物理选修32学案.docx

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物理选修32学案

第四章　

　　划时期的发觉

节　探讨感应电流的产生条件

学习目标：

一、知识与技术

1．明白产生感应电流的条件

2．会利用线圈和常见磁铁完成简单的实验

二、进程与方式

1．通过实验探讨进程，培育和强化学生科学探讨的大体思想和理性分析方式

2．通过探讨性实验之间逻辑关系的分析，使学生感悟“由现象到本质”的实验设计思想

3．进一步熟悉磁通量的概念，能结合实例对磁通量的转变进行定性和定量的判定

三、情感、态度与价值观

1．经历科学探讨的进程，培育学生的科学态度和科学精神

2．通过观看演示实验，归纳出利用磁场产生电流的条件，培育学生的观看能力

重点：

感应电流的产生条件。

难点：

感应电流产生的实验探讨、理性分析，和实验之间的逻辑关系。

1．奥斯特实验要有明显的成效，通电导线必需________放置。

2．1831年8月29日，________发觉了电磁感应现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到________，另一个线圈接入________，在给一个线圈________或________的刹时，发觉了另一个线圈中也显现了________。

3．闭合电路的一部份做________的运动时，电路中会产生感应电流。

闭合电路的________与垂直穿过它的________的乘积叫做磁通量。

用磁通量来描述感应电流的产生条件：

只要穿过闭合电路的磁通量________，闭合电路中就有感应电流。

学点1　奥斯特梦圆“电生磁”（直接在讲义上找答案即可）

1．是什么信念鼓励奥斯特寻觅电与磁的关系？

在此之前，有关这方面科学研究领域的历史背景是如何的？

2．奥斯特发觉电流磁效应的进程是如何的？

奥斯特面对失败是如何做的？

3．电流磁效应发觉的意义。

学点2　法拉第心系“磁生电”（直接在讲义上找答案即可）

1．奥斯特发觉电流的磁效应引发了如何的试探？

法拉第对此所持的观点是什么？

2．法拉第面对失败是怎么做的？

失败的缘故是什么？

3．法拉第以为发觉电磁感应现象成功的“要领”是什么？

从法拉第探讨电磁感应现象的历程中，你学到了什么？

学点3　磁通量Φ

1．磁通量的概念？

计算式？

单位？

磁通量的另一种概念？

通过某一平面的磁通量的大小能够用穿过这一平面的磁感线条数的多少形象的表示。

2．某个平面内有不同方向和强弱的磁场一起存在，如何计算那个面的磁通量？

如图所示。

小结：

磁通量尽管是标量，却有正、负之分，磁通量的正、负号并非表示磁通量的方向，它的符号仅表示磁感线的贯穿方向。

注意：

磁通量与线圈的匝数无关

4．【例1】如图所示，线圈平面与水平方向成θ角，磁感线竖直向下，设磁感应强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量Φ＝________。

对应训练1.

一个n匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如右图所示，线圈面积为S，磁感应强度为B。

当线圈以ab边为轴转过30°角和60°角时，穿过线圈的磁通量别离是多大？

学点4　磁通量的转变Φ

1．运用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1，定量计算磁通量的转变。

若某平面S初位置与匀强磁场B垂直，转过180°后仍与匀强磁场B垂直，则ΔΦ等于？

2．磁通量的转变，具体可分为几种情形？

小结：

磁通量转变的形式尽管多种多样，但在计算时规定磁通量的正方向，弄清初、末磁场Φ1和Φ2，则ΔΦ＝Φ2－Φ1各量均带符号运算，转变量大小为|Φ2－Φ1|。

【例2】一磁感应强度为B的匀强磁场方向为水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。

将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的转变量为（　　）

A．0　　　　　　　　　B．2BS

C．2BScosθD．2BSsinθ

对应训练2.

