尺遠的電流計上。當法拉第將大線圈接上電池時,電流計的指針突然偏轉。但是,指針晃動一下就停止了。當他打算把電池拆掉時,指針又偏轉了,可是偏轉的方向相反。 法拉第繼續(xù)做各種試驗,他把電流計從后一線圈上拆下,接到大線圈的一個線圈上,把大線圈的另外兩個線圈接上電池,這時指針的偏轉大多了;法拉第又把電池的兩極對調(diào),發(fā)現(xiàn)電流計指針反向偏轉;他又多加幾節(jié)電池,重復上面實驗,指針偏轉更大……法拉第并不滿足于這些實驗取得的成就,他堅信磁能夠轉化為電。幾星期后,他拋開電池,在一個紙做的空心圓筒上,用 220英尺長的銅線分層繞了8個線圈,再連成1個大線圈,并把它接到電流計上。當一塊條形磁鐵插進空心圓筒時

16、,電流計指針擺動了,“轉磁為電”的理想終于實現(xiàn)了。 1831年10月 28日,法拉第將一銅盤放在永久磁鐵的兩磁極之間,從銅盤的軸心和邊緣引出兩根導線,轉動銅盤時,兩根導線上產(chǎn)生穩(wěn)恒電流。這就是最原始的發(fā)電機。它的重大意義是不言而喻的,發(fā)電機的發(fā)明使人類從蒸汽機時代進入電氣時代。 4.2 探究電磁感應的產(chǎn)生條件 ★新課標要求 (一)知識與技能 1.知道產(chǎn)生感應電流的條件。 2.會使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實驗。 (二)過程與方法 學會通過實驗觀察、記錄結果、分析論證得出結論的科學探究方法 (三)情感、態(tài)度與價值觀 滲透物理學方

17、法的教育,通過實驗觀察和實驗探究,理解感應電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應在生活和生產(chǎn)中的應用。 ★教學重點 通過實驗觀察和實驗探究,理解感應電流的產(chǎn)生條件。 ★教學難點 感應電流的產(chǎn)生條件。 ★ 教學方法 ★ 實驗觀察法、分析法、實驗歸納法、講授法 ★教學用具: 條形磁鐵(兩個),導體棒,示教電流表,線圈(粗、細各一個),學生電源,開關,滑動變阻器,導線若干,CAI課件,計算機等。 ★教學過程 (一)引入新課 教師:“科學技術是第一生產(chǎn)力?!痹诼娜祟悮v史長河中,隨著科學技術的進步,一些重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的問世,極大地解放了生產(chǎn)力,推動了人類社會的發(fā)展,特別是我們剛剛跨

18、過的二十世紀,更是科學技術飛速發(fā)展的時期。經(jīng)濟建設離不開能源,人類發(fā)明也離不開能源,而最好的能源是電能,可以說人類離不開電。飲水思源,我們忘不了為發(fā)現(xiàn)和使用電能做出卓越貢獻的科學家——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應,法拉第由此受到啟發(fā),開始了“由磁生電”的探索,經(jīng)過十年堅持不懈的努力,于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象,開辟了人類的電氣化時代。 本節(jié)課我們就來探究電磁感應的產(chǎn)生條件。 (二)進行新課 1、實驗觀察 (1)閉合電路的部分導體切割磁感線 教師:在初中學過,當閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時,電路中會產(chǎn)生感應電流,如圖4.2-1所示。 演示:導

19、體左右平動,前后運動、上下運動。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表1中。如圖所示。 學生:觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表1 導體棒的運動 表針的擺動方向 導體棒的運動 表針的擺動方向 向右平動 向左 向后平動 不擺動 向左平動 向右 向上平動 不擺動 向前平動 不擺動 向下平動 不擺動 結論:只有左右平動時,導體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后平動、上下平動,導體棒都不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生。 還有哪些情況可以產(chǎn)生感應電流呢? (2)向線圈中插入磁鐵,把磁鐵從線圈中拔出 演示:如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入,從線圈中拔出,或靜止地

20、放在線圈中。觀察電流表的指針,把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。 學生:觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表2 磁鐵的運動 表針的擺動方向 磁鐵的運動 表針的擺動方向 N極插入線圈 向右 S極插入線圈 向左 N極停在線圈中 不擺動 S極停在線圈中 不擺動 N極從線圈中抽出 向左 S極從線圈中抽出 向右 結論:只有磁鐵相對線圈運動時,有電流產(chǎn)生。磁鐵相對線圈靜止時,沒有電流產(chǎn)生。 (3)模擬法拉第的實驗 演示:如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關連接到電源上,線圈B的兩端與電流表連接,把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產(chǎn)生。把觀察

21、到的現(xiàn)象記錄在表3中。 學生:觀察實驗,記錄現(xiàn)象。 表3 操作 現(xiàn)象 開關閉合瞬間 有電流產(chǎn)生 開關斷開瞬間 有電流產(chǎn)生 開關閉合時,滑動變阻器不動 無電流產(chǎn)生 開關閉合時,迅速移動變阻器的滑片 有電流產(chǎn)生 結論:只有當線圈A中電流變化時,線圈B中才有電流產(chǎn)生。 2、分析論證 教師:通過上節(jié)課的學習我們就已經(jīng)知道,“磁生電”是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。試以上面三個演示實驗為例,對以上結論進行分析論證。 學生:分組討論,學生代表發(fā)言。 學生甲:演示實驗1中,部分導體切割磁感線,閉合電路所圍面積發(fā)生變化(磁場不變化),有電流產(chǎn)生;當導體棒前后

