沪科版物理32前两章导学案.docx
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沪科版物理32前两章导学案
第一章：
电磁感应与现代生活
1.1电磁感应――划时代的发现
【学习目标】
（1）知道奥斯特实验、电磁感应现象，
（2）了解电生磁和磁生电的发现过程，
（3）通过学习体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神
（4）通过学习了解科学家们在探究过程中的失败和贡献，从中学习科学探究的方法和思想
【学习重点】探索电磁感应现象的历史背景；
【学习难点】体会人类探究自然规律的科学态度和科学精神
【学习过程】
问题1：
奥斯特在什么思想的启发下，发现了电流的磁效应的？
问题2：
奥斯特发现了电流的磁效应，能说明他是一个“幸运儿”吗？
是偶然还是必然？
问题3：
1803年奥斯特总结了一句话内容是什么？
问题4：
其他很多科学家例如安培，科拉顿等物理学家也做过磁生电的试验，可他们都没有成功，他们问题出现在哪里？
问题5：
通过学习你从奥斯特、法拉第等科学家身上学到了什么？
问题6：
什么是电磁感应？
什么是感应电流？
基础达标：
1、奥斯特实验要有明显的效果，通电导线必须____________放置。
2、1831年8月29日，____________发现了电磁现象；把两个线圈绕在同一个铁环上，一个绕圈接到____________，另一个线圈接入____________，在给一个线圈____________或____________的瞬间，发现了另一个线圈中也出现了____________.
3、如图1所示，虚线框内有匀强磁场，大环和小环是垂直于磁场放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ2表示穿过大小两环的磁通量，则有（）
图1.1-1
图1.1-2
A.Φ1>Φ2B.Φ1<Φ2
C.Φ1=Φ2D.无法确定
4、恒定的匀强磁场中有一个圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在此磁场中做下列哪种运动时，穿过线圈的磁通量发生了变化（）
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运动
C.线圈绕任一直径做匀速转动D.线圈绕任一直径做变速转动
5、两个圆环A、B，如图2所示放置，且RA>RB.一条形磁铁轴线过两个圆环的圆心处，且与圆环平面垂直，则穿过A、B环的磁通量ΦA和ΦB的关系是……（）
A、ΦA>ΦBB、ΦA=ΦBC、ΦA<ΦB
D、无法确定
能力提升：
6、磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图1.1-3所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（）
A、ΔΦ1>ΔΦ2
B、ΔΦ1=ΔΦ2
C、ΔΦ1<ΔΦ2
D、无法确定
7、如图1.1-4所示，六根导线互相绝缘通入等值电流，甲、乙、丙、丁四个区域是面积相等的正方形，则方向垂直指向纸内的磁通量最大的区域是（）
图1.1-4
A.甲B.乙C.丙D.丁
8、如图5所示，大圆导线环A中通有电流，方向如图所示，另在导线环所在的平面画一个圆B，它的一半面积在A环内，另一半面积在A环外.则B圆内的磁通量（）
图1.1-5
A.为零B.是进去的C.是出来的D.条件不足，无法判别
9、如图1.1-6所示，AB是水平面上一个圆的直径，在过AB的竖直面内有一根通电直导线CD，已知CD∥AB.当CD竖直向上平移时，电流的磁场穿过圆面积的磁通量将（）
图1.1-6
A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终为零D.不为零，但保持不变
10、弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下做简谐运动.若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图7所示，观察磁铁的振幅，将会发现…（）
图1.1-7
A.S闭合时振幅减小，S断开时振幅不变
B.S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C.S闭合或断开时，振幅的变化相同
D.S闭合或断开时，振幅不会改变
11、水平放置的光滑绝缘杆上挂有两个铜环M和N，通电密绕长螺线管穿过两环，如图1.1-8所示，螺线管中部区域的管外磁场可以忽略.当变阻器滑动触头向左移动时，两环将（）
图1.1-8
A.一起向左移动B.一起向右移动C.相互靠拢D.相互分离
12、如图1.1-9所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合.要使线圈a中产生感应电流，可采用的方法有（）
图1.1-9
A.将螺线管在线圈a所在平面内转动B.使螺线管上的电流发生变化
C.使线圈以MN为轴转动D.使线圈以与MN垂直的一条直径为轴转动
13、单匝线圈abcd水平放置，有一半面积处在竖直向下的匀强磁场中，如图1.1-10所示，线圈面积为S，磁感应强度为B.当线圈绕ab边从图示位置转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
图1.1-10
