2024-2025學(xué)年新教材高中物理第六章電磁現(xiàn)象與電磁波第三節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象教案粵教版必修3

PAGE9-第三節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，知道感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。科學(xué)探究通過探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件的試驗(yàn)，知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件?？茖W(xué)看法與責(zé)任(1)了解法拉第發(fā)覺電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重大意義。(2)了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)覺的歷史過程，體會(huì)科學(xué)家探究自然規(guī)律的科學(xué)看法和科學(xué)方法。eq\a\vs4\al(一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)覺)填一填(1)電磁感應(yīng)法拉第把他發(fā)覺的磁生電的現(xiàn)象叫作電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流叫作感應(yīng)電流。(2)發(fā)覺電磁感應(yīng)現(xiàn)象的意義①使人們對(duì)電與磁內(nèi)在聯(lián)系的相識(shí)更加完善，宣告了電磁學(xué)作為一門統(tǒng)一學(xué)科的誕生。②使人們找到了磁生電的條件，開拓了人類的電氣化時(shí)代。eq\a\vs4\al(二、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件)1．填一填(1)探究導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有無電流)試驗(yàn)結(jié)論導(dǎo)體棒平行磁感線運(yùn)動(dòng)無閉合回路包圍的面積變更時(shí)，回路中有感應(yīng)電流；包圍的面積不變時(shí)，回路中無感應(yīng)電流導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動(dòng)有(2)探究磁鐵在通電螺線管中運(yùn)動(dòng)過程是否產(chǎn)生電流(如圖所示)：試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(有無電流)試驗(yàn)結(jié)論N(或S)極插入螺線管有螺線管中的磁場(chǎng)變更時(shí)，螺線管中有感應(yīng)電流；螺線管中的磁場(chǎng)不變時(shí)，螺線管中無感應(yīng)電流N(或S)極停在螺線管中無N(或S)極從螺線管中抽出有(3)模擬法拉第的試驗(yàn)(如圖所示)：試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象(線圈B中有無電流)試驗(yàn)結(jié)論開關(guān)閉合瞬間有線圈B中磁場(chǎng)變更時(shí)，線圈B中有感應(yīng)電流；線圈B中磁場(chǎng)不變時(shí)，線圈B中無感應(yīng)電流開關(guān)斷開瞬間有開關(guān)保持閉合，滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)無開關(guān)保持閉合，快速移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片有(4)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變更，閉合回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。2．判一判(1)穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生變更，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(√)(2)閉合線圈做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(×)(3)閉合線圈和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。(√)3．想一想如圖所示的試驗(yàn)裝置中，開關(guān)由斷開到閉合的瞬間，電流表指針是否搖擺？開關(guān)閉合后電路不變，電流表指針是否搖擺？快速調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表指針是否搖擺？提示：開關(guān)由斷開到閉合瞬間，線圈A中電流從無到有，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，穿過B的磁通量增大，B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針搖擺，開關(guān)閉合后電路不變，穿過B的磁通量不變，B中無感應(yīng)電流，電流表指針不搖擺?？焖僬{(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片，A中電流發(fā)生變更，穿過B的磁通量變更，B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流表指針搖擺。eq\a\vs4\al(三、電磁感應(yīng)的應(yīng)用)填一填(1)汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)①ABS系統(tǒng)的作用：為了防止汽車緊急制動(dòng)時(shí)，因車輪被抱死，從而發(fā)生側(cè)滑。②ABS系統(tǒng)的組成：由輪速傳感器、電子限制模塊和電磁閥組成。其中輪速傳感器是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象測(cè)量車輪轉(zhuǎn)速的。(2)無線充電技術(shù)：又稱為非接觸式感應(yīng)充電，是利用供電設(shè)備干脆將電能傳送給用電器的技術(shù)。具有平安、耐用、便利等特點(diǎn)，還可應(yīng)用于生物醫(yī)療。eq\a\vs4\al(探究一)eq\a\vs4\al(試驗(yàn)：探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件)[重難釋解]1．產(chǎn)生感應(yīng)電流的必要條件(1)電路必需是閉合電路。(2)穿過回路的磁通量發(fā)生變更。2．