高二物理(人教版教科版)-電磁感應現(xiàn)象的兩類情況教案

1、教 案教學基本信息課題電磁感應現(xiàn)象的兩類情況學科物理學段： 年級高二教材書名： 物理選修3-2 出版社：人教版 出版日期： 年 月教學設計參與人員姓名單位設計者溫立新首師大附屬麗澤中學實施者指導者陳磊北京教育學院豐臺分院課件制作者其他參與者浦仕畢北京十二中教學目標及教學重點、難點知道動生電動勢和感生電動勢的概念和區(qū)別；知道動生電動勢的非靜電力是洛倫茲力的分力，感生電動勢的非靜電力是感生電場力。了解感生電場的產(chǎn)生，知道物質(zhì)存在的多樣性。會計算動生電動勢和簡單情景下的感生電動勢。了解電子感應加速器的工作原理。通過從宏觀和微觀觀角度分析動生電動勢的大小和產(chǎn)生電動勢的原因，培養(yǎng)能從多角度分析物理問題的

2、能力。（4）經(jīng)歷尋找非靜電力，分析非靜電力作功，利用定義式求電動勢，培養(yǎng)學生利用能量觀念分析解決問題的能力。重、難點：分析、理解產(chǎn)生感生電動勢和動生電動勢的原因。教學過程(表格描述)教學環(huán)節(jié)主要教學活動設置意圖環(huán)節(jié)一：情景再現(xiàn)，知識回顧通過兩類電磁感應現(xiàn)象的情景，復習感應電流產(chǎn)生的條件；利用右手定則判斷導體棒垂直切割磁感線運動時，感應電流方向；復習法拉第電磁感應定律在兩類情境下的應用。 進一步應用并理解楞次定律和法拉第電磁感應定律，為本節(jié)課判斷感生電動勢和動生電動勢的方向以及計算大小做知識準備。環(huán)節(jié)二：電磁感應現(xiàn)象中的洛倫茲力結(jié)合導體棒在磁場中垂直切割磁感線運動，探究導體棒中感應電流產(chǎn)生的原因

3、，如何計算動生電動勢大小。（一）金屬導體中電荷的情況。金屬中存在大量的正離子和自由電子。正離子在金屬中不能自由運動，能夠自由運動的粒子只有自由電子。只需要研究導體棒中自由電子的運動情況。而通常情況下，自由電子做無規(guī)則熱運動。導體棒靜止在磁場中磁場對做無規(guī)則運動的電子有洛倫茲力的作用，由于導體棒中自由電子的熱運動是無規(guī)則的，磁場對這些自由電子的洛倫茲力方向，也是無規(guī)則的，無法產(chǎn)生感應電流。導體棒在磁場中垂直切割磁感線運動v1v1F1自由電子受到向下的洛倫茲力作用，下端積累了負電荷呈現(xiàn)出負電性，上端帶正電，電勢較高，下端帶負電，電勢較低。導體棒內(nèi)有了靜電場，自由電子受到向上的靜電力和向下的洛倫茲力

4、。最初洛倫茲力大于靜電力，電子繼續(xù)向下運動，靜電力不斷增大。最終電子達到平衡狀態(tài)。Bev=Ule ，U=Blv.外電路開路，E從能量角度分析（1）將導體棒兩端連到磁場外的一個用電器上，導體棒與用電器構(gòu)成一個閉合回路。以其中一個電子為研究對象，力F1對電子做正功1=1l=1l 給出感生電動勢的概念如果感應電動勢是由于導體運動而產(chǎn)生的，它也叫做“動生電動勢”。導體棒就相當于電源洛倫茲力F1使自由電子定向運動，作為非靜電力克服靜電力做功，將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。這就是導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的原因。（2）討論自由電子受到的洛倫茲力做功的問題自由電子隨導體棒運動v1、沿導體棒向下的運動v2，平