1.2《探究感应电流的方向》导学案
【学习目标】
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．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。
【学习重点】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。
【学习难点】楞次定律的理解及实际应用。
【自主学习】
1．（电生磁）安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。
通电直导线中的安培定则（安培定则一）：
。
通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：
。
2．楞次定律：
______________
。
3．（磁生电）右手定则：
伸开右手，让拇指跟
。
【合作探究】
一、探究感应电流的方向
（合作探究一）：
（1）交待线圈的绕线方向；
（2）用干电池确定电流表的指针偏转方向和电流方向的关系；（3）把条形磁铁的N、s极向下插入、拔出线圈。
每次实验后大家必须明确电流表指针的偏转方向和据此确定的感应电流的方向，并在相应的投影图形上用箭头表示出来。
实验分析：
由于磁铁的运动，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。
感应电流又要产生磁场。
这时线圈中同时存在两个磁场：
磁铁的磁场B1和感应电流的磁场B2。
大家先来研究一下，这两个磁场之间有什么联系。
请各小组讨论一下，根据刚才的实验结果来填以下表格，从中可找出什么规律？
结论：
当磁通量φ增大时，B1与B2向。
当磁通量φ减小时，B1与B2向。
即：
二、楞次定律
合作探二：
自学课本P14-15内容。
1.如何理解“阻碍”两字？
2.如何利用楞次定律判断感应电流的方向
三、案例分析
合作探究三：
1、课本P15案例1
合作探究四：
2、课本P15案例2
我的收获：
小结：
判定感应电流方向的步骤：
（l）确定引起感应电流的磁场方向和穿过闭合电路的磁通量的增减情况。
（2）确定感应电流的磁场方向。
（3）确定感应电流的方向。
1.3《探究感应电动势的大小》学案
【学习目标】
1.理解感应电动势。
知道感应电动势与感应电流的区别与联系。
2.理解电磁感应定律的内容和数学表达式。
3.理解导体垂直切割磁感线时感应电动势的数学表达式及其与一般表达式之间的区别。
4.会用电磁感应定律解决有关问题。
【要点透析】
Ф
△Ф
物理意义
磁通量越大，某时刻穿过磁场中某个面积的磁感线条数越多
穿过磁场中某个面积的末、初磁通量的差值
描述穿过磁场中某个面积的磁通量变化快慢
大小计算
在匀强磁场中，若B⊥S，则Ф=BS；若B与S不垂直，S在与B垂直方向上的投影面积为S⊥，则Ф=BS⊥．
△Ф=Ф2-Ф1，
即△Ф=B·△S（B不变）
或△Ф=S·△B（S不变）
=B·
（B不变）；
=S·
（S不变）
注意
穿过多匝的线圈的磁通量的大小与匝数无关．磁通量是一个双向标量．若穿过某个面积有方向相反的磁场，磁感线穿过正面的磁通量Ф1为正的，则穿过反面的磁通量为-Ф2，穿过这个面积的磁通量为Ф=|Ф1–Ф2|
开始时和转过180°时线圈平面都与匀强磁场垂直，则穿过线圈的磁通量是不同的，一个为正值，一个为负值．
△Ф=BS–（-BS）=2BS，而不是零．
既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少．在Ф–t图象中，可用图线的斜率表示．
附注
如图1所示，若面积为S的线圈abcd在匀强磁场B中以ad边为轴匀速转动，则线圈平面与磁感线平行时，Ф=0，
最大；线圈平面与磁感线垂直时，Ф最大，
为零；
1.如何区别磁通量Ф、磁通量变化量△Ф与磁通量变化率
？
2．如何理解导体切割磁感线产生的感应电动势公式E=BLυ？
导体切割磁感线产生的感应电动势
是法拉第电磁感应定律的一种特殊情况。
在用公式E=BLυ计算时，应注意：
⑴公式E=BLυ用于B、L、υ三个量方向两两垂直的情况。
当有任意两个量的方向互相平行时，感应电动势为零；当三个量的方向成任意夹角时，应取它们的垂直分量来计算感应电动势的大小．
⑵通常υ为瞬时速度，E也为瞬时电动势．若υ变化，则E也相应变化．
⑶若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B和υ方向都垂直的等效线段长度来计算．如图2所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中导体abc以速度υ沿垂直于bc方向向上运动，已知ab=bc=L，则切割磁感线的等效长度为L+Lcosθ，所以导体abc产生的感应电动势E=B（L+Lcosθ）υ．
⑷公式E=BLυ用于导体各部分切割磁感线速度相同的情况．若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度来求电动势．如图3所示，长为L的导体棒PO在磁感应强度为B的匀强磁场中绕O点在纸面内以角速度ω匀速转动，由于PO切割磁感线速度不同，若要求PO在切割磁感线时产生的感应电动势E，则可取
=
=
，故E=BL
=
BωL2．
【典型例题】
例1当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是（）
A．线圈中一定有感应电动势