22、、上下平動時,閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化,無電流產(chǎn)生。 學生乙:演示實驗2中,磁體相對線圈運動,線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň€圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當磁體在線圈中靜止時,線圈內(nèi)磁場不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-4) 學生丙:演示實驗3中,通、斷電瞬間,變阻器滑動片快速移動過程中,線圈A中電流變化,導致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化,變強或者變?nèi)酰ň€圈面積不變),有電流產(chǎn)生;當線圈A中電流恒定時,線圈內(nèi)磁場不變化,無電流產(chǎn)生。(如圖4.2-5) 教師點評:通過大家的論證,我們得出結論:“磁生電”的確是一種在變化、運動的過程中才能出現(xiàn)的效應。 3、歸納總結 教師:

23、大家回想一下什么是磁通量?寫出計算公式和它的單位。說出磁通量的物理意義以及引起磁通量變化的因素。 學生:(1)一個面積為S的平面垂直一個磁感應強度為B的勻強磁場放置,則B與S的乘積叫做穿過這個面的磁通量。 (2)公式:Ф=B·S (3)單位:韋伯(Wb)? 1Wb=1T·1m2=1V·s (4)物理意義:磁通量表示穿過這個面的磁感線條數(shù)。對于同一個平面,當它跟磁場方向垂直時,磁場越強,穿過它的磁感線條數(shù)越多,磁通量就越大。當它跟磁場方向平行時,沒有磁感線穿過它,則磁通量為零。 (5)磁場變化、面積變化都會引起磁通量的變化。 教師:請大家思考以上幾個產(chǎn)生感應電流的實例,能否從本質上概

24、括出產(chǎn)生感應電流的條件? 學生:實例1中,部分導體切割磁感線,磁場不變,但電路面積變化,從而穿過電路的磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例2中,導體插入、拔出線圈,線圈面積不變,但磁場變化,同樣導致磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流;實例3中,通斷電的瞬間,滑動變阻器的滑動片迅速滑動的瞬間,都引起線圈A中電流的變化,最終導致線圈B中磁通量變化,從而產(chǎn)生感應電流。從這三個實例看見,感應電流產(chǎn)生的條件,應是穿過閉合電路的磁通量變化。 教師:同學們分析、總結得很好,引起感應電流的表面因素很多,但本質的原因是磁通量的變化。因此,電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以概括為: 只要穿過閉合電路的磁通量變化,閉合電路中

25、就有感應電流產(chǎn)生。 (三)課堂總結、點評 教師:打開計算機,演示自制CAI課件,重現(xiàn)探究過程,鞏固、升華所學知識,實現(xiàn)從感性認識到理性認識的飛躍。 1、研究背景(從奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應開始,法拉第受到對稱性思考的啟發(fā)開始探究電磁感應產(chǎn)生的條件……) 2、實驗一,部分導體切割磁感線運動(磁場不變,面積變化,產(chǎn)生感應電流) 3、實驗二,磁體插入、把出線圈(面積不變、磁場變化,產(chǎn)生感應電流) 4、實驗三,模擬法拉第的實驗 5、實驗總結(總結電磁感應產(chǎn)生的實質,實現(xiàn)從感性認識到理性認識的飛躍) 6、電磁感應現(xiàn)象遵守能量守恒(知識拓展) 7、典型例題(學以致用,鞏固升華) 點評:電

26、腦模擬,形象直觀,鞏固升華。 (四)實例探究 ☆關于磁通量的計算 【例1】如圖所示,在磁感應強度為 B的勻強磁場中有一面積為S的矩形線圈abcd,垂直于磁場方向放置,現(xiàn)使線圈以ab邊為軸轉180°,求此過程磁通量的變化? 錯解:初態(tài),末態(tài),故。 錯解分析:錯解中忽略了磁通量的正、負。 正確解法:初態(tài)中,末態(tài),故 ☆☆關于電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生的條件 【例2】在圖所示的條件下,閉合矩形線圈中能產(chǎn)生感應電流的是( ) 解析:產(chǎn)生感應電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,引起磁通量變化的原因有:(1)磁感應強度B發(fā)生變化(2)線圈的面積S發(fā)生變化;(3)磁感應強度B和面積S的夾

27、角發(fā)生變化。對于A選項因為線圈平面平行于磁感線,在以為軸轉動過程中,線圈平面始終與磁感線平行,磁通量始終為零;B選項中,線框平面也與磁感線平行,磁通量為零,豎直向上運動過程中,線框平面始終與磁感線平行,磁通量始終為零,故無感應電流產(chǎn)生;C選項中,線框邊與磁感線平行,與B選項同,故無感應電流產(chǎn)生;D選項隨著線框的轉動,B與S都不變,B又垂直于 S,所以始終不變,故D不對;而E選項,圖示狀態(tài),轉過90°時,因此產(chǎn)生感應電流。F選項螺線管內(nèi)通入交流電,電流大小方向在變,因此磁場強弱、方向也在變,所以穿過線框的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應電流。 答案:EF 【例3】(綜合性思維點撥)如圖(甲)所示,有

