高中物理《 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件》 教案7

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111 課題 4.2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 第2 學(xué)時(shí) 一、 教學(xué)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能 1．知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 2．會(huì)使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實(shí)驗(yàn)。 （二）過程與方法 學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)觀察、記錄結(jié)果、分析論證得出結(jié)論的科學(xué)探究方法 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 滲透物理學(xué)方法的教育，通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。舉例說明電磁感應(yīng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。 教具準(zhǔn)備： 條形磁鐵（兩個(gè)），導(dǎo)體棒，示教電流表，線圈（粗、細(xì)各一個(gè)），學(xué)生電源，開關(guān)，滑動(dòng)變阻器，導(dǎo)線若干， 二、 教學(xué)過程： 復(fù)習(xí)提問（課堂導(dǎo)入）： “科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！痹诼娜祟悮v史長河中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展，特別是我們剛剛跨過的二十世紀(jì)，更是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(xiàn)的科學(xué)家——法拉第。 1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，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(jiān)持不懈的努力，于1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，開辟了人類的電氣化時(shí)代。 本節(jié)課我們就來探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件。 出示本堂課教學(xué)目標(biāo)： 1．知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。 2．會(huì)使用線圈以及常見磁鐵完成簡單的實(shí)驗(yàn)。 ① 重點(diǎn)、難點(diǎn)化解（探求新知、質(zhì)疑導(dǎo)學(xué)、課堂反饋）： 學(xué)生活動(dòng)內(nèi)容 老師活動(dòng)內(nèi)容 表1 導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 向右平動(dòng) 向左 向后平動(dòng) 不擺動(dòng) 向左平動(dòng) 向右 向上平動(dòng) 不擺動(dòng) 向前平動(dòng) 不擺動(dòng) 向下平動(dòng) 不擺動(dòng) 結(jié)論：只有左右平動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線，有電流產(chǎn)生，前后平動(dòng)、上下平動(dòng)，導(dǎo)體棒都不切割磁感線，沒有電流產(chǎn)生。 表3 操作 現(xiàn)象 開關(guān)閉合瞬間 有電流產(chǎn)生 開關(guān)斷開瞬間 有電流產(chǎn)生 開關(guān)閉合時(shí)，滑動(dòng)變阻器不動(dòng) 無電流產(chǎn)生 開關(guān)閉合時(shí)，迅速移動(dòng)變阻器的滑片 有電流產(chǎn)生 結(jié)論：只有當(dāng)線圈A中電流變化時(shí)，線圈B中才有電流產(chǎn)生。 （1）閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線 在初中學(xué)過，當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，如圖4.2-1所示。 演示：導(dǎo)體左右平動(dòng)，前后運(yùn)動(dòng)、上下運(yùn)動(dòng)。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。 觀察實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象。 演示：如圖4.2-2所示。把磁鐵的某一個(gè)磁極向線圈中插入，從線圈中拔出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現(xiàn)象記錄在表2中。 觀察實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象。 表2 磁鐵的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)方向 磁鐵的運(yùn)動(dòng) 表針的擺動(dòng)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(dòng) S極停在線圈中 不擺動(dòng) N極從線圈中抽出 向左 S極從線圈中抽出 向右 結(jié)論：只有磁鐵相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，有電流產(chǎn)生。磁鐵相對(duì)線圈靜止時(shí)，沒有電流產(chǎn)生。 （3）模擬法拉第的實(shí)驗(yàn) 演示：如圖4.2-3所示。線圈A通過變阻器和開關(guān)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。把觀察到的現(xiàn)象記錄在表3中。 觀察實(shí)驗(yàn)，記錄現(xiàn)象。 2、分析論證 分組討論，學(xué)生代表發(fā)言。 演示實(shí)驗(yàn)1中，部分導(dǎo)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(dāng)導(dǎo)體棒前后、上下平動(dòng)時(shí)，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產(chǎn)生。 演示實(shí)驗(yàn)2中，磁體相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng)，線圈內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當(dāng)磁體在線圈中靜止時(shí)，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生。（如圖4.2-4） 演示實(shí)驗(yàn)3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動(dòng)片快速移動(dòng)過程中，線圈A中電流變化，導(dǎo)致線圈B內(nèi)磁場發(fā)生變化，變強(qiáng)或者變?nèi)酰ň€圈面積不變），有電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈A中電流恒定時(shí)，線圈內(nèi)磁場不變化，無電流產(chǎn)生。（如圖4.2-5） 3、歸納總結(jié) 請(qǐng)大家思考以上幾個(gè)產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)例，能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？ 