B．线圈中一定有感应电流
C．感应电动势的大小与线圈的电阻无关
D．如有感应电流，其大小与线圈的电阻无关．
例2
如图所示，平行导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中（方向向里），间距为L，左端电阻为R，其余电阻不计。
现有一长2L的金属棒ab放在导轨上，a端与导轨接触，在杆紧靠导轨由图示位置转过900的过程中，通过R的电量为多少？
[针对训练]
1．长度和粗细均相同、材料不同的两根导线，分别先后放在U形导轨上以同样的速度在同一匀强磁场中作切割磁感线运动，导轨电阻不计，则两导线：
（A）产生相同的感应电动势
（B）产生的感应电流之比等于两者电阻率之比
（C）产生的电流功率之比等于两者电阻率之比
（D）两者受到相同的磁场力
2．在图5中，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab、ad边长分别用L1、L2表示，若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所用时间为△t，则通过线框导线截面的电量是:
3．在理解法拉第电磁感应定律
及改写形势
的基础上（线圈平面与磁感线不平行），下面叙述正确的为：
（A）对给定线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比
（B）对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化
成正比
（C）对给定匝数的线圈和磁场，感应电动势的大小跟面积的平均变化率
成正比
（D）题目给的三种计算电动势的形式，所计算感应电动势的大小都是
时间内的平均值
4．如图6所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的
，磁场方向垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点的电势差为。
5.根椐法拉第电磁感应定律E=Δф/Δt推导导线切割磁感线,即在B⊥L，V⊥L，V⊥B条件下，如图7所示，导线ab沿平行导轨以速度V匀速滑动产生感应电动势大小的表达式E=BLV，请证明之。
6．如图8所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.5m,左端接一电阻R=0.20
磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直导轨平面，导体棒ab垂直导轨放在导轨上，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab棒以V=4.0m/s的速度水平向右滑动时，求：
（1）ab棒中感应电动势的大小
（2）回路中感应电流的大小
[学后反思]，______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
1.4电磁感应的案例分析
［要点导学］
1、电源电动势是与非静电力对自由电荷的作用相联系的物理量，也就是说有电动势就一定有非静电力。
（把正电荷从电源的负极经电源移动到电源的正极的过程中非静电力做功与被移动的电荷的电量的比值定义为该电源的电动势，即E=W非/q。
）
2、感生电场与我们以前学习的静电场不同：
静电场是由电荷产生的电场，感生电场是由变化的磁场产生的电场；静电场做功是把电能转化为其它形式的能，感生电场做功是把其它形式的能转化为电能。
感生电场的方向与感应电流的方向和感应电动势的方向都相同。
3、电磁感应中因导体切割磁感线产生感应电动势。
其非静电力是洛伦兹力。
如图1所示的金属导体棒CD以速度v切割磁感线时，导体棒内的自由电子也以速度v随棒一起运动，根据左手定则，自由电子所受的洛伦兹力方向向着D端，所以D端就有负电荷积累，由于棒是电中性的，所以C端就有正电荷积累，如果把CD两端用导线连接，就会形成从C经导线流向D的电流。
可见C是电源的正极，D是电源的负极。
这一结果与用右手定则判断的结果完全一致。
图1图2图3
［范例精析］
例1图2所示的圆柱形空间内分布着有理想边界的磁场，磁场正在增强，
（1）试在图中画出感生电场的电场线（至少画三条），并且标明方向。
（2）如果在磁场边缘静止释放一个自由电子，此电子的加速度方向如何？
例2我们说“与导体切割磁感线产生感应电动势相联系的非静电力是洛伦兹力。
”也就是说：
感应电动势等于把单位正电荷从电源负极经电源内部移到电源正极时洛伦兹力所做的功。
这种说法与洛伦兹力对运动电荷不做功有没有矛盾呢？
我们应该如何理解洛伦兹力做功的问题呢？
拓展应该指出，在有感应电流的情况下，所有运动电子所受的分力Fu的合力就是安培力。
所以安培力总是阻碍导体切割磁感线的运动，这也是能量守恒的必然结果。
例3如图4-5-6所示，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，有一长为0.5m电阻为1.0Ω的导体AB在金属框架上以10m／s的速度向右滑动，R1=R2=2.0Ω，其他电阻不计，求流过AB的电流I。
拓展如果有另一根与AB完全相同的导体CD与AB一起以相同的速度同方向运动，电路中就多了一个电源，两电源并联，电动势仍为1V，内电阻为0.5Ω，总电流为2/3A。
［能力训练］
