人教版高中物理选修32全册教案完整Word文档下载推荐.docx
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(2)法拉第的研究是一帆风顺的吗?
法拉第面对失败是怎样做的?
(3)法拉第做了大量实验都是以失败告终,失败的原因是什么?
(4)法拉第经历了多次失败后,终丁发现了电磁感应现象,他—发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的?
之后他乂做了大量的
实验都取得了成功,他认为成功的“秘诀”是什么?
(5)从法拉第探索电磁感应现象的历程中,你学到了什么?
谈谈自己的体会。
三、科学的足迹
1、科学家的启迪教材P3
2、伟大的科学家法拉第教材P4
四、实例探究
【例1】发电的基本原理是电磁感应。
发现电磁感应现象的科学家是(C)
A.安培B.赫兹C.法拉第D.麦克斯韦
【例2】发现电流磁效应现象的科学家是(奥斯特),发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是(安培),发现电磁感应现象的科学家是(法拉第),发现电荷问相互作用力规律的的科学家是(库仑)。
【例3】下列现象中届于电磁感应现象的是(B)
A.磁场对电流产生力的作用
B.变化的磁场使闭合电路中产生电流
C.插在通电螺线管中的软铁棒被磁化
D.电流周围产生磁场
五、学生的思考:
1、我们可以通过哪些实验与现象来说明(证实)磁现象与电现象有联系
2、如何让磁生成电?
4.2、探究电磁感应的产生条件
1.知道产生感应电流的条件。
2.会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
学会通过实验观察、记录结果、分析论证得出结论的科学探究方法
渗透物理学方法的教育,通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
举例说明电磁感应在生活和生产中的应用。
通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
感应电流的产生条件。
实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
条形磁铁(两个),导体棒,示教电流表,线圈(粗、细各一个),学生电源,开关,滑动变阻器,导线若十,
一、基本知识
(一)知识准备
1、磁通量
定义:
公式:
=BS单位:
符号:
推导:
B=/S,磁感应强度乂叫磁通密度,用Wb/m2表示B的单位;
计算:
当B与S垂直时,或当B与S不垂直时,的计算
2、初中知识回顾:
当闭合电路的一部分做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流。
电磁感应现象:
由磁产生电的现象
(二)新课讲解
1、实验一:
闭合电路的部分导线在匀强磁场中切割磁感线,教材P5图4.2-1探究导线运动快慢与电流表示数大小的关系.
图4.2-1图4.2-2图4.2-3
实验二:
向线圈中插入磁铁,或把磁铁从线圈中抽出,教材P5图4.2-2探究磁铁插入或抽出快慢与电流表示数大小的关系
2、模仿法拉第的实验:
通电线圈放入大线圈或从大线圈中拔出,或改变线圈中电流的大小(改变滑线变阻器的滑片位置),教材P6图4.2-3
探究将小线圈从大线圈中抽出或放入快慢与电流表示数的关系
3、分析论证:
实验一:
磁场强度不发生变化,但闭合线圈的面积发生变化;
(1)磁铁插入线圈时,线圈的面积不变,但磁场由弱变强;
实验三:
(1)通电线圈插入大线圈时,大线圈的面积不变,但磁场由弱变强;
(2)通电线圈从大线圈中抽出时,大线圈的面积也不改变,但磁场由强变弱;
(3)当迅速移动滑线变阻器的滑片,小线圈中的电流迅速变化,电流产生的磁场也随之而变化,而大线圈的面积不发生变化,但穿过线圈的磁场强度发生了变化。
A
4、归纳总结:
在几种实验中,有的磁感应强度没有发生变化,面积发生了变化;
而乂有的线圈的面积没有变化,但穿过线圈的磁感应强度发生了变化。
其共同点是穿过线圈的磁通量发生了变化。
磁通量变化的快慢与闭合回路中感应电流的大小有关。
结论:
只要穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。
二、课堂总结:
(1)、产生感应电流的条件:
①电路闭合;
