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(4)法拉第经历了多次失败后,终于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?
之后他又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。
二、探究感应电流的产生条件
1、实验观察
(1)闭合电路的部分导体切割磁感线
演示:
导体左右平动,前后运动、上下运动。
观察电流表的指针,把观察到的现象记录在表1中。
如图所示。
仔细观察实验,记录现象。
表1
导体棒的运动
表针的摆动方向
向右平动
向后平动
向左平动
向上平动
向前平动
向下平动
结论:
还有哪些情况可以产生感应电流呢?
(2)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出
如图4.2-2所示。
把磁铁的某一个磁极向线圈中插入,从线圈中拔出,或静止地放在线圈中。
观察电流表的指针,把观察到的现象记录在表2中。
表2
磁铁的运动
N极插入线圈
S极插入线圈
N极停在线圈中
S极停在线圈中
N极从线圈中抽出
S极从线圈中抽出
(3)模拟法拉第的实验
如图4.2-3所示。
线圈A通过变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端与电流表连接,把线圈A装在线圈B的里面。
观察以下几种操作中线圈B中是否有电流产生。
把观察到的现象记录在表3中。
表3
操作
现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片
问题探究:
请大家思考以上几个产生感应电流的实例,能否从本质上概括出产生感应电流的条件?
电磁感应现象产生的条件:
课堂小结:
我的收获:
2.我的问题:
课堂训练:
1.发现电流磁效应现象的科学家是___________,发现通电导线在磁场中受力规律的科学家是__________,发现电磁感应现象的科学家是___________,发现电荷间相互作用力规律的的科学家是___________。
2.下列现象中属于电磁感应现象的是()
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
3.关于感应电流,下列说法中正确的是()
A.只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流
B.只要闭合导线做切割磁感线运动,导线中就一定有感应电流
C.若闭合电路的部分导体不做切割磁感线运动,闭合电路中一定没有感应电流
D.当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中一定有感应电流
4.金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图6所示的运动,线圈中有感应电流的是:
5.如图所示,线圈两端接在电流表上组成闭合回路,在下列情况中,电流表指针不发生偏转的是
A.线圈不动,磁铁插入线圈B.线圈不动,磁铁拔出线圈
C.磁铁插在线圈内不动D.磁铁和线圈一块平动
选做题:
如图所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈中产生感应电流,下列方法可行的是:
A.以ab为轴转动B.以
为轴转动
C.以ad为轴转动(小于60
)D.以bc为轴转动(小于
)
选修3-2第四章电磁感应
第2节《探究电磁感应的产生条件》
课前预习学案
一、预习目标
复习初中“闭合电路的部分导体切割磁感线”实验,预习课本P5实验观察部分;
初步把握实验原理、目的要求、材料用具和方法步骤。
二、预习内容
1.初中“闭合电路的部分导体切割磁感线”实验
(1)初中这个实验中导体棒是如何切割磁感线的?
(2)这个实验,闭合电路中产生感应电流的条件是?
2.预习课本P5实验观察部分
(1)电路中用了哪些器材?
(2)它们是怎么连接在一起的?
(3)图4.2-2中的大线圈和图4.2-3中B线圈的接线柱可以调换顺序吗?
三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容
课内探究学案
一、学习目标
1.知识和技能
(1)知道什么是电磁感应现象。
(2)能根据实验事实归纳产生感应电流的条件。
(3)会运用产生感应电流的条件判断具体实例中有无感应电流。
(4)能说出电磁感应现象中的能量转化特点。
2.过程和方法
(1)体会科学探索的过程特征,领悟科学思维方法。
(2)通过实验探究,归纳概括出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察、操作、探究、概括能力。
3.情感、态度和价值观
(1)通过本节课的学习,激发学生的求知欲望,培养他们严谨的科学态度。
(2)介绍法拉第不怕困难,顽强奋战十年,终于发现了电磁感应现象,感受法拉第勇于探索科学真理的科学精神。
(3)通过对物理学中简洁美的介绍赏析,培养学生欣赏物理学中美的情怀。
二、学习过程
提出问题1.在初中,我们就初步学习和认识了电磁感应。
请问:
什么叫电磁感应现象?
2.你知道电磁感应现象在生产和生活中有哪些应用?