28、一通電直導線MN水平放置,通入向右的電流I,另有一閉合線圈P位于導線正下方且與導線位于同 一豎直平面,正豎直向上運動。問在線圈P到達MN上方的過程中,穿過P的磁通量是如何變化的?在何位置時P中會產(chǎn)生感應電流? 解:根據(jù)直流電流磁場特點,靠近導線處磁場強,遠離導線處磁場弱。把線圈P從MN下方運動到上方過程中的幾個特殊位置如圖(乙)所示,可知Ⅰ→Ⅱ磁通量增加,Ⅱ→Ⅲ磁通量減小,Ⅲ→Ⅳ磁通量增加,Ⅳ→Ⅴ磁通量減小,所以整個過程磁通量變化經(jīng)歷了增加→減小→增加→減小,所以在整個過程中P中都會有感應電流產(chǎn)生。 ☆☆☆關于電磁感應現(xiàn)象的實際應用 【例4】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時繼電器的示意圖

29、。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接,線圈B的兩端接在一起,構成一個閉合回路。在斷開開關S的時候,彈簧E并不能立即將銜鐵D拉起,因而不能使觸頭C(連接工作電路)立即離開,過一段時間后觸頭C才能離開,延時繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的原理。 解析:線圈A與電源連接,線圈A中有恒定電流,產(chǎn)生恒定磁場,有磁感線穿過線圈B,但穿過線圈B的磁通量不變化,線圈 B中無感應電流。斷開開關S時,線圈A中電流迅速減減小為零,穿過線圈B的磁通量也迅速減少,由于電磁感應,線圈B中產(chǎn)生感應電流,由于感應電流的磁場對銜鐵D的吸引作用,觸頭C不離開;經(jīng)過一小段時間后感應電流減弱,感應電流磁場對銜鐵D的吸

30、引力減小,當彈簧E的作用力比磁場力大時,才將銜鐵D拉起,觸頭C離開. 點評:這是一道解釋型論述題,關鍵是分析清楚題中有哪些過程及過程與過程間有哪些聯(lián)系,分析清楚從現(xiàn)象的產(chǎn)生、發(fā)展、到結果,引起了哪幾個物理量的變化以及怎樣變化。本題中當S閉合時,線圈A的磁場對銜鐵D的吸引,使工作電路正常工作。斷開S時,線圈B中的感應電流的磁場,繼續(xù)對銜鐵D發(fā)生吸引力作用,但作用力逐漸減小直至彈簧將銜鐵拉起,工作電路斷開。電磁感應現(xiàn)象與生活、生產(chǎn)、聯(lián)系非常緊密,解答這種題的關鍵是從實際問題中提煉出我們所學過的物理模型,然后按相應方法求解。 ★鞏固練習 1.關于磁通量、磁通密度、磁感應強度,下列說法正確的是

31、( ) A.磁感應強度越大的地方,磁通量越大 B.穿過某線圈的磁通量為零時,由B=可知磁通密度為零 C.磁通密度越大,磁感應強度越大 D.磁感應強度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量 解析:B答案中“磁通量為零”的原因可能是磁感應強度(磁通密度)為零,也可能是線圈平面與磁感應強度平行。答案:CD 2.下列單位中與磁感應強度的單位“特斯拉”相當?shù)氖仟ぃ? ) A.Wb/m2 B.N/A·m C.kg/A·s2 D.kg/C·m 解析:物理量間的公式關系,不僅代表數(shù)值關系,同時也代表單位

32、.答案:ABC 3.關于感應電流,下列說法中正確的是( ) A.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應電流 B.只要閉合導線做切割磁感線運動,導線中就一定有感應電流 C.若閉合電路的一部分導體不做切割磁感線運動,閉合電路中一定沒有感應電流 D.當穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時,閉合電路中一定有感應 電流 答案:D 4.在一長直導線中通以如圖所示的恒定電流時,套在長直導線上的閉合線環(huán)(環(huán)面與導線垂直,長直導線通過環(huán)的中心),當發(fā)生以下變化時,肯定能產(chǎn)生感應電流的是( ) A.保持電流不變,使導線環(huán)上下移動 B.保持導線環(huán)不變,使長直導線中的電流增大或

33、減小 C.保持電流不變,使導線在豎直平面內(nèi)順時針(或逆時針)轉動 D.保持電流不變,環(huán)在與導線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動 解析:畫出電流周圍的磁感線分布情況。答案:C 5.如圖所示,環(huán)形金屬軟彈簧,套在條形磁鐵的中心位置。若將彈簧沿半徑向外拉,使其面積增大,則穿過彈簧所包圍面積的磁通量將( ) A.增大 B.減小 C.不變 D.無法確定如何變化 解析:彈簧所包圍的面積內(nèi)既有條形磁鐵的內(nèi)部向左的磁感線,又有條形磁鐵外部向右的磁感線,因此,磁通量為向左與向右的磁感線條數(shù)之差.因為磁感線是閉合的,所以條形磁鐵內(nèi)部磁感線條數(shù)與外部總的磁感線條數(shù)相等,顯