實(shí)例1中，部分導(dǎo)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(yīng)電流；實(shí)例2中，導(dǎo)體插入、拔出線圈，線圈面積不變，但磁場變化，同樣導(dǎo)致磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流；實(shí)例3中，通斷電的瞬間，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片迅速滑動(dòng)的瞬間，都引起線圈A中電流的變化，最終導(dǎo)致線圈B中磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。從這三個(gè)實(shí)例看見，感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，應(yīng)是穿過閉合電路的磁通量變化。 引起感應(yīng)電流的表面因素很多，但本質(zhì)的原因是磁通量的變化。因此，電磁感應(yīng)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，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 ② 系統(tǒng)歸納 只要穿過閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 分析磁通量磁通量的變化 ③ 練習(xí)鞏固（課堂作業(yè)）： 關(guān)于磁通量的計(jì)算 【例1】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)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(zhuǎn)180，求此過程磁通量的變化？ 錯(cuò)解：初態(tài)，末態(tài)，故。 錯(cuò)解分析：錯(cuò)解中忽略了磁通量的正、負(fù)。 正確解法：初態(tài)中，末態(tài)，故 關(guān)于電磁感應(yīng)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(yīng)電流的是（ ） 答案：EF 【例3】（綜合性思維點(diǎn)撥）如圖（甲）所示，有一通電直導(dǎo)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(dǎo)線正下方且與導(dǎo)線位于同 一豎直平面，正豎直向上運(yùn)動(dòng)。問在線圈P到達(dá)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(shí)P中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？ 解：根據(jù)直流電流磁場特點(diǎn)，靠近導(dǎo)線處磁場強(qiáng)，遠(yuǎn)離導(dǎo)線處磁場弱。把線圈P從MN下方運(yùn)動(dòng)到上方過程中的幾個(gè)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(gè)過程磁通量變化經(jīng)歷了增加→減小→增加→減小，所以在整個(gè)過程中P中都會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。 關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用 【例4】如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時(shí)繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個(gè)線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。在斷開開關(guān)S的時(shí)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(shí)間后觸頭C才能離開，延時(shí)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(yīng)電流。斷開開關(guān)S時(shí)，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(yīng)，線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于感應(yīng)電流的磁場對(duì)銜鐵D的吸引作用，觸頭C不離開；經(jīng)過一小段時(shí)間后感應(yīng)電流減弱，感應(yīng)電流磁場對(duì)銜鐵D的吸引力減小，當(dāng)彈簧E的作用力比磁場力大時(shí)，才將銜鐵D拉起，觸頭C離開． 鞏固練習(xí) 1.關(guān)于磁通量、磁通密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列說法正確的是（ ） A．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的地方，磁通量越大 B．穿過某線圈的磁通量為零時(shí)，由B=可知磁通密度為零 C．磁通密度越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量 答案：CD 2.下列單位中與磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位“特斯拉”相當(dāng)?shù)氖仟ぃ? ） A．Wb/m2 B．N/Am C．kg/As2 D．kg/Cm 答案：ABC 3.關(guān)于感應(yīng)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(yīng)電流 B．只要閉合導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)線中就一定有感應(yīng)電流 C．若閉合電路的一部分導(dǎo)體不做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，閉合電路中一定沒有感應(yīng)電流 D．當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中一定有感應(yīng) 電流 答案：D 4.在一長直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時(shí)，套在長直導(dǎo)線上的閉合線環(huán)（環(huán)面與導(dǎo)線垂直，長直導(dǎo)線通過環(huán)的中心），當(dāng)發(fā)生以下變化時(shí)，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（ ） A．保持電流不變，使導(dǎo)線環(huán)上下移動(dòng) B．保持導(dǎo)線環(huán)不變，使長直導(dǎo)線中的電流增大或減小 C．保持電流不變，使導(dǎo)線在豎直平面內(nèi)順時(shí)針（或逆時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng) D．保持電流不變，環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動(dòng) 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 答案：B 6.行駛中的汽車制動(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 C．物體的勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 D．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 解析：都是宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的能量形式——機(jī)械能的減少，相應(yīng)轉(zhuǎn)化為其他形式能（如內(nèi)能、電能）。能的轉(zhuǎn)化過程也就是做功的過程。 答案：AD 7.在無線電技術(shù)中，常有這樣的要求：有兩個(gè)線圈，要使一個(gè)線圈中有電流變化時(shí)，對(duì)另一個(gè)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 （ ） 答案：D 三、 作業(yè)布置： ① 課后作業(yè)： 2、書面完成P8“問題與練習(xí)”第5、6、7題；思考并回答第1、2、3、4題。 ② 家庭作業(yè)： 課課練 四、 其它資料（除板書設(shè)計(jì)）： 111