對(duì)產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的理解(1)不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(2)在閉合電路中有磁通量但不變更，即使磁場(chǎng)很強(qiáng)，磁通量很大，也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件可以歸納為兩個(gè)：一個(gè)是電路本身的屬性，即電路必需是閉合的；另一個(gè)是穿過電路的磁通量必需發(fā)生變更。3．理解導(dǎo)體棒切割磁感線的方法(1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，假如沒有“割斷”就不能說切割。如圖所示，甲、乙兩圖中，導(dǎo)體都切割磁感線，而圖丙中，導(dǎo)體沒有切割磁感線。(2)即使導(dǎo)體“切割”了磁感線，也不肯定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖所示，對(duì)于圖甲，盡管導(dǎo)體“切割”了磁感線(勻強(qiáng)磁場(chǎng))，但穿過閉合線框的磁通量并沒有發(fā)生變更，沒有感應(yīng)電流；對(duì)于圖乙，導(dǎo)體框的一部分導(dǎo)體“切割”了磁感線，穿過線框的磁感線條數(shù)越來越少，線框中有感應(yīng)電流；對(duì)于圖丙，閉合導(dǎo)體回路在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割了磁感線，同時(shí)穿過線框的磁感線條數(shù)削減，線框中有感應(yīng)電流。探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件的試驗(yàn)步驟如圖甲、乙、丙所示。(1)本試驗(yàn)中，我們通過視察______________來推斷電路中是否有感應(yīng)電流。(2)通過比較圖甲和丙可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)條件是電路要________；通過比較圖________可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的另一個(gè)條件是導(dǎo)體要在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)。(3)若圖甲中AB棒不動(dòng)，磁鐵左右水平運(yùn)動(dòng)，電路________(選填“有”或“無”)感應(yīng)電流。(4)在產(chǎn)生感應(yīng)電流的試驗(yàn)中，將________能轉(zhuǎn)化為電能，生活中的________機(jī)就是依據(jù)上述原理工作的。[解析](1)試驗(yàn)時(shí)，通過視察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)，來確定電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)甲電路是閉合電路，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。丙電路是斷開的，電流表的指針沒有偏轉(zhuǎn)，說明電路中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。由此可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的一個(gè)條件是電路要閉合。另一個(gè)條件是導(dǎo)體要在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，甲試驗(yàn)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，乙試驗(yàn)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)不切割磁感線，由此比較可以確定要選用甲圖和乙圖。(3)在甲圖中，電路是閉合的，若AB棒不動(dòng)，磁體運(yùn)動(dòng)，利用運(yùn)動(dòng)和靜止的相對(duì)性可以確定，AB棒也做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，具備了感應(yīng)電流產(chǎn)生的兩個(gè)條件，所以電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。(4)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，消耗了機(jī)械能，得到了電能，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成了發(fā)電機(jī)。[答案](1)電流表指針是否偏轉(zhuǎn)(2)閉合甲和乙(3)有(4)機(jī)械發(fā)電[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．[多選]下圖均為閉合線框在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)推斷能產(chǎn)生感應(yīng)電流的狀況()解析：選CD產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變更，A、B沒有磁通量的變更，所以沒有感應(yīng)電流，C、D是閉合回路，同時(shí)磁通量發(fā)生變更，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流。2．如圖是某愛好小組探討磁生電現(xiàn)象所需的器材。請(qǐng)你幫助該小組完成如下工作，用實(shí)線將帶有鐵芯的線圈A、電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)連接成原線圈回路，將小量程電流表和線圈B連接成副線圈回路，并列舉出在試驗(yàn)中變更副線圈回路磁通量，使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的三種方式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________。解析：實(shí)物連接如圖所示；使副線圈回路產(chǎn)生感應(yīng)電流的方式有：①將原線圈A插入副線圈B中，合上(或斷開)開關(guān)瞬間；②合上開關(guān)后，將原線圈A插入副線圈B中或從副線圈B中抽出；③合上開關(guān)，將原線圈A插入副線圈B后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片。答案：見解析eq\a\vs4\al(探究二)eq\a\vs4\al(感應(yīng)電流有無的推斷)eq\a\vs4\al([問題驅(qū)動(dòng)])如圖，甲圖中磁鐵下方有一個(gè)閉合線圈，乙圖中通電導(dǎo)線右側(cè)有一個(gè)閉合線框。