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課 時(shí) 教 學(xué) 設(shè) 計(jì) 首 頁(試用) 授課人: 授課時(shí)間: 年 月 日課 題4.2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件課 型新課 第幾課時(shí)共2課時(shí) 課 時(shí) 教 學(xué) 目 標(biāo) (三維)(一)知識與技能1知道產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。2會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。教學(xué) 重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):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。難點(diǎn):感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件教學(xué) 方法 與 手段實(shí)驗(yàn)觀察法、分析法、實(shí)驗(yàn)歸納法、講授法使用教材構(gòu)想太原市教研科研中心研制課 時(shí) 教 學(xué) 流 程(試用)教師行為學(xué)生行為課堂變化及處理主要環(huán)節(jié)的效果(一)引入新課師:“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,推動了人類社會的發(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。(二)進(jìn)行新課1、實(shí)驗(yàn)觀察(1)閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線師: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)動時(shí),電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流,如圖4.2-1所示。演示:導(dǎo)體左右平動,前后運(yùn)動、上下運(yùn)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。師:由此你能得出什么結(jié)論?師:還有哪些情況可以產(chǎn)生感應(yīng)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。(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2、分析論證師:通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就已經(jīng)知道,“磁生電”是一種在變化、運(yùn)動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。試以上面三個演示實(shí)驗(yàn)為例,對以上結(jié)論進(jìn)行分析論證。師點(diǎn)評:通過大家的論證,我們得出結(jié)論:“磁生電”的確是一種在變化、運(yùn)動的過程中才能出現(xiàn)的效應(yīng)。3、歸納總結(jié)師:大家回想一下什么是磁通量?寫出計(jì)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。師:請大家思考以上幾個產(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?師:同學(xué)們分析、總結(jié)得很好,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。實(shí)例探究關(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?錯解:初態(tài),末態(tài),故。錯解分析:錯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( )解析:產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化(2)線圈的面積S發(fā)生變化;(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度B和面積S的夾角發(fā)生變化。對于A選項(xiàng)因?yàn)榫€圈平面平行于磁感線,在以為軸轉(zhuǎn)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(xiàng)中,線框平面也與磁感線平行,磁通量為零,豎直向上運(yùn)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(yīng)電流產(chǎn)生;C選項(xiàng)中,線框邊與磁感線平行,與B選項(xiàng)同,故無感應(yīng)電流產(chǎn)生;D選項(xiàng)隨著線框的轉(zhuǎn)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(xiàng),圖示狀態(tài),轉(zhuǎn)過90時(shí),因此產(chǎn)生感應(yīng)電流。F選項(xiàng)螺線管內(nèi)通入交流電,電流大小方向在變,因此磁場強(qiáng)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(yīng)電流。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。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)動到上方過程中的幾個特殊位置如圖(乙)所示,可知磁通量增加,磁通量減小,磁通量增加,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(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離開生:觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。表1導(dǎo)體棒的運(yùn)動表針的擺動方向向右運(yùn)動向左導(dǎo)體棒的運(yùn)動表針的擺動方向向左運(yùn)動向右向前運(yùn)動不擺動向后運(yùn)動不擺動向上下運(yùn)動不擺動生:只有左右運(yùn)動時(shí),導(dǎo)體棒切割磁感線,有電流產(chǎn)生,前后、上下運(yùn)動,導(dǎo)體棒都不切割磁感線,沒有電流產(chǎn)生。生:觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。表2磁鐵的運(yùn)動表針的擺動方向N極插入線圈中向右N極停在線圈中不擺N極拔出線圈中向左S極插入線圈中向左S極停在線圈中不擺S極拔出線圈中向右結(jié)論:只有磁鐵相對線圈運(yùn)動時(shí),有電流產(chǎn)生。磁鐵相對線圈靜止時(shí),沒有電流產(chǎn)生。生:觀察實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。操作現(xiàn)象開關(guān)閉合瞬間有電流開關(guān)斷開瞬間有電流開關(guān)閉合時(shí),滑動變阻器不動無電流開關(guān)閉合時(shí),迅速移動滑動變阻器的滑片有電流結(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。生:分組討論,學(xué)生代表發(fā)言。生: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、上下平動時(shí),閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化,無電流產(chǎn)生。生:演示實(shí)驗(yàn)2中,磁體相對線圈運(yùn)動,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) 生:演示實(shí)驗(yàn)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(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)生:(1)一個面積為S的平面垂直一個磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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:=BS(3)單位:韋伯(Wb) 1Wb=1T1m2=1Vs(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(dāng)它跟磁場方向垂直時(shí),磁場越強(qiáng),穿過它的磁感線條數(shù)越多,磁通量就越大。當(dāng)它跟磁場方向平行時(shí),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。生: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
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