2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第04節(jié) 法拉弟電磁感應(yīng)定律教案 粵教版選修3-2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第04節(jié) 法拉弟電磁感應(yīng)定律教案 粵教版選修3-22020-2021學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第04節(jié) 法拉弟電磁感應(yīng)定律教案 粵教版選修3-2年級：姓名：- 10 -法拉第電磁感應(yīng)定律教學(xué)目標：（一）知識與技能1知道什么叫感應(yīng)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、。3理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達式。4知道e=blvsin如何推得。5會用和e=blvsin解決問題。（二）過程與方法通過推導(dǎo)到線切割磁感線時的感應(yīng)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)

2、象中抽象出個性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)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(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。教具準備： 多媒體電腦、投影儀、投影片。教學(xué)過程：復(fù)習(xí)提問（課堂導(dǎo)入）：（一）引入新課在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？ 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量發(fā)生變化的方式有哪些情況？ 恒定電流中學(xué)過，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？ 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。下面我們就來探討感應(yīng)電動勢的大小決定因素。出示本堂課教學(xué)目標：1知道什么叫感應(yīng)電動勢。2知道磁通量的變化率是表

3、示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別、。3理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達式。4知道e=blvsin如何推得。5會用和e=blvsin解決問題。學(xué)生活動內(nèi)容老師活動內(nèi)容實驗甲中，將條形磁鐵快插入（或拔出）比慢插入或（拔出）時，大，i感大，e感大。實驗乙中，導(dǎo)體棒運動越快，越大，i感越大，e感越大。實驗丙中，開關(guān)斷開或閉合，比開關(guān)閉合時移動滑動變阻器的滑片時大，i感大，e感大。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(yīng)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(yīng)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(yīng)定律。（師生共同活動，推導(dǎo)法

4、拉第電磁感應(yīng)定律的表達式）設(shè)t1時刻穿過回路的磁通量為1，t2時刻穿過回路的磁通量為2，在時間t=t2t1內(nèi)磁通量的變化量為=21，磁通量的變化率為，感應(yīng)電動勢為e，則e=n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(xué)們可以課下自己證明），則上式可寫成e=設(shè)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(yīng)電動勢變?yōu)閑=n、感應(yīng)電動勢 在圖a與圖b中，若電路是斷開的，有無電流？有無電動勢？電路斷開，肯定無電流，但有電動勢。電動勢大，電流一定大嗎？電流的大小由電動勢和電阻共

5、同決定。圖b中，哪部分相當于a中的電源？螺線管相當于電源。圖b中，哪部分相當于a中電源內(nèi)阻？線圈自身的電阻。在電磁感應(yīng)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(yīng)電動勢.有感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。2、電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動勢跟什么因素有關(guān)？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(xué)生思考： 乙甲 丙問題1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)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?穿過電路的變化產(chǎn)生e感產(chǎn)生i感.由全電

6、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(zhuǎn)越大。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(xué)們可歸納出什么結(jié)論呢？問題：當導(dǎo)體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角，感應(yīng)電動勢可用上面的公式計算嗎？如圖所示電路，閉合電路的一部分導(dǎo)體處于勻強磁場中，導(dǎo)體棒以v斜向切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。解析：可以把速度v分解為兩個分量：垂直于磁感線的分量v1=vsin和平行于磁感線的分量v2=vcos。后者不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。前者切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=bl

7、v1=blvsin3、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢導(dǎo)體切割磁感線時，感應(yīng)電動勢如何計算呢？用cai課件展示如圖所示電路，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為b，ab的長度為l，以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？ 解析：設(shè)在t時間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來的位置運動到a1b1，這時線框面積的變化量為s=lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=bs=blvt據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，得e=blv問題：當導(dǎo)體的運動方向跟磁感線方向有一個夾角，感應(yīng)電動勢可用上面的公式計算嗎？強調(diào)在國際單位制中，上式中b、l、v的單位分別是特斯拉（t）、米（m）、米每秒（m/s），指v與b的夾角。討論：如果電動機因

8、機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動，會發(fā)生什么情況？這時應(yīng)采取什么措施？學(xué)生討論，發(fā)表見解。電動機停止轉(zhuǎn)動，這時就沒有了反電動勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會很大，電動機可能會燒毀。這時，應(yīng)立即切斷電源，進行檢查。4、反電動勢引導(dǎo)學(xué)生討論教材圖4.3-3中，電動機線圈的轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這個電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動？學(xué)生討論后發(fā)表見解。教師總結(jié)點評。電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢削弱了電源的電流，這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動。這樣，線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動就必須向電動機提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。重點、難點化解

9、（探求新知、質(zhì)疑導(dǎo)學(xué)、課堂反饋）：系統(tǒng)歸納：感應(yīng)電動勢為ee=n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），e=blv1=blvsin強調(diào)在國際單位制中，上式中b、l、v的單位分別是特斯拉（t）、米（m）、米每秒（m/s），指v與b的夾角。練習(xí)鞏固（課堂作業(yè)）：【例1】如圖所示，有一彎成角的光滑金屬導(dǎo)軌poq，水平放置在磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直，有一金屬棒mn與導(dǎo)軌的oq邊垂直放置，當金屬棒從o點開始以加速度a向右勻加速運動t秒時，棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動勢是多少? 解：由于導(dǎo)軌的夾角為，開始運動t秒時，金屬棒切割磁感線

10、的有效長度為：l=stan=at2tan據(jù)運動學(xué)公式，這時金屬棒切割磁感線的速度為v=at由題意知b、l、v三者互相垂直，有e=blv=bat2tanat=ba2t3tan即金屬棒運動t秒時，棒與導(dǎo)軌所構(gòu)成的回路中的感應(yīng)電動勢是e=ba2t3tan. 【例2】（2001年上海）如圖所示，固定于水平面上的金屬框cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無摩擦滑動.此時abed構(gòu)成一個邊長l的正方形，棒電阻r，其余電阻不計，開始時磁感應(yīng)強度為b。（1）若以t=0時起，磁感應(yīng)強度均勻增加，每秒增加量k，同時保持棒靜止，求棒中的感應(yīng)電流。（2）在上述情況中，棒始終保持靜止，當t=t1

11、時需加垂直于棒水平外力多大?（3）若從t=0時起，磁感應(yīng)強度逐漸減小，當棒以恒定速度v向右勻速運動，可使棒中不產(chǎn)生i感，則磁感應(yīng)強度應(yīng)怎樣隨時間變化?（寫出b與t的關(guān)系式）解析：（1）據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為e=kl2回路中的感應(yīng)電流為i=（2）當t=t1時，b=b0+kt1金屬桿所受的安培力為f安=bil=（b0+kt1）據(jù)平衡條件，作用于桿上的水平拉力為f=f安=（b0+kt1）（3）要使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則通過閉合回路的磁通量不變，即b0l2=bl（l+v t）解得b=鞏固練習(xí)1.法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小 （ ）a.跟穿過這一閉合

12、電路的磁通量成正比b.跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強度成正比c.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比d.跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比答案：c點評：熟記法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容2.將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有 （ ）a.磁通量的變化率 b.感應(yīng)電流的大小c.消耗的機械功率 d.磁通量的變化量e.流過導(dǎo)體橫截面的電荷量 答案：de點評：插到同樣位置，磁通量變化量相同，但用時不同3.恒定的勻強磁場中有一圓形閉合導(dǎo)線圈，線圈平面垂直于磁場方向，當線圈在磁場中做下列哪種運動時，線圈中能產(chǎn)生感應(yīng)電流 （ ）a.線圈沿自身所在平面運動b.沿磁場方向運動c.