②穿过闭合电路的磁通量发生改变
(2)、电磁感应现象:
利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象
(3)、感应电流:
由磁场产生的电流叫感应电流
6、例题分析
例1、下图哪些回路中比会产生感应电流
一口一二一E
例2、如图,要使电流计G发生偏转可采用的万法是
A、K闭合或断开的瞬间B、K闭合,P上下滑动
C、在A中插入铁芯D、在B中插入铁芯
三、练习与作业
1、关丁电磁感应,下歹0说法中正确的是
A导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流
B导体做切割磁感线的运动,导体内一定会产生感应电流
C闭合电路在磁场中做切割磁感线的运动,电路中一定会产生感应电流
D穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定会产生感应电流
2、包定的匀强磁场中有一圆形闭合圆形线圈,线圈平■面垂直丁磁场方向,当线圈在此磁场中做下歹0哪种运动时,线圈中能产生感应电流
A线圈沿自身所在的平■面做匀速运动
B线圈沿自身所在的平■面做加速直线运动
C线圈绕任意一条直径做匀速转动
D线圈绕任意一条直径做变速转动
3、如图,开始时距形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场外,另一半在匀强磁场内,若要使线圈中产生感应电流,下列方法中可行的是
A以ab为轴转动切乂]
b以o。
/为轴转动*
C以ad为轴转动(转过的角度小丁60°
)"
~二
D以bc为轴转动(转过的角度小丁60°
)
4、如图,距形线圈abcd绕o。
/轴在匀强磁场中匀速转动,下列说法中正确的是
A线圈从图示位置转过
B线圈从图示位置转过
C线圈从图示位置转过
D线圈从图示位置转过
90的过程中,穿过线圈的磁通量不断减小
90的过程中,穿过线圈的磁通量不断增大
180的过程中,穿过线圈的磁通量没有发生变化
360的过程中,穿过线圈的磁通量没有发生变化
5、在无限长直线电流的磁场中,有一闭合的金届线框abcd,线框平■面与直导
线ef在同一平面内(如图),当线框做下列哪种运动时,线框中能产生感应电流
A、水平向左运动B、竖直向下平■动
C、垂直纸面向外平■动D、绕bc边转动
4.3楞次定律
1.掌握楞次定律的内容,能运用楞次定律判断感应电流方向。
2.培养观察实验的能力以及对实验现象分析、归纳、总结的能力。
3.能够熟练应用楞次定律判断感应电流的方向
4.掌握右手定则,并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具体表现形式。
1.通过实践活动,观察得到的实验现象,再通过分析论证,归纳总结得出结论
2.通过应用楞次定律判断感应电流的方向,培养学生应用物理规律解决实际问题的能力。
在本节课的学习中,同学们直接参与物理规律的发现过程,体验了一次自然规律发现过程中的乐趣和美的享受,并在头脑中进一步强化“实践是检验真理的唯一标准”这一辩证唯物主义观点。
1.楞次定律的获得及理解。
2.应用楞次定律判断感应电流的方向。
3.利用右手定则判断导体切割磁感线时感应电流的方向。
楞次定律的理解及实际应用。
发现法,讲练结合法
干电池、灵敏电流表、外标有明确绕向的大线圈、条形磁铁、导线。
、基本知识
1.
(1)选旧干电池用试触的方法查明电流方向与
实验.
电流表指针偏转方向的关系.
明确:
对电流表而言,电流从哪个接线柱流入,指针向哪边偏转.
(2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况.
a.磁场方向不变,两次改变导体运动方向,如导体向右和向左运动.
b.导体切割磁感线的运动方向不变,改变磁场方向.
根据电流表指针偏转情况,分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,产生的感应电流方向.
感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向都有关系.感应电流的方向可以用右手定则加以判定.
右手定则:
伸开右手,让拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,让磁感线垂直从手心进入,拇指指向导体运动方向,其余四指指的就是感应电流的
方向.