34、然,環(huán)的面積越大,返回的磁感線條數(shù)越多,因此,磁通量減小. 答案:B 6.行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降;條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈,線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程 A.物體克服阻力做功 B.物體的動能轉化為其他形式的能量 C.物體的勢能轉化為其他形式的能量 D.物體的機械能轉化為其他形式的能量 解析:都是宏觀的機械運動對應的能量形式——機械能的減少,相應轉化為其他形式能(如內(nèi)能、電能)。能的轉化過程也就是做功的過程。答案:AD 7.在無線電技術中,常有這樣的要求:有兩個線圈,要使一個

35、線圈中有電流變化時,對另一個線圈幾乎沒有影響。圖16-1-9中,最能符合這樣要求的一幅圖是 ( ) 解析:線圈有電流通過時產(chǎn)生磁場,對其他線圈有無影響實質是是否引起電磁感應現(xiàn)象——即看穿過鄰近線圈的磁通量有無變化.通過分析知D圖中一個線圈產(chǎn)生的磁場很少穿過另一個線圈,因而是最符合要求的.答案:D ★課余作業(yè) 1、學習興趣小組課下按照課本第8頁“做一做”欄目描述的實驗《搖繩能發(fā)電嗎?》,并對實驗結果進行討論,寫出實驗報告,各小組互相交流、討論。 2、書面完成P8“問題與練習”第5、6、7題;思考并回答第1、2、3、4題 ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學的根

36、本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。 10 4.3 楞次定律 ★新課標要求 (一)知識與技能 1.掌握楞次定律的內(nèi)容,能運用楞次定律判斷感應電流方向。 2.培養(yǎng)觀察實驗的能力以及對實驗現(xiàn)象分析、歸納、總結的能力。 3.能夠熟練應用楞次定律判斷感應電流的方向 4.掌握右手定則,并理解右手定則實際上為楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式。 (二)過程與方法 1.通過實踐活動,觀察得到的實驗現(xiàn)象,再通過分析論證,歸納總結得出結論。 2.通過應用楞次定律判斷感應電流的方

37、向,培養(yǎng)學生應用物理規(guī)律解決實際問題的能力。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 在本節(jié)課的學習中,同學們直接參與物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程,體驗了一次自然規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中的樂趣和美的享受,并在頭腦中進一步強化“實踐是檢驗真理的唯一標準”這一辯證唯物主義觀點。 ★教學重點 1.楞次定律的獲得及理解。 2.應用楞次定律判斷感應電流的方向。 3.利用右手定則判斷導體切割磁感線時感應電流的方向。 ★教學難點 楞次定律的理解及實際應用。 ★教學方法 11 發(fā)現(xiàn)法,講練結合法 ★教學用具: 干電池、靈敏電流表、外標有明確繞向的大線圈、條形磁鐵、導線。 ★教學過程 (一)引入新課 教師

38、:[演示]按下圖將磁鐵從線圈中插入和拔出,引導學生觀察現(xiàn)象,提出: ①為什么在線圈內(nèi)有電流? ②插入和拔出磁鐵時,電流方向一樣嗎?為什么? ③怎樣才能判斷感應電流的方向呢? 本節(jié)我們就來學習感應電流方向的判斷方法。 (二)進行新課 1、楞次定律 教師:讓我們一起進行下面的實驗。(利用CAI課件,屏幕上打出實驗內(nèi)容) [實驗目的]研究感應電流方向的判定規(guī)律。 [實驗步驟] (1)按右圖連接電路,閉合開關,記錄下G中流入電流方向與電流表G中指針偏轉方向的關系。(如電流從左接線柱流入,指針向右偏還是向左偏?) (2)記下線圈繞向,將線圈和靈敏電流計構成通路。 (3)把條形

39、磁鐵N極(或S極)向下插入線圈中,并從線圈中拔出,每次記下電流表中指針偏轉方向,然后根據(jù)步驟(1)結論,判定出感應電流方向,從而可確定感應電流的磁場方向。 根據(jù)實驗結果,填表: 磁鐵運動情況 N極下插 N極上拔 S極下插 S極上拔 磁鐵產(chǎn)生磁場方向 線圈磁通量變化 感應電流磁場方向 教師:N極向下插入線圈中,磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向如何? 學生:磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向向下。 教師:在這種情況下,通過線圈的磁通量如何變化? 學生:磁通量增加。 教師:感應電流的方向如何? 學生:如圖所示。 教師:感應電流的磁場方

40、向如何? 學生:感應電流的磁場方向向上。 教師:再把該磁鐵從線圈中拔出時,磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向如何? 學生:磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向向下。 教師:磁鐵拔出時,通過線圈的磁通量如何變化? 學生:通過線圈的磁通量減小。 教師:感應電流的方向如何? 學生:感應電流的方向如圖所示。 教師:感應電流的磁場方向如何? 學生:感應電流的磁場方向向下。 教師:S極向下插入線圈中,情況怎樣呢? 學生甲:磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向向上。 學生乙:通過線圈的磁通量增加。 學生丙:感應電流的方向如圖所示。 學生?。焊袘娏鞯拇艌龇较蛳蛳隆? 教師:再把S極從線圈中拔出時,情況如何?