(1)甲圖中，線圈不動(dòng)，磁鐵向下靠近線圈時(shí)，線圈中有無感應(yīng)電流？提示：線圈中磁通量增大，有感應(yīng)電流。(2)乙圖中，通電導(dǎo)線中的電流減小時(shí)，線框中有無感應(yīng)電流？提示：線框中磁通量減小，有感應(yīng)電流。[重難釋解]推斷有無感應(yīng)電流的基本步驟(1)明確所探討的電路是否為閉合電路。(2)分析最初狀態(tài)穿過電路的磁通量狀況。(3)依據(jù)相關(guān)量變更的狀況分析穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變更，常見的狀況有以下幾種：①磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，線圈面積S發(fā)生變更，例如閉合電路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)。②線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變更，例如線圈與磁體之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)或者磁場(chǎng)是由通電螺線管產(chǎn)生而螺線管中的電流變更時(shí)。③磁感應(yīng)強(qiáng)度B和線圈面積S同時(shí)發(fā)生變更，此時(shí)可由ΔΦ＝Φ1－Φ0計(jì)算并推斷磁通量是否發(fā)生變更。④線圈面積S不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B也不變，但二者之間的夾角發(fā)生變更，例如線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)。如圖所示，矩形線框abcd由靜止起先運(yùn)動(dòng)，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流且磁通量漸漸變大，則線框的運(yùn)動(dòng)狀況應(yīng)當(dāng)是()A．向右平動(dòng)(ad邊還沒有進(jìn)入磁場(chǎng))B．向上平動(dòng)(ab邊還沒有離開磁場(chǎng))C．以bc邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(ad邊還沒有轉(zhuǎn)入磁場(chǎng))D．以ab邊為軸轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)角不超過90°)[解析]選項(xiàng)A和D所描述的狀況，線框在磁場(chǎng)中的有效面積S均發(fā)生變更(A狀況下S增大，D狀況下S變小)，穿過線框的磁通量均變更，由產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件知線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。而選項(xiàng)B、C所描述的狀況中，線框中的磁通量均不變更，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。D中磁通量的大小變小。[答案]A如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)矩形閉合導(dǎo)線框，初始位置線框與磁感線平行，則在下列四種狀況下，線框中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()A．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中左右運(yùn)動(dòng)B．線框平面始終與磁感線平行，線框在磁場(chǎng)中上下運(yùn)動(dòng)C．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線垂直的軸線AB轉(zhuǎn)動(dòng)D．線框繞位于線框平面內(nèi)且與磁感線平行的軸線CD轉(zhuǎn)動(dòng)[解析]四種狀況中初始位置線框均與磁感線平行，磁通量為零，按A、B、D三種狀況線框運(yùn)動(dòng)后，線框仍與磁感線平行，磁通量保持為零不變，線框中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，C中線框轉(zhuǎn)動(dòng)后，穿過線框的磁通量不斷發(fā)生變更，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，C項(xiàng)正確。[答案]C推斷產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件應(yīng)留意的問題(1)磁通量有變更，但回路沒閉合，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)閉合回路切割磁感線，但磁通量沒變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流。(3)初末位置磁通量相同，但過程中閉合回路磁通量有變更，產(chǎn)生感應(yīng)電流。(4)線圈有正反兩面，磁感線穿過的方向不同，磁通量不同，產(chǎn)生感應(yīng)電流。[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)閉合的彈簧線圈，線圈的平面垂直于磁感線，下列哪種過程中線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流()A．線圈擴(kuò)張B．線圈自下向上運(yùn)動(dòng)C．線圈自上向下運(yùn)動(dòng)D．線圈自左向右運(yùn)動(dòng)(未穿出磁場(chǎng))解析：選A線圈擴(kuò)張，穿過線圈中磁通量變大，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A項(xiàng)正確；線圈自下向上運(yùn)動(dòng)，線圈中磁通量不變，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈自上向下運(yùn)動(dòng)，線圈中磁通量不變，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；在未穿出磁場(chǎng)的前提下，線圈自左向右運(yùn)動(dòng)，線圈中磁通量不變，線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．如圖所示，繞在鐵芯上的線圈與電源、滑動(dòng)變阻器和開關(guān)組成閉合回路，在鐵芯的右端套有一個(gè)表面絕緣的銅環(huán)A，下列狀況中銅環(huán)A中沒有感應(yīng)電流的是()A．線圈中通以恒定的電流B．通電時(shí)，使變阻器的滑片P做勻速移動(dòng)C．通電時(shí)，使變阻器的滑片P做加速移動(dòng)D．