实线箭头表小原磁场方向,虚线箭头表小感应电流磁场方向.
分析:
(甲)图:
当把条形磁铁N极插入线圈中时,穿过线圈的磁通量增加,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反.
(乙)图:
当把条形磁铁N极拔出线圈中时,穿过线圈的磁通量减少,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同.
(丙)图:
当把条形磁铁S极插入线圈中时,穿过线圈的磁通量增加,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相反.
(丁)图:
当条形磁铁S极拔出线圈中时,穿过线圈的磁通量减少,由实验可知,这时感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同.
通过上述实验,引导学生认识到:
凡是由磁通量的增加引起的感应电流,它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加;
凡是由磁通量的减少引起的感应电流,它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少.在两种情况中,感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化.
2、实验结论:
楞次定律感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
说明:
对“阻碍”二字应正确理解.“阻碍”不是“阻止”,而只是延缓了原磁通的变化,电路中的磁通量还是在变化的.例如:
当原磁通量增加时,虽有感应电流的磁场的阻碍,磁通量还是在增加,只是增加的慢一点而已.实质上,楞次定律中的“阻碍”二字,指的是“反抗着产生感应电流的那个原因.”
3、应用楞次定律判定感应电流的步骤(四步走).
(1)明确原磁场的方向;
(2)明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;
(3)根据楞次定律,判定感应电流的磁场方向;
(4)利用安培定则判定感应电流的方向.
4、推论:
当导线切割磁感线时可用右手定则来判定,即大拇指与四指垂直,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导线的运动方向,则四指的指向为感应电流的方向
二、例题分析
例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金届导轨,导轨跟大线圈M相接,如
图,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直丁导轨所在平面。
欲使M所包围的小闭合线
圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是K
A、匀速向右运动B、加速向右运动
C、减速向右运动D、加速向左运动'
b~
例2、如图,水平■地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场,电场竖直向下,磁场
垂直纸面向里,半圆形铝框从直径出丁水平■位置时开始下落,不计阻力,a、b两端
落到地面的次序是
A、a先于bB、b先于a
C、a、b同时落地D、无法判定
例3、如图,电容器PQ的电容为10F,垂直丁回路的磁场的磁感应强度以510-3T/s的变化率均匀增加,回路面积为10-2m2。
则PQ两极电势差的绝对值为V。
P极所带电荷的种类为,带电量为Co
1、一根沿东西方向的水平■导线,在赤道上空自由落下的过程中,导线上各点的电势
A、东端最高B、西端最高C、中点最高D、各点一样高
2、如右图,匀强磁场垂直丁圆形线圈指向纸里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形,设线圈导线不可伸长,
且线圈仍处丁原先所在的平面内,则在线圈发生形变的过程中
A、线圈中将产生abcd方向的感应电流
B、线圈中将产生adcb方向的感应电流
C、线圈中将产生感应电流的方向先是abcd,后是adcb
D、线圈中无感应电流
3、如右图,一均匀的扁平■条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平■面内,磁铁中心与圆心重合。
为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流,磁铁
的运动方式应是
A、N极向纸内,S极向纸外,使磁铁绕O点转动
B、S极向纸内,N极向纸外,使磁铁绕O点转动
C、使磁铁在线圈平■面内绕O点顺时针转动
D、使磁铁在线圈平■面内绕。
逆时针转动
4、如右图,ab是一个可绕垂直丁纸面的轴。
转动的闭合距形导线框,E是电源,
当滑线变阻器R的滑片P自左向右滑行时,线框ab将
A、保持静止不动
B、沿逆时针方向转动
C、沿顺时针方向转动
D、发生转动,但电源极性不明,无法确定转动方向
4.4法拉第电磁感应定律
1.知道什么叫感应电动势。