有一个垂直纸面向里的匀强磁场，B＝T，磁场有明显的圆形边界，圆心为O，半径为1cm。

在纸面内前后放上圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1cm，10匝；B线圈半径为2cm，1匝；C线圈半径为0.5cm，1匝。

问：

（1）在B减为的进程中，A和B中磁通量改变多少？

（2）在磁场转过30°角的进程中，C中磁通量改变多少？

学点5　感应电流的产生条件

实验一　闭合电路中部份导体做切割磁感线运动

如图所示，导体AB做切割磁感线运动时，导体AB顺着磁感线运动时，两种情形线路中有无电流产生？

“切割磁感线运动”的含义？

分析论证：

感应电流的产生条件是

实验二　条形磁铁在线圈中运动

如图所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，磁铁在线圈中静止不动，线路中有无电流产生？

分析论证：

感应电流的产生条件是

实验三　改变螺线管AB中的电流

如图所示，将小螺线管AB插入大螺线管CD中不动，当开关S接通或断开时，若开关S一直接通，当改变滑动变阻器的阻值时，；而开关一直闭合，滑动变阻器不动时，线路中有无电流产生？

分析论证：

感应电流的产生条件是

实验二和实验三都是磁场强弱转变了，那在观看实验一，匀强磁场，B没有发生转变，也有感应电流产生，那是什么变了呢？

S变了。

三个实验中，闭合电路中均有感应电流产生。

三个实验的一起特点是？

1．归纳结论

小结：

1．不论用什么方式，只要穿过闭合电路的磁通量发生转变，闭合电路中就会产生感应电流。

2．感应电流产生条件可分为两条：

一是电路闭合；二是磁通量转变。

二者缺一不可

完成讲义课后作业一、二、3、4

【例3】如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定电流，有一矩形线框与导线在同一平面内，在下列情形中线圈能产生感应电流的是（　　）

A．导线中电流变大

B．线框向右平动

C．线框向下平动

D．线框以ab边为轴转动

E．线框以直导线为轴转动

对应训练3.

我国已经制定了登月打算，假设航天员登月后想探测月球表面是不是有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断中正确的是（　　）

A．直接将电流表放于月球表面，看是不是有示数来判定有无磁场

B．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则判定月球表面无磁场

C．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则判定月球表面有磁场

D．将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈别离绕两个相互垂直的轴动，月球表面如有磁场，则电流表至少有一次示数不为零

　楞次定律

（1））

学习目标：

一、知识与技术

1．明白得楞次定律的内容，能运用楞次定律判定感应电流方向，解答有关问题

2．明白得楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映

3．把握右手定则，熟悉右手定则是楞次定律的一种具体表现形式

4．体验楞次定律实验探讨进程，提高分析、归纳、概况及表述的能力

二、进程与方式

培育逻辑思维能力、观看能力、实验动手能力

三、情感、态度与价值观

激发学生对物理学习的爱好，培育学生自主学习适应及探讨意识

1．感应电流的磁场方向既与感应电流的方向有联系，又跟引发磁通量转变的磁场有联系。

当穿过闭合电路的磁通量________时，感应电流的磁场方向与原磁场方向________，阻碍穿过闭合电路的磁通量增加；当穿过闭合电路的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向________，________穿过闭合电路的磁通量减少。

2．楞次定律

感应电流具有如此的方向，即感应电流的磁场总要________引发感应电流的磁通量的转变。

3．楞次定律的应用步骤

应用楞次定律判定感应电流方向能够按以下四步进行：

①确信________方向

②判定穿过闭合电路________的如何转变（增大仍是减小）；

③确信感应电流的________方向（增反减同）

④依照________判定感应电流的方向。

4．右手定则

张开右手，使拇指与其余四个手指________，而且都与手掌在________内；让磁感线________，并使拇指指向________的方向，这时四指所指的方向确实是感应电流的方向。

学点1　探讨楞次定律的实验

1．演示实验，在下图标记感应电流方向，并填写表格

条形磁铁

运动情况

N极向下

插入线圈

N极向下

拔出线圈

S极向下

插入线圈

S极向下

拔出线圈

原磁场方向

穿过线圈的磁

通量变化情况

感应电流

的磁场方向

原磁场与感应

电流的磁场方

向关系

磁体间的

作用情况

结论：

①当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场________

当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场________

②磁铁靠近线圈时，二者________

磁铁远离线圈时，二者________

2．当线圈中的磁通量增加时，感应电流的磁场是有助于磁通量的增加仍是阻碍了磁通量的增加？

减少时，感应电流的磁场是有助于磁通量的减少仍是阻碍了磁通量的减少？

3．叙述楞次定律的内容

4．【例1】在研究电磁感应现象的实验中所用器材如图所示。

它们是：

电流表；直流电源；带铁芯的线圈A；线圈B；开关；滑动变阻器　（用来操纵电流以改变磁场强弱）。

（1）试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）。

（2）若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关方才闭合时电流表指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流表指针将________（填“左偏”“右偏”或“不偏”）。