41、 學生甲:磁鐵在線圈中產(chǎn)生的磁場方向向上。 學生乙:通過線圈的磁通量減小。 學生丙:感應電流的方向如圖所示。 學生丁:感應電流的磁場方向向上。 教師:通過上面的實驗,同學們發(fā)現(xiàn)了什么? 學生甲:當磁鐵移近或插入線圈時,線圈中感應電流的磁場方向與原磁場方向相反;當磁鐵離開線圈或從線圈中拔出時,線圈中感應電流的磁場方向與原磁場方向相同。 學生乙:當穿過線圈的磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場方向相反;當穿過線圈的磁通量減少時,感應電流的磁場與原磁場方向相同。 學生丙:當穿過線圈的磁通量增加時,感應電流的磁場阻礙磁通量增加;當穿過線圈的磁通量減少時,感應電流的磁場阻礙磁通量減少。

42、 教師:剛才幾位同學的說法都正確。物理學家楞次概括了各種實驗結果,在1834年提出了感應電流方向的判定方法,這就是楞次定律。投影打出楞次定律的內(nèi)容。 [投影] 感應電流具有這樣的方向,即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化,這就是楞次定律。 (師生共同活動:理解楞次定律的內(nèi)涵) (1)“阻礙”并不是“阻止”,一字之差,相去甚遠。要知道原磁場是主動的,感應電流的磁場是被動的,原磁通仍要發(fā)生變化,感應電流的磁場只是起阻礙變化而已。 (2)楞次定律判斷感應電流的方向具有普遍意義。 教師:楞次定律符合能量守恒。從上面的實驗可以發(fā)現(xiàn):感應電流在閉合電路中要消耗能量,在磁體靠近(或

43、遠離)線圈過程中,都要克服電磁力做功,克服電磁力做功的過程就是將其他形式的能轉化為電能的過程。 楞次定律也符合唯物辯證法。唯物辯證法認為:“矛盾是事物發(fā)展的動力”。電磁感應中,矛盾雙方即條形磁鐵的磁場(B原)和感應電流的磁場(B感),兩者都處于同一線圈中,且感應電流的磁場總要阻礙原磁場的變化,形成既相互排斥又相互依賴的矛盾,在回路中對立統(tǒng)一,正是“阻礙”的形成產(chǎn)生了電磁感應現(xiàn)象。 2、楞次定律的應用 教師:[投影]應用楞次定律判斷感應電流方向的基本步驟: (1)明確原磁場的方向。 (2)明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。 (3)根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向。 (4)利

44、用安培定則確定感應電流的方向。 教師:下面讓我們通過對例題的分析,熟悉應用楞次定律判斷感應電流方向的基本步驟,同時加深對楞次定律的理解。 [投影] 教師:開關斷開前,線圈M中的電流在線圈N中產(chǎn)生的磁場方向向哪? 學生:向下。 教師:開關斷開瞬間,線圈N中磁通量如何變化? 學生:減少。 教師:線圈N中感應電流的磁場方向如何? 學生:向下(阻礙磁通量減少)。 教師:線圈N中感應電流的方向如何? 學生:由下向上,整個回路是順時針電流。 教師:利用楞次定律判定感應電流方向的思路可以概括為以下框圖。 (投影) [投影] 教師:線圈ABCD所在處磁場方向向哪? 學

45、生:垂直紙面向里。 教師:感應電流的磁場方向向哪? 學生:垂直紙面向里。 教師:穿過線圈ABCD的磁通量應如何變化? 學生:減少。 教師:線圈ABCD應向哪個方向平移? 學生:向右。 3.右手定則 教師:當閉合電路的一部分做切割磁感線運動時,如何應用楞次定律判定感應電流的方向呢? (投影)如圖所示,光滑金屬導軌的一部分處在勻強磁場中,當導體棒AB向右勻速運動切割磁感線時,判斷AB中感應電流方向。 教師:當AB棒向右切割磁感線時,感應電流方向如何? 學生甲:回路中原磁場方向垂直紙面向里。 學生乙:通過回路的磁通量在減小。 學生丙:感應電流的磁場與原磁場方向相同,為垂直紙

46、面向里。 學生?。夯芈分懈袘娏鳛槟鏁r針方向,AB中感應電流的方向為向上。 教師:如果磁通量的變化是由導體切割磁感線引起的,感應電流的方向可以由右手定則來判斷。 [投影]右手定則的內(nèi)容: 伸開右手讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內(nèi),讓磁感線垂直從手心進入,拇指指向導體運動的方向,其余四指指的就是感應電流的方向。 教師:請同學們用右手定則重做例3,看結果是否一樣? 學生:一樣。 教師:右手定則實際上是楞次定律的一種具體表現(xiàn)形式,它們在本質上是一致的。只不過導體切割磁感線時,用右手定則判斷感應電流方向更方便。 (三)課堂總結、點評 教師活動:讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。

47、請一個同學到黑板上總結,其他同學在筆記本上總結,然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。 學生活動:認真總結概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結,看誰的更好,好在什么地方。 點評:總結課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學生概括總結能力。 教師要放開,讓學生自己總結所學內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構建他們自己的知識框架。 (四)實例探究 ☆楞次定律的應用 【例1】 如圖所示,試判定當開關S閉合和斷開瞬間,線圈ABCD的電流方向。(忽略導線GH的磁場作用) 解析:當S閉合時 (1)研究回路是ABCD,穿過回路的磁場是電流I所產(chǎn)生的磁場,方向由安培定則判定是指向讀者; (2