2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别①、△①、
E=AO/△to
3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
4.知道E=BLvsin9如何推得。
5.会用E=n△①/△t和E=BLvsin9解决问题。
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv,掌握运用理论知识探究问题的方法。
1.从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
2.了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神。
法拉第电磁感应定律。
平均电动势与瞬时电动势区别。
演示法、归纳法、类比法
多媒体电脑、投影仪、投影片。
1、感应电动势
产生感应电流的条件:
线路闭合,闭合回路中磁通量发生变化。
感应电动势:
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
产生条件:
回路中的磁通量发生变化但回路不一定闭合
与什么因素有关:
穿过线圈的磁通量的变化快慢(/1)有关(由前提节的实
验分析可得)
注意:
磁通量的大小;
磁通量的变化;
磁通量的变化快慢(/t)的区分
2、法拉第电磁感应定律
内容:
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。
单匝线圈:
E=/t
多匝线圈:
E=n/t
适用范围:
普遍适用
3、导线切割磁感线时产生的感应电动势
计算公式:
E=BLvsin。
一导线的运动方向与磁感线的夹角。
推导方法:
条件:
导线的运动方向与导线本身垂直
匀强磁场,导线切割磁感线
单位:
1V=1T1m1m/s=1Wb/s
4、反电动势
电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,感应电动势总要削弱电源电动势
的作用,我们就把感应电动势称为反电动势;
其作用是阻碍线圈的转动。
教材P12。
电动机在使用时的注意点:
V
例1、如图,导体平■行磁感线运动,试求产生的感应电动势的大小
(速度与磁场的火角,导线长度为L)注
例2、如右图,电容器的电容为C,两板的间距为d,两板间静止一个质量为m,电量为+q的微粒,电容器C与一个半径为R的圆形金届环相连,金届环内部充满垂直纸面
向里的匀强磁场.试求:
B/t等丁多少?
率都相同,那么MN运动过程中,闭合回路的
例3、如右图,无限长金届三角形导轨COD上放一根无限长金届导体棒MN,拉动MN使它以速度v向右匀速运动,如果导轨和金届棒都是粗细相同的均匀导体,电阻
A感应电动势保持不变
C感应电动势逐渐增大
1、如右图,平行放置的金届导轨M、N之间的距离为L;
一金届杆长为2L,-端以转轴。
/固定在导轨N上,并与M无摩擦接触,杆从垂直丁导轨的位置,在导轨平面内以角速度顺时针匀速转动至另一端。
/脱离导轨M。
若两导挥问是一磁感应强度为B,方向垂直丁纸面向里的匀强磁场,不计一切电阻,则在上述整个转动过
程中_
A、金届杆两端的电压不断增大
A
B、。
/端的电势总是高于。
端的电势
C、两导轨问的最大电压是2BL2
D、两导轨问的平均电压是271/2BL2/2
2、如右图,在磁感应强度为B的匀强磁场中,一直角边长度为a,电阻为R的等腰直角三角形导线框以速度v垂直丁斜边方向在纸面内运动,磁场与纸面垂直,
3、如左图,一边长为a,电阻为R的正方形导线框,以包定的速度v向右进入以MN为边界的匀强磁场,磁场方向垂直丁线框平■面,磁感应强度为B,MN与线框的边成45角,则在线框进入磁场过程中产生的感应电流的最大值等丁
4、如图,长为L的金届杆在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场中,沿逆时针方向绕。
点在纸面内匀速转动,若角速度为,则杆两端a、b和。
问的电势差Uao=以及Ubo=
5、半径为10cm、电阻为0.2的闭合金届圆环放在匀强磁场中,磁场方向垂直丁圆环所在平面,当磁感应强度为B从零开始随时间t成正比增加时,环中感应电流为0.1A。
试写出B与t的关系式(B、t的单位分别取T、s)
6、如图,导线全部为裸导线,半径为r的圆内有垂直丁圆平面的匀强磁场,感
应强度为B。
一根长度大丁2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑
动到右端,电路的固定电阻为R,其余电阻不计,试求MN从圆环的左端滑到右端
的过程中电阻R上的电流强度的平■均值及通过的电量。
4.5电磁感应现象的两类情况
1.知道感生电场。
2.知道感生电动势和动生电动势及其区别与联系。
通过同学们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度,同时提高学习物理的兴趣。
通过对相应物理学史的了解,培养热爱科学、尊重知识的良好品德。
感生电动势与动生电动势的概念。
对感生电动势与动生电动势实质的理解。
讨论法,讲练结合法
多媒体课件
教学活动
(一)引入新课
什么是电源?