对应训练

1．关于感应电流的磁场，下列说法中正确的是（　　）

A．感应电流的磁场方向老是与外磁场的方向相反

B．感应电流的磁场方向老是与外磁场的方向相同

C．感应电流的磁场方向取决于磁通量是增大仍是减小

D．感应电流的磁场老是阻碍原先磁场的转变

学点2　对楞次定律的明白得和应用

1．当闭合回路的磁通量转变时，闭合回路中有几个磁场？

2．楞次定律中的阻碍是指谁起阻碍作用？

阻碍的是什么？

如何阻碍？

阻碍是阻止吗？

3．讲义11页试探讨论，

得出结论：

产生感应电流的进程必需遵守能量守恒定律，这是能量转化的必然结果，阻碍的作用是克服磁场力做功，把其他形式的能（或其他电路的电能）转化（或转移）为感应电流所在回路的电能，没有阻碍作用就不能实现能量的转化（或转移）

4．结合下表完成讲义11页例1，并总结楞次定律解题步骤

研究对象

穿过线圈

原磁场的

方向

磁通量

变化

感应电流

磁场方向

感应电流

方向

解题步骤：

5．【例2】如图所示，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。

当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（　　）

A．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈彼此吸引

B．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈彼此排斥

C．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈彼此吸引

D．线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈彼此排斥

学生讨论一段时刻后，把任务分给小组，组内总结，选出展现的同窗。

展现进程其他小组评判

学生总结（紧扣知识目标）教师适当小结

　　楞次定律

（2）

学点3　楞次定律中阻碍作用的表现

1．磁通量转变的角度阻碍的表现

①“增反减同”的含义：

原磁场磁通量增加，感应磁场与原磁场________，原磁场磁通量减小，感应磁场与原磁场________

②“增缩减扩”的含义：

电磁感应致使导体回路的面积转变，收缩或扩张是为了阻止回路磁通量的转变，当闭合回路的磁通量________时，面积有收缩趋势，当闭合回路的磁通量________时，面积有扩张趋势。

2．相对运动的角度阻碍的表现

“来拒去留”的含义：

当导体与磁体靠近时，感应电流的安培力要阻碍它们之间的________，当导体和磁体远离时，感应电流的安培力要阻碍它们之间的________

对应训练2.

如图所示，滑腻固定导轨m、n水平放置，两根导体棒p、q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落靠近回路时（　　）

A．p、q将相互靠拢

B．p、q将相互远离

C．磁铁的加速度仍为g

D．磁铁的加速度小于g

即时巩固．

1．如图所示，条形磁铁固定在小车上，闭合金属圆环固定于水平面上，不计一切摩擦。

给小车一初速度v0，下列描述正确的是（　　）

A．小车做匀速运动

B．小车做减速运动

C．圆环有扩张的趋势

D．圆环有收缩的趋势

即时巩固．

2．如图所示，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将如何运动？

学点4　右手定则

1．讲义12页试探和讨论

2．右手定则内容

3．讲义13页第3题利用右手定则判定感应电流、对应训练一、

对应训练1.

在图中，假定导体棒AB向右运动。

（1）试用楞次定律和右手定则两种方式判定：

导体棒AB中感应电流是沿哪个方向的？

（2）A、B两点哪点电势高？

4．楞次定律与右手定则的比较

①从研究对象上看，楞次定律研究是整个________，右手定则研究的是闭合回路的________，即一段导体做切割磁感线运动

②从适用范围上看，楞次定律用于________________，右手定则只适用于__________________

学生讨论一段时刻后，把任务分给小组，组内总结，选出展现的同窗。

展现进程其他小组评判

学生总结（紧扣知识目标）教师适当小结

　　法拉第电磁感应定律

学习目标：

一、知识与技术

1．明白什么叫感应电动势

2．明白得法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式

3．明白公式E＝BLvsinθ的推导进程

4．会用E＝nΔ￠/Δt和E＝BLvsinθ解决问题

二、进程与方式

1．经历法拉第电磁感应定律的成立进程，进一步熟悉电与磁之间的联系，培育学生空间思维能力和通过观看、实验寻觅物理规律的能力

2．通过对实验的分析和研究，体会类比法、操纵变量法在物理学中的作用，培育学生对不同事物进行分析，找出共性和个性的辩证唯物主义思想

三、情感态度与价值观

通过实验方案的自主设计，及对不同实验现象的归纳总结，体验探讨的欢乐

重点：

法拉第电磁感应定律的成立和明白得

难点：

磁通量的转变量和磁通量的转变率的区别

1．在________现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部份导体就相当于________。