48、)回路ABCD的磁通量由無到有,是增大的; (3)由楞次定律可知感應電流磁場方向應和B原相反,即背離讀者向內(nèi)(“增反減同”)。 由安培定則判定感應電流方向是B→A→D→C→B。 當S斷開時 (1)研究回路仍是ABCD,穿過回路的原磁場仍是I產(chǎn)生的磁場,方向由安培定則判定是指向讀者; (2)斷開瞬間,回路ABCD磁通量由有到無,是減小的; (3)由楞次定律知感應電流磁場方向應是和B原相同即指向讀者; (4)由安培定則判定感應電流方向是A→B→C→D→A。 點評:用楞次定律解題時,沿一定的程序進行推理判斷比較規(guī)范,尤其是初學者一定要熟練掌握 【例2】 如圖所示,當條形磁鐵突然向閉

49、合銅環(huán)運動時,銅環(huán)里產(chǎn)生的感應電流的方向怎樣?銅環(huán)運動情況怎樣? 解析:磁鐵右端的磁感線分布如圖所示,當磁鐵向環(huán)運動時,環(huán)中磁通量變大,由楞次定律可判斷出感應電流磁場方向,再由安培定則判斷出感應電流方向如圖16-3-5所示.把銅環(huán)等效為多段直線電流元,取上、下兩對稱的小段研究,由左手定則可知其受安培力如圖,由此推想整個銅環(huán)受合力向右,故銅環(huán)將向右擺動. 點評:由于磁鐵的靠近引起環(huán)中感應電流的產(chǎn)生,而電流(通電導體)在磁場中受到力作用. 其他解法: 另解一:磁鐵向右運動,使銅環(huán)產(chǎn)生感應電流如圖所示.此環(huán)形電流可等效為圖中所示的小磁針。顯然,由于兩磁體間的推斥作用銅環(huán)將向右運動。 另解

50、二:由于磁鐵向右運動而使銅環(huán)中產(chǎn)生感應電流,根據(jù)楞次定律的另一種表述可知銅環(huán)將向右躲避以阻礙這種相對運動. 【例3】 如圖所示,固定于水平面上的光滑平行導電軌道AB、CD上放著兩根細金屬棒ab、cd.當一條形磁鐵自上而下豎直穿過閉合電路時,兩金屬棒ab、cd將如何運動?磁鐵的加速度仍為g嗎? 解析:當條形磁鐵從高處下落接近回路abcd時,穿過回路的磁通量方向向下且在不斷增加.根據(jù)楞次定律的第二種表述:感應電流所產(chǎn)生的效果,總要反抗產(chǎn)生感應電流的原因.在這里,產(chǎn)生感應電流的原因是:條形磁鐵的下落使回路中的磁通量增加,為反抗條形磁鐵的下落,感應電流的磁場給條形磁鐵一個向上的阻礙其下落的阻力,使

51、磁鐵下落的加速度小于g.為了反抗回路中的磁通量增加,ab、cd兩導體棒將互相靠攏,使回路的面積減小,以阻礙磁通量的增加.同理,當穿過平面后,磁鐵的加速度仍小于g,ab、cd將相互遠離. 點評:磁鐵穿過閉合電路前、后,引起磁通量的變化是不同的,因而引起的感應電流方向不同.據(jù)楞次定律判斷出感應電流方向,再應用左手定則判斷受力情況,由牛頓第三定律可判斷磁鐵受力方向.此法較為繁瑣.若根據(jù)楞次定律的另一種表述——感應電流的效果,總是反抗產(chǎn)生感應電流的原因,本題中的“原因”是磁鐵靠近(過線圈后“遠離”),從而可以判斷. ★鞏固練習 1.根據(jù)楞次定律知感應電流的磁場一定是 ( ) A.

52、阻礙引起感應電流的磁通量 B.與引起感應電流的磁場反向 C.阻礙引起感應電流的磁通量的變化 D.與引起感應電流的磁場方向相同 答案:C 點評:楞次定律揭示了感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化. 2.如圖所示,通電導線旁邊同一平面有矩形線圈abcd.則 ( ) A.若線圈向右平動,其中感應電流方向是a→b→c→d B.若線圈豎直向下平動,無感應電流產(chǎn)生 C.當線圈以ab邊為軸轉動時,其中感應電流方向是a→b→c→d D.當線圈向導線靠近時,其中感應電流方向是a→b→c→d 答案:ABC 點評:先明確直線電流周圍磁感線的分布情況,再用楞次定律 判定

53、. 3.如圖所示,一水平放置的矩形閉合線框abcd,在細長磁鐵的N極附近豎直下落,保持bc邊在紙外,ad邊在紙內(nèi),如圖中的位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ,位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ,在這個過程中,線圈中感應電流 ( ) A.沿abcd流動 B.沿dcba流動 C.由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流動 D.由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流動,由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流動 解析:根據(jù)細長磁鐵的N極附近的磁感線分布,線圈abcd在位置Ⅱ時,穿過線圈的磁通量為零;在位置Ⅰ時,磁感線向上穿過線圈;在位置Ⅲ時,磁感線向下穿過線圈.設磁感線向上穿過線圈,磁通量為正,因此可見,由Ⅰ到Ⅱ再到Ⅲ,磁