什么是电动势?
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W,那么W与q的比值W/q,叫做
电源的电动势。
用E表示电动势,贝U:
E=w/q
在电磁感应现象中,要产生电流,必须有感应电动势。
这种情况下,哪一种作用扮演了非静电力的角色呢?
下面我们就来学习相关的知识。
(2)进行新课
1、电磁感应现象中的感生电场
投影教材图4.5-1,穿过闭会回路的磁场增强,在回路中产生感应电流。
是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢?
英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时在空间激发出一种电场,这种电场对自由电荷产生了力的
作用,使自由电荷运动起来,形成了电流,或者说产生了电动势。
这种由丁磁场的
变化而激发的电场叫感生电场。
感生电场对自由电荷的作用力充当了非静电力。
由感生电场产生的感应电动势,叫做感生电动势。
例题:
教材P19,例题分析
2、电磁感应现象中的洛仑兹力
(投影)教材P20的〈思考与讨论〉
(1).导体中自由电荷(正电荷)具有水平■方向的速度,由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用,其合运动是斜向上的。
(2).自由电荷不会一直运动下去。
因为C、D两端聚集电荷越来越多,在CD棒间产生的电场越来越强,当电场力等丁洛伦兹力时,自由电荷不再定向运动。
(3).C端电势高。
(4).导体棒中电流是由D指向C的。
一段导体切割磁感线运动时相当丁一个电源,这时非静电力与洛伦兹力有关。
由丁导体运动而产生的电动势叫动生电动势。
如图所示,导体棒运动过程中产生感应电流,试分析电路
中的能量转化情况。
导体棒中的电流受到安培力作用,安培力的方向与运动方向相反,阻碍导体棒的运动,导体棒要克服安培力做功,将机械能转化为电能。
(三)实例探究
【例1】如图所示,一个闭合电路静止丁磁场中,由丁磁场强弱的变化,而使电
路中产生了感应电动势,下列说法中正确的是(AC)聆十髀
磁场变强
A.磁场变化时,会在在空间中激发一种电场\匚,
B.使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C.使电荷定向移动形成电流的力是电场力/'
\|
D.以上说法都不对
【例2】如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是(AB)I
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势1xMX
B.动生电动势的产生与洛仑兹力有关Y-…尸七
C.动生电动势的产生与电场力有关"
D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
【例3】如图所示,两根相距为L的竖直平行金届导轨位丁“_人
磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不:
计,另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金届杆ab、cd质『一十』
量均为m,电阻均为R,若要使cd静止不动,则ab杆应向—上
运动,速度大小为_2mgR/B2L2_,作用丁ab杆上的外力大小为_2mg_
(四)巩固练习
1.如图所示,一个带正电的粒子在垂直丁匀强磁场的平■面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将(B)
A.不变/—]邛
B.增加k(*勺*
C.减少
XXM
D.以上情况都可能
2.穿过一个电阻为1Q的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2Wb,
则(BD)
A.线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V
B.线圈中的感应电动势一定是2V
C.线圈中的感应电流一定是每秒减少2A
D.线圈中的感应电流一定是2A
3.在匀强磁场中,ab、cd两根导体棒沿两根导轨分别以速度vi、V2滑动,如图
所示,下列情况中,能使电容器获得最多电荷量且左边极板带正电的是(C)
A.V1=V2,方向都向右
B.V1=V2,方向都向左
C.Vi>
V2,V1向右,V2向左
D.V1>
V2,V1向左,
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