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的________成正比，即E＝________，这确实是法拉第电磁感应定律。

当导线垂直切割磁感线时，导线中产生的感应电动势为E＝________，若是导线不是垂直切割磁感线，则产生的感应电动势为E＝________。

2．有一个n匝线圈，面积为S，在？

t时刻内垂直线圈平面的磁感应强度转变了？

B，则这段时刻内穿过n匝线圈的磁通量的转变量为________，磁通量的转变率为________，穿过一匝线圈的磁通量的转变量为________，磁通量的转变率为________。

区别￠、Δ￠、Δ￠/Δt

一、感应电动势

闭合电路中要维持电流，其中必有电动势的存在，在电磁感应现象中，闭合电路中有感应电流，必然存在对应的电动势，即感应电动势，产生感应电动势的那部份导体相当于电源如甲图，线圈相当于电源，其电动势为感应电动势，线圈的电阻相当于电源内阻，其等效电路图如乙图

问题：

如何判定电源的正负极？

练习、找出电源，并判定电源的正负极

【例1】在北半球，地磁场的竖直分量向下。

飞机在我国上空匀速巡航，机翼维持水平，飞行高度不变。

由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。

设飞行员左方机翼结尾处的电势为φ1，右方机翼结尾处电势为φ2，则（　　）

A．若飞机从西往东飞，φ1比φ2高

B．若飞机从东往西飞，φ2比φ1高

C．若飞机从南往北飞，φ1比φ2高

D．若飞机从北往南飞，φ2比φ1高

对应训练1.

在图中，假定导体棒AB向右运动。

（1）试用楞次定律和右手定则两种方式判定：

导体棒AB中感应电流是沿哪个方向的？

（2）A、B两点哪点电势高？

学点2　电磁感应定律

1．请写出法拉第电磁感应定律（说明比例系数什么情形劣等于1，磁通量，磁通量的转变，磁通量的转变率的区别φ/t图像的意义）

2．

（1）公式

（2）温习磁通量改变的三种方式{

（3）公式可求什么样的电动势

巩固：

完成课后17页一、2题

【例2】如图（甲）所示，螺线管匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，导线的电阻r＝Ω，R1＝Ω，R2＝25Ω。

穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图4－5－1（乙）所示规律转变，则R2消耗的电功率是多大？

对应训练2.

如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时刻转变的规律为B＝（2＋T，定值电阻R1＝6Ω，线圈电阻R2＝4Ω。

求：

（1）磁通量转变率，回路中的感应电动势；

（2）A、B两点间电压UAB。

学点3　导线切割磁感线时的感应电动势

1．如图B、L、V三者相互垂直，请推导E的公式

2．若V与导线垂直，但与磁感线方向有一个夹角θ

请推导E的公式

3．此公式能够求什么样的电动势，请说明

4．等效长度

（1）公式E＝BLV中的L指的是直导线的有效长度，如何概念呢？

（2）如右图甲乙丙三导线切割磁感线，求三种情形下的感应电动势

对应训练3.