探究一:
闭合电路的部分导体切割磁感线
如图4.2-5所示。
导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针的摆动方向
向右平动向后平动
向左平动向上平动
向前平动向下平动
只有左右平动时,导体棒切割磁感线,有电流产生,前后平动、上下平动,导体棒都不切割磁感线,没有电流产生。
探究二:
还有哪些情况可以产生感应电流
磁铁的运动表针的摆动方向磁铁的运动表针的摆动方向
N极插入线圈S极插入线圈
N极停在线圈中S极停在线圈中
N极从线圈中抽出S极从线圈中抽出
只有磁铁相对线圈运动时,有电流产生。
磁铁相对线圈静止时,没有电流产生。
操作现象
开关闭合瞬间
开关断开瞬间
开关闭合时,滑动变阻器不动
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片
三、反思总结
分析论证得出结论
四、当堂检测:
1、如图4-2-6,竖直放置的长直导线ef中通有恒定电流,有一矩形线框abcd与导线在同一平面内,在下列情况中线圈产生感应电流的是()
A、导线中电流强度变大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ef为轴转动
2、下列关于产生感应电流的说法中,正确的是()
A、只要穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中就一定有感应电流产生
B、只要闭合导线做切割磁感线的运动,导线中就一定有感应电流
C、闭合电路的一部分导体,若不做切割磁感线运动,则闭合电路中就一定没有感应电流
D、当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,闭合电路中就一定有感应电流
3、如图4-2-7所示,一个矩形线圈与通有相同大小的电流的平行直导线在同一平面,且处于两直导线的中央,则线框中有感应电流的是()
A、两电流同向且不断增大B、两电流同向且不断减小
C、两电流反向且不断增大D、两电流反向且不断减小
4、如图4-2-8所示,导线ab和cd互相平行,则在下列情况中导线cd中无电流的是()A、电键S闭合或断开的瞬间
B、电键S是闭合的,但滑动触头向左滑
C、电键S是闭合的,但滑动触头向右滑
D、电键S始终闭合,滑动触头不动
5、如图4-2-9所示,范围很大的匀强磁场平行于OXY平面,线圈处在OXY平面中,要使线圈中产生感应电流,其运动方式可以是()
A、沿OX轴匀速平动B、沿OY轴加速平动
C、绕OX轴匀速转动D、绕OY轴加速转动
6、目前观察到的一切磁体都存在N、S两个极,而科学家却一直在寻找是否存在只有一个磁极的磁单极子。
若确定存在磁单极子,设法让磁单极子A通过一超导材料制成的线圈如图4-2-10所示,则下列对于线圈中的感应电流的判断,正确的是()
A、只有A进入线圈的过程有电流B、只有A离开线圈的过程中有电流
C、A离开线圈后,电流保持不变D、A离开线圈后,电流消失
答案:
1.ABD2.D3.BC4.D5.C6.C
1.知识与技能
(1)理解什么是电磁感应现象;
(2)知道产生感应电流的条件;
(3)会使用线圈以及常见磁铁完成简单的实验。
(4)理解磁通量的变化的含义。
2.过程与方法
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
3.情感、态度与价值观
(1)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。
(2)通过观察演示实验,归纳出利用磁场产生电流的条件,培养学生的观察概况能力。
【教学重点】通过实验观察和实验探究,理解感应电流的产生条件。
【教学难点】闭合电路磁通量的变化。
【教学方法】实验观察法、分析法、实验归纳法、讲授法
【教学媒体】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,导线若干。
教学操作过程设计
(一)复习旧课磁通量(φ)的概念:
什么叫磁通量?
它是如何定义的?
公式是怎样的?
通常情况下如何表示?
(1)定义:
面积为s,垂直匀强磁场B放置,则B与s乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用φ表示。
(2)公式:
φ=B?
S(3)单位:
韦伯(wb)1wb=1T?
m2
磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。
(二)引入新课
“科学技术是第一生产力。
”在漫漫的人类历史长河中,随着科学技术的进步,一些重大发现和发明的问世,极大地解放了生产力,推动了人类社会的发展,特别是我们刚刚跨过的二十世纪,更是科学技术飞速发展的时期。
经济建设离不开能源,人类发明也离不开能源,而最好的能源是电能,可以说人类离不开电。
饮水思源,我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第。
1820年奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第由此受到启发,开始了“由磁生电”的探索,经过十年坚持不懈的努力,于1831年8月29日发现了电磁感应现象,开辟了人类的电气化时代。
本节课我们就来探究电磁感应的产生条件。
(三)进行新课
1、实验观察
(1)闭合电路的部分导体切割磁感线
在初中学过,当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中会产生感应电流,如图4.2-1所示。
演示:
观察实验,记录现象。
表1
导体棒的运动表针的摆动方向导体棒的运动表针摆动方向
向右平动向左向后平动不摆动
向左平动向右向上平动不摆动
向前平动不摆动向下平动不摆动
结论:
只有左右平动时,导体棒切割磁感线,有电流产生,
前后平动、上下平动,导体棒都不切割磁感线,没有电流产生。
还有哪些情况可以产生感应电流呢?