5、行四邊形定則合成。自由電子受到的沿導體棒向下的洛倫茲力F1，導體棒運動反方向的洛倫茲力F2，平行四邊形定則FFFF2v1v2vF1證明，合力F的大小F=Bev。合力F方向垂直于合速度v的方向，所以我們說合力F是導體棒切割磁感線時自由電子受到的洛倫茲力，而力F1、F2是依據(jù)作用效果將洛侖茲力F進行分解的兩個分力。洛倫茲力F方向垂直于自由電子運動的方向，所以洛倫茲力不做功。 對洛倫茲力不做功定量分析，假設導體棒的長度為，自由電子從上端運動到下端所用的時間為t。l = v2t x =v1t W1=Be合功W=W1+W2=0 小結(jié)：洛倫茲力對運動電子不做功，分力F1作為非靜電力對電子做正功，使導體棒兩

6、端分別帶正、負電荷，產(chǎn)生電勢差，在閉合回路中形成電流，實現(xiàn)了其它能量向電能的轉(zhuǎn)化。從微觀角度分析事物的本質(zhì)。明確研究對象。說明靜止在磁場中的導體棒，沒有感應電流的原因，排除自由電子熱運動對感應電流的影響。從受力的角度分析，利用二力平衡推導E= Blv. 培養(yǎng)學生利用運動和相互作用觀念分析解決問題經(jīng)歷從微觀動態(tài)平衡角度推導動生電動勢，并和宏觀得到的結(jié)果一樣，培養(yǎng)學生從多角度分析問題的能力。經(jīng)過尋找產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力，求非靜電力做功，利用電動勢的定義求動生電動勢的大小。培養(yǎng)學生利用能量觀念分析物理問題的能力。定性地分析洛倫茲力做功的情況，提升對洛倫茲力不做功的認識。從定量的角度再次分析洛倫茲

7、力不做功，培養(yǎng)學生科學嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。環(huán)節(jié)三：電磁感應現(xiàn)象中的感生電場二、結(jié)合閉合時移動滑動變阻器的滑片，探究在外側(cè)的大線圈與電流計的回路中產(chǎn)生的感應電流的原因。I電子在導體中做無規(guī)則的熱運動，速度方向各向同性，洛倫茲力和速度方向遵從楞次定律，洛倫茲力是各向同性的，并不能使電子定向運動。I給出，麥克斯韋電磁場理論：磁場變化時會在空間激發(fā)一種電場，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，我們把它叫做感生電場。根據(jù)電磁場理論分析，在這種情況下的非靜電力是感應電場對自由電子的作用。引導給出感生電動勢的概念，如果感應電動勢是由感生電場產(chǎn)生的，它也叫做“感生電動勢”。引導思考，如何判斷感生電動勢方向，

8、計算感生電動勢大小。介紹電子感應加速器的機構(gòu)和基本原理。通過分析事物的本質(zhì)，把螺線管構(gòu)建成一個單匝線圈，培養(yǎng)學生物理模型構(gòu)建能力。經(jīng)歷科學分析，尋找感生電場的非靜電力過程，培養(yǎng)學生對物理問題的求知欲和大膽猜想小心求證的科學態(tài)度。了解感生電場的實際應用之一電子感應加速器基本工作原理。環(huán)節(jié)四：課堂練習應用動生電動勢和感生電動勢解決問題例題1，如圖甲,100匝線圈兩端A、B與一個電壓表相連。線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場,線圈中的磁通量在按圖乙所示規(guī)律變化。電壓表的讀數(shù)應該等于多少？（2）請在線圈位置上標出感生電場的方向。（3） A、B兩端，哪端應該與電壓表標號的接線柱連接？例題2，設圖中的磁感應強度B1 T，平行導軌寬l1 m，金屬棒PQ以1 m/s的速度貼著導軌向右運動，電阻R1 ，其他電阻不計（1）運動的導線會產(chǎn)生感應電動勢，相當于電源。用電池等符號畫出這個裝置的等效電路圖。（2）通過電阻R的電流方向如何？大小等于多少？練習解答例題1答案（1）50v（2）感應電場方向為逆時針（3）A端應該與電壓表標 “+” 號的接線柱連接。例題2答案如圖（2）通過電阻R的電流向下，