在如图所示的几种情形中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（　　）

A．乙和丁　　　　　　　B．甲、乙、丁

C．甲、乙、丙、丁D．只有乙

延伸问题：

导体棒在磁场中的转动问题

【例题】导体棒长为L，在匀强磁场中绕a点以角速度ω切割磁感线转动，如图所示，若磁感应强度为B，求Uab＝？

学生讨论一段时刻后，把任务分给小组，组内总结，选出展现的同窗。

展现进程其他小组评判

学点4　反电动势

1．什么是反电动势

2．反电动势的作用

3．电动机在工作中若由于机械阻力过大而停止转动，会产生什么结果，咱们应当如何办？

学生总结（紧扣知识目标）教师适当小结

　　电磁感应现象的两类情形

（1））

学习目标：

一、知识与技术

1．了解感生电场，明白感生电动势产生的缘故，会判定感生电动势的方向，并会计算它的大小。

2．了解动生电动势的产生和与洛伦兹力的关系。

会判定动生电动势的方向，并会计算它的大小。

3．了解电磁感应规律的一样应用，会联系科技实例进行分析。

二、进程与方式

通过同窗们之间的讨论、研究增强对两种电动势的认知深度，同时提高学习物理的爱好。

三、情感、态度与价值观

通过对相应物理学史的了解，培育酷爱科学、尊重知识的良好道德。

1．英国物理学家麦克斯韦以为，磁场转变时会在空间激发一种________，这种________会使闭合导体中产生感应电流，或说导体中产生了感应电动势。

在这种情形下，所谓的非静电力确实是这种________对自由电荷的作用，导体中感应电流的方向确实是________的方向。

若是感应电动势是由________产生的，它也叫做感生电动势。

2．当一段导线切割磁感线时，导线中的自由电荷会受到________力作用，而且在________力的作用下发生定向移动，从而使导线中产生感应电动势，这种感应电动势叫做________电动势。

重点、难点：

电磁感应规律的应用，

学点1　电磁感应现象中的感生电场

1．什么是感生电场

2．什么是感生电动势？

其产生缘故？

什么扮演了非静电力？

3．感生电动势的大小是多少？

方向如何判定？

4．转变的磁场周围所产生的电场与电荷周围的静电场的区别？

结论：

感生电场是产生感应电流或感应电动势的缘故。

【例1】有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝Ω，环中磁场转变规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时刻内，环中感应电流的方向如何？

通过金属环的电荷量为多少？

对应训练1.

如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时刻的转变率ΔB/Δt＝k，k为负的常量。

用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为1的方框。

将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。

求：

（1）导线中感应电流的大小；

（2）磁场对方框作使劲的大小随时刻的转变率。

学点2　电磁感应现象中的洛伦兹力（动生电动势）

5．动生电动势如何产生？

什么扮演非静电力？

6．大小及公式推导（校本教材19页），方向的判定？

8．讲义20页试探与讨论

感生电动势与动生电动势的比较和综合应用

两种电动势

感生电动势

动生电动势

表述不同

产生原因不同

相当于电源的部分

Δφ的产生原因不同

大小计算

方向判断

结论：

（1）由E＝BLv计算导体切割磁感线产生的动生电动势大小，既能够是瞬时值，也能够是平均值。

（2）用E＝Δ￠/Δt求出的一样是感生电动势的平均值。

【例2】如图设有界匀强磁场的磁感应强度B＝T，方向竖直向下，矩形导线框abcd的边长ab＝60cm，bc＝40cm，其ad边在磁场外。

线框向右水平匀速运动，速度v＝5.0m/s，线框的电阻R＝Ω。

求：

（1）线框中感应电动势的大小；

（2）线框中感应电流的大小。

对应训练2.

如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB维持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判定正确的是（　　）

A．电路中的感应电流大小不变

B．电路中的感应电动势大小不变

C．电路中的感应电动势慢慢增大

D．电路中的感应电流减小

学生讨论一段时刻后，把任务分给小组，组内总结，选出展现的同窗。

展现进程其他小组评判

学生总结（紧扣知识目标）教师适当小结

　　电磁感应现象的两类情形

（2））

问题一；电磁感应中的图象问题

关于图象问题，弄清物理量之间的函数关系、转变范围、初始条件、斜率的物理意义等，往往是解题的关键。

解决图象问题的一样步骤：

（1）明确图象的种类，即是B－t图仍是Φ－t图，或E－t图、I－t图等。

（2）分析电磁感应的具体进程。

（3）用右手定则或楞次定律确信方向对应关系。

（4）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式。

（5）依照函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的转变、截距等。

（6）画图象或判定图象。

【例1】在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时刻t如图乙转变时，正确表示线圈中感应电动势E转变的是图中的（　　）

对应训练1.

一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定向里为正方向，在磁场中有一金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图6－8所示。

现令磁感应强度B随时刻转变，先按如图所示的Oa图线转变，后来又依照图线bc、cd转变，令E1、E2、E3别离表示这三段转变进程中的感应电动势的大小，I1、I2、I3别离表示对应的感应电流，画出感应电流的图