人教版選修32 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件 第1課時 教案.doc

第二節(jié) 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件教學(xué)目標(biāo)：（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驗。（二）過程與方法學(xué)會通過實驗觀察、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)度與價值觀滲透物理學(xué)方法的教育，通過實驗觀察和實驗探究，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：通過實驗觀察和實驗探究，理解感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。教學(xué)難點：感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。教學(xué)方法：實驗觀察法、分析法、實驗歸納法、講授法教學(xué)用具：條形磁鐵（兩個），導(dǎo)體棒，示教電流表，線圈（粗、細(xì)各一個），學(xué)生電源，開關(guān)，滑動變阻器，導(dǎo)線若干，教學(xué)過程：（一）引入新課“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。”在漫漫的人類歷史長河中，隨著科學(xué)技術(shù)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，特別是我們剛剛跨過的二十世紀(jì)，更是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時期。經(jīng)濟建設(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代。本節(jié)課我們就來探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件。（二）新課教學(xué)1、實驗觀察（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)體做切割磁感線運動時，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。觀察實驗，記錄現(xiàn)象。表1導(dǎo)體棒的運動表針的擺動方向?qū)w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(jié)論：只有左右平動時，導(dǎo)體棒切割磁感線，有電流產(chǎn)生，前后平動、上下平動，導(dǎo)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(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。 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(jié)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(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。 觀察實驗，記錄現(xiàn)象。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，滑動變阻器不動無電流產(chǎn)生開關(guān)閉合時，迅速移動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，線圈b中才有電流產(chǎn)生。2、分析論證分組討論，學(xué)生代表發(fā)言。演示實驗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，閉合電路所圍面積沒有發(fā)生變化，無電流產(chǎn)生。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(dāng)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） 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(dǎo)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(dāng)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）3、歸納總結(jié)請大家思考以上幾個產(chǎn)生感應(yīng)電流的實例，能否從本質(zhì)上概括出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件？實例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(dǎo)致線圈b中磁通量變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。從這三個實例看見，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。 （三）實例探究關(guān)于磁通量的計算【例1】如圖所示，在磁感應(yīng)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(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（ ） 答案：ef【例3】（綜合性思維點撥）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(yīng)電流？解：根據(jù)直流電流磁場特點，靠近導(dǎo)線處磁場強，遠離導(dǎo)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)象的實際應(yīng)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。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(yīng)電流。斷開開關(guān)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(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，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)強度，下列說法正確的是（ ）a磁感應(yīng)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(yīng)強度越大d磁感應(yīng)強度在數(shù)值上等于1 m2的面積上穿過的最大磁通量 答案：cd2.下列單位中與磁感應(yīng)強度的單位“特斯拉”相當(dāng)?shù)氖牵?）awb/m2 bn/amckg/as2 dkg/cm 答案：abc3.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)線做切割磁感線運動，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動，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，閉合電路中一定有感應(yīng)電流答案：d4.在一長直導(dǎo)線中通以如圖所示的恒定電流時，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，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)順時針（或逆時針）轉(zhuǎn)動d保持電流不變，環(huán)在與導(dǎo)線垂直的水平面內(nèi)左右水平移動解析：畫出電流周圍的磁感線分布情況。答案：c5.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：b6.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(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物體的機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量解析：