將開關(guān)突然斷開的瞬間解析：選A線圈中通以恒定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，穿過銅環(huán)A的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生；通電時(shí)，使變阻器的滑片P滑動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變更，回路中電流變更，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變更，穿過銅環(huán)A磁通量變更，產(chǎn)生感應(yīng)電流；將開關(guān)突然斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)從有到無，穿過銅環(huán)A的磁通量減小，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選A。3．[多選]如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩條平行的金屬導(dǎo)軌，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直。導(dǎo)軌上有兩條可沿導(dǎo)軌自由移動(dòng)的金屬棒ab、cd，與導(dǎo)軌接觸良好。這兩條金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度分別是v1、v2，且井字形回路中有感應(yīng)電流通過，則兩金屬棒的運(yùn)動(dòng)狀況可能是()A．v1＞v2 B．v1＜v2C．v1＝v2 D．無法確定解析：選AB只要金屬棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)速度不相等，穿過井字形回路的磁通量就發(fā)生變更，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。故選項(xiàng)A、B正確。4．法拉第在1831年發(fā)覺了“磁生電”現(xiàn)象。如圖，他把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)軟鐵環(huán)上，線圈A和電池連接，線圈B用導(dǎo)線連通，導(dǎo)線下面平行放置一個(gè)小磁針，試驗(yàn)中可能視察到的現(xiàn)象是()A．用一節(jié)電池作電源小磁針不偏轉(zhuǎn)，用十節(jié)電池作電源小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)B．線圈B匝數(shù)較少時(shí)小磁針不偏轉(zhuǎn)，線圈B匝數(shù)足夠多時(shí)小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)C．線圈A和電池連接瞬間，小磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)D．線圈A和電池?cái)嚅_瞬間，小磁針不偏轉(zhuǎn)解析：選C依據(jù)“磁生電”即電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，只有線圈B中磁通量變更時(shí)才能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此無論線圈B匝數(shù)多少，無論線圈A中電池多少，通過線圈B中的磁通量不變時(shí)都不能在線圈B中產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；只有在線圈A和電池連接或斷開的瞬間，線圈B中才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使導(dǎo)線下面平行放置的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。一、培育創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1．[選自魯科版新教材課后習(xí)題]如圖所示，電吉他的弦是磁性物質(zhì)。當(dāng)弦振動(dòng)時(shí)，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流輸送到放大器、喇叭，把聲音播放出來。請(qǐng)說明電吉他是如何產(chǎn)生感應(yīng)電流的。弦能否改用尼龍材料？提示：當(dāng)磁性物質(zhì)制作的弦振動(dòng)，會(huì)造成穿過線圈的磁通量發(fā)生變更，線圈有感應(yīng)電流產(chǎn)生。若將弦改用尼龍材料，因尼龍材料無磁性，當(dāng)弦振動(dòng)時(shí)線圈中就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。2．[選自魯科版新教材課后習(xí)題]把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，如圖所示，一個(gè)線圈A連接電池與開關(guān)，另一個(gè)線圈B閉合并在其中一段直導(dǎo)線旁邊放置小磁針。開關(guān)閉合瞬間，磁針偏轉(zhuǎn)了一下，隨即復(fù)原；開關(guān)斷開瞬間，磁針反向偏轉(zhuǎn)，隨即復(fù)原。磁針偏轉(zhuǎn)的緣由是什么？請(qǐng)作出說明。提示：當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，A線圈中的電流增大，磁通量增大，B線圈的磁通量也增大，B線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，待電路穩(wěn)定后，A線圈中的磁通量不變，B線圈中感應(yīng)電流為零，磁針隨即復(fù)原；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，A線圈的磁通量減小，B線圈中的磁通量也減小，B中產(chǎn)生了相反方向的感應(yīng)電流，因此，小磁針反向偏轉(zhuǎn)，最終感應(yīng)電流減為零，小磁針隨即復(fù)原。二、留意學(xué)以致用和思維建模3．[多選]純電動(dòng)汽車是一種節(jié)能環(huán)保的交通工具，它的制動(dòng)能量回收系統(tǒng)通過能量回收再利用，可提高汽車對(duì)能量的利用效率。制動(dòng)能量回收原理是利用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，將車輛制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能存儲(chǔ)起來。關(guān)于制動(dòng)能量回收，下列說法中正確的是()A．制動(dòng)能量回收利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．制動(dòng)能量回收利用了