54、通量連續(xù)減小,感應電流方向不變,應沿abcda流動.故A正確. 答案:A 點評:明確N極附近磁感線的分布情況由穿過磁感線的條數(shù)判定磁通量變化,再用楞次定律分段研究 4.如圖所示,兩個相同的鋁環(huán)套在一根光滑桿上,將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)的過程中兩環(huán)的運動情況是 ( ) A.同時向左運動,間距增大 B.同時向左運動,間距不變 C.同時向左運動,間距變小 D.同時向右運動,間距增大 解析:在條形磁鐵插入鋁環(huán)過程中,穿過鋁環(huán)的磁通量增加,兩環(huán)為了阻礙磁通量的增加,應朝條形磁鐵左端運動,由于兩環(huán)上感應電流方向相同,故將相互吸引,而使間距變小. 答案:C 點評:同向電

55、流相互吸引,異向電流相互排斥 5.如圖所示,勻強磁場垂直于圓形線圈指向紙里, a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點,現(xiàn)用外力作用在上述四點,將線圈拉成正方形.設線圈導線不可伸長,且線圈仍處于原先所在的平面內(nèi),則在線圈發(fā)生形變的過程中 ( ) A.線圈中將產(chǎn)生abcd方向的感應電流 B.線圈中將產(chǎn)生adcb方向的感應電流 C.線圈中產(chǎn)生感應電流的方向先是abcd,后是adcb D.線圈中無感應電流產(chǎn)生 解析:由幾何知識知,周長相等的幾何圖形中,圓的面積最大.當由圓形變成正方形時磁通量變小. 答案:A 點評:周長相同情況下,圓的面積最大 6.如圖所示,有一固定

56、的超導圓環(huán),在其右端放一條形磁鐵,此時圓環(huán)中無電流,當把磁鐵向右方移走時,由于電磁感應,在超導圓環(huán)中產(chǎn)生了一定的電流.則以下判斷中正確的是 ( ) A.此電流方向如箭頭所示,磁鐵移走后,此電流繼續(xù)維持 B.此電流方向與箭頭方向相反,磁鐵移走后,此電流很快消失 C.此電流方向如箭頭所示,磁鐵移走后,此電流很快消失 D.此電流方向與箭頭方向相反,磁鐵移走后,此電流繼續(xù)維持 解析:在超導圓環(huán)中產(chǎn)生感應電流后,電能基本不損失,電流繼續(xù)存在. 答案:D 點評:超導無電阻 7.1931年,英國物理學家狄拉克從理論上預言了存在著只有一個磁極的粒子——磁單極子.如圖所示,如果有

57、一個磁單極子(單N極)從a點開始運動穿過線圈后從b點飛過.那么 ( ) A.線圈中感應電流的方向是沿PMQ方向 B.線圈中感應電流的方向是沿QMP方向 C.線圈中感應電流的方向先是沿QMP方向,然后是PMQ方向 D.線圈中感應電流的方向先是沿PMQ方向,然后是QMP方向 解析:將磁單極子(單N極),理解為其磁感線都是向外的 答案:B 點評:關鍵是磁單極子的磁場 特點. 8.如圖所示,一平面線圈用細桿懸于P點,開始時細桿處于水平位置,釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動.已知線圈平面始終與紙面垂直,當線圈第一次通過位置Ⅰ和位置Ⅱ時,順著磁場方向看去,線圈中感應電流的

58、方向分別為 ( ) A.逆時針方向,逆時針方向 B.逆時針方向,順時針方向 C.順時針方向,順時針方向 D.順時針方向,逆時針方向 解析:線圈在位置Ⅰ時,磁通量方向水平向右且在增加.據(jù)楞次定律,感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化,所以感應電流的磁場方向應水平向左.據(jù)安培定則,順著磁場方向看,線圈中的感應電流方向為逆時針方向. 當線圈第一次通過位置Ⅱ時,穿過線圈的磁通量方向水平向右且在減小.根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場方向應水平向左.再根據(jù)安培定則,順著磁場方向看去,線圈中感應電流的方向應為順時針. 答案:B 點評:應用楞次定律按程序

59、分析 9.如圖所示,ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉動的閉合矩形線框,當滑動變阻器的滑片P自左向右滑動時,從紙外向紙內(nèi)看,線框ab將 ( ) A.保持靜止不動 B.逆時針轉動 C.順時針轉動 D.發(fā)生轉動,但因電源極性不明,無法確定轉動方向 解析:滑動變阻器R的滑片P向右滑動時,接入電路的電阻變大,電流強度變小,由這個電流產(chǎn)生的磁場減弱,穿過線框磁通量變小.根據(jù)楞次定律,感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流磁場的變化,所以線框ab應順時針方向轉動,增大其垂直于磁感線方向的投影面積,才能阻礙線框的磁通量減小. 答案:C 點評:若被電源未標明極性所困惑,于是作個假設:

60、設電源左端為正或右端為正,然后根據(jù)兩種情況中的磁極的極性和引起穿過線圈磁通量的變化分別判斷.這樣做,費很大周折,如能抓住楞次定律的實質去判別則很簡便. ★課余作業(yè) 1、認真閱讀教材。 2、思考并完成 “問題與練習”中的題題目。 ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學的根本;親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵,離開了思維方法和實踐活動,物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。 4.4 法拉第電磁感應定律 ★新課標要求 (一)知識與技能 1.知

61、道什么叫感應電動勢。 2.知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量,并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。 3.理解法拉第電磁感應定律內(nèi)容、數(shù)學表達式。 4.知道E=BLvsinθ如何推得。 5.會用和E=BLvsinθ解決問題。 (二)過程與方法 通過推導到線切割磁感線時的感應電動勢公式E=BLv,掌握運用理論知識探究問題的方法。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 1.從不同物理現(xiàn)象中抽象出個性與共性問題,培養(yǎng)學生對不同事物進行分析,找出共性與個性的辯證唯物主義思想。 2.了解法拉第探索科學的方法,學習他的執(zhí)著的科學探究精神。 ★教學重點 法拉第電磁感應定律。 ★教學難點 平均電動勢與

62、瞬時電動勢區(qū)別。 ★教學方法 19 演示法、歸納法、類比法 ★教學用具: CAI課件、多媒體電腦、投影儀、投影片。 ★教學過程 (一)引入新課 教師:在電磁感應現(xiàn)象中,產(chǎn)生感應電流的條件是什么? 學生:穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 教師:在電磁感應現(xiàn)象中,磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況? 學生甲:由磁感應強度的變化引起的,即ΔΦ=ΔB·S。 學生乙:由回路面積的變化引起的,即ΔΦ=B·ΔS。 學生丙:由磁感應強度和面積同時變化引起的,即ΔΦ=B2S2-B1S1 學生丁:概括為ΔΦ=Φ2-Φ1 點評:該問題學生通常只能回答出一兩種情況,需要教師啟發(fā)、引導,

63、才能歸納出磁通量變化的各種情形。在指導學生回答此問題時,重在培養(yǎng)學生的想象能力和概括能力,不宜過多糾纏細節(jié),以免沖淡教學重點。 教師:恒定電流中學過,電路中存在持續(xù)電流的條件是什么? 學生:電路閉合、有電源。 教師:在電磁感應現(xiàn)象中,既然閉合電路中有感應電流,這個電路中就一定有電動勢。在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。下面我們就來探討感應電動勢的大小決定因素。 (二)進行新課 1、感應電動勢 教師:CAI課件展示出下面兩個電路 教師:在圖a與圖b中,若電路是斷開的,有無電流?有無電動勢? 學生:電路斷開,肯定無電流,但有電動勢。 教師:電動勢大,電流一定大嗎?

64、學生:電流的大小由電動勢和電阻共同決定。 教師:圖b中,哪部分相當于a中的電源? 學生:螺線管相當于電源。 教師:圖b中,哪部分相當于a中電源內(nèi)阻? 學生:線圈自身的電阻。 教師:在電磁感應現(xiàn)象中,不論電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就有感應電動勢.有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質。 2、電磁感應定律 教師:感應電動勢跟什么因素有關?現(xiàn)在演示前節(jié)課中三個成功實驗,用CAI課件展示出這三個電路圖,同時提出三個問題供學生思考: 乙 甲 丙

65、問題1:在實驗中,電流表指針偏轉原因是什么? 問題2:電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系? 問題3:第一個成功實驗中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同? 學生甲:穿過電路的Φ變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感. 學生乙:由全電路歐姆定律知I=,當電路中的總電阻一定時,E感越大,I越大,指針偏轉越大。 學生丙:磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同。 教師:磁通量變化的快慢用磁通量的變化率來描述,即單位時間內(nèi)磁通量的變化量,用公式表示為。從上面的三個實驗,同學們可歸納出什么結論呢? 學生甲:實驗甲中,將條形磁鐵快插入(或拔出)比慢插入或(拔出)時,大,

66、 I感大,E感大。 學生乙:實驗乙中,導體棒運動越快,越大,I感越大,E感越大。 學生丙:實驗丙中,開關斷開或閉合,比開關閉合時移動滑動變阻器的滑片時大,I感大,E感大。 教師:從上面的三個實驗我們可以發(fā)現(xiàn),越大,E感越大,即感應電動勢的大小完全由磁通量的變化率決定。精確的實驗表明:電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比,即E∝。這就是法拉第電磁感應定律。 (師生共同活動,推導法拉第電磁感應定律的表達式) 設t1時刻穿過回路的磁通量為Φ1,t2時刻穿過回路的磁通量為Φ2,在時間Δt=t2-t1內(nèi)磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1,磁通量的變化率為,感應電動勢為E,則 E=k 在國際單位制中,電動勢單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb),時間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學們可以課下自己證明),則上式可寫成 E= 設閉合電路是一個n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,這時相當于n個單匝線圈串聯(lián)而成,因此感應電動勢變?yōu)? E=n 3、導線切割磁感線時的感應電動勢 教師:導體切割磁感線時,感應電動勢如何計算呢?用CAI課件展

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