(2)向线圈中插入磁铁,把磁铁从线圈中拔出
把磁铁的某一个磁极向线圈中插入,从线圈中拔出,或静止地放在线圈中。
表2
磁铁的运动表针摆动方向磁铁的运动表针摆动方向
N极插入线圈向右S极插入线圈向左
N极停在线圈中不摆动S极停在线圈中不摆动
N极从线圈抽出向左S极从线圈抽出向右
只有磁铁相对线圈运动时,才有电流产生。
磁铁相对线圈静止时,
没有电流产生。
(3)模拟法拉第的实验
线圈A通过变阻器和开关连接到电源上,线圈B的两端与电流表连接,把线圈A装在线圈B的里面。
表3
操作现象
开关闭合瞬间有电流产生
开关断开瞬间有电流产生
开关闭合时,滑动变阻器不动无电流产生
开关闭合时,迅速移动变阻器的滑片有电流产生
只有当线圈A中电流变化时,线圈B中才有电流产生。
2、分析论证分组讨论,学生代表发言。
演示实验1中,部分导体切割磁感线,闭合电路所围面积发生变化(磁场不变化),有电流产生;
当导体棒前后、上下平动时,闭合电路所围面积没有发生变化,无电流产生。
演示实验2中,磁体相对线圈运动,线圈内磁场发生变化,变强或者变弱(线圈面积不变),有电流产生;
当磁体在线圈中静止时,线圈内磁场不变化,无电流产生。
(如图4.2-4)
演示实验3中,通、断电瞬间,变阻器滑动片快速移动过程中,线圈A中电流变化,导致线圈B内磁场发生变化,变强或者变弱(线圈面积不变),有电流产生;
当线圈A中电流恒定时,线圈内磁场不变化,无电流产生。
(如图4.2-5)
3、归纳总结
请大家思考以上几个产生感应电流的实例,能否从本质上概括出产生感应电流的条件?
实例1中,部分导体切割磁感线,磁场不变,但电路面积变化,从而穿过电路的磁通量变化,从而产生感应电流;
实例2中,导体插入、拔出线圈,线圈面积不变,但磁场变化,同样导致磁通量变化,从而产生感应电流;
实例3中,通断电的瞬间,滑动变阻器的滑动片迅速滑动的瞬间,都引起线圈A中电流的变化,最终导致线圈B中磁通量变化,从而产生感应电流。
从这三个实例看见,感应电流产生的条件,应是穿过闭合电路的磁通量变化。
引起感应电流的表面因素很多,但本质的原因是磁通量的变化。
因此,电磁感应现象产生的条件可以概括为:
只要穿过闭合电路的磁通量变化,闭合电路中就有感应电流产生。
4、电磁感应中的能量转化
电有电场能,磁有磁场能,电磁感应与能量守恒与转化有无关系呢?
下面从能量角度分析电磁感应现象。
[分析]实验一、消耗机械能---电能?
发电机
实验二、电能由a螺线管转移到b螺线管?
变压器
电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。
【课堂小结】:
本节课我们通过实验探究,总结出了磁生电的条件:
即穿过闭合回路的磁通量发生变化,在闭合回路中就产生感应电流。
其中我们对磁通量的变化应该加深理解,磁通量的变化包括B的大小方向变化,S的大小和方向的变化,还有磁场和平面间的夹角变化都可能引起回路的磁通量的变化,从而使回路产生感应电流。
【板书设计】:
第二节:
探究电磁感应的产生条件
一、复习磁通量
1、定义:
面积为S,垂直匀强磁场B放置,则B与s乘积,叫做穿过这个面的磁通量,用φ表示。
2、公式:
S
3、单位:
二、产生感应电流的条件
1、闭合回路
2、回路中的磁通量发生变化,B、S、θ变化。
三、电磁感应中的能量转化
电磁感应现象同样遵循能量转化与守恒定律。
【课后作业】:
课本P7-P8“问题与练习”
【教学反思】:
让学生自己设计试验,然后自己验证,学生兴趣很浓,思维非常活跃,以后要放手让学生自己设计问题,解决问题。
在教学中更应注重学生自身潜力的挖掘,让学生自己动手,自己探究,解决问题,得出结论,加深印象。