1.在闭合铁芯上绕有一组线圈，线圈与滑动变阻器、电池构成电路，假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内.a、b、c三个闭合金属圆环，位置如图4-5-8所示.当滑动变阻器滑动触头左右滑动时，能产生感应电流的圆环是（）
A.a、b两环B.b、c两环
C.a、c两环D.a、b、c三个环
2．如图4-5-9（a），圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图（b）所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（）
①t1时刻FN＞G②t2时刻FN＞G
③t3时刻FN＜G④t4时刻FN=G
A.①②B.①③
C.①④D.②③④
3．有一个n匝的圆形线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁感线成30°角，磁感应强度均匀变化，线圈导线的规格不变，下列方法可使线圈中的感应电流增加一倍的是（）
A.将线圈匝数增加一倍B.将线圈面积增加一倍
C.将线圈半径增加一倍D.将线圈平面转至跟磁感线垂直的位置
4.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒以水平速度沿与杆垂直的方向抛出，设棒在运动过程中不发生转动，空气阻力不计，则金属棒在做平抛运动的过程中产生的感应电动势（）
A.越来越大B.越来越小
C.保持不变D.无法判断
5.闭合的金属环垂直于随时间均匀变化的匀强磁场中，则（）
A.环中产生的感应电动势均匀变化
B.环中产生的感应电流均匀变化
C.环中产生的感应电动势保持不变
D.环上某一小段导体所受的安培力保持不变
6．如图4-5-10所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界的匀强磁场区域，v2=2v1，在先后两种情况下（）
A.线圈中的感应电流之比I1：
I2=2：
l
B.作用在线圈上的外力大小之比F1：
F2=1：
2
C.线圈中产生的焦耳热之比Q1：
Q2=1：
4
D.通过线圈某截面的电荷量之比q1：
q2=1：
2
7.如图4-5-11所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进人以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点.关于线框中的感应电流，正确的说法是（）
A.当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大
B.当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大
C.当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大
D.当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大
8.如图4-5-12所示，边长为0.5m和0.4m的矩形线圈在B=0.1T的匀强磁场中从水平方向转到竖直方向，若B与水平方向间的夹角为30°，线圈电阻为0.01Ω，求此过程中通过线圈的电荷量。
9．一种测量血管中血流速度的仪器原理如图4-5-13所示，在动脉血管两侧分别安装电极并加有磁场.设血管直径是2.0mm，磁场的磁感应强度为0.080T，电压表测出的电压为0.10mV，求血流速度的大小。
10．如图4-5-14所示，倾角θ=30°，宽度L=1m的足够长的U形平行光滑金属导轨，固定在磁感应强度B=1T，范围充分大的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直.用平行于导轨、功率恒为6W的牵引力F牵引一根质量m=0.2kg，电阻R=1Ω。
放在导轨上的金属棒ab，由静止开始沿导轨向上移动（ab始终与导轨接触良好且垂直），当ab棒移动2.8m时获得稳定速度，在此过程中，金属棒产生的热量为5.8J（不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10m／s2），求：
（1）ab棒的稳定速度；
（2）ab棒从静止开始达到稳定速度所需时间.
11．匀强磁场磁感应强度B=0.2T，磁场的宽度L=1m，一正方形金属框边长ad=l=1m，每边的电阻为r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区域，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图4-5-15所示。
（1）画出金属框穿过磁场区域的过程中，金属框内感应电流的I—t图线。
（2）画出ad两端电压的U—t图线。
12．如图4-5-16甲所示，截面积为0.2m2的100匝圆形线圈A处在变化磁场中，磁场方向垂直线圈截面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图4-5-16乙所示。
设向外为B的正方向，线圈A上的箭头为感应电流I的正方向，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF，线圈内阻不计。
求电容器充电时的电压和2s后电容器放电的电量。
其中通过R2的电量是多少？
1.5自感现象与日光灯
【学习内容】
电磁感应规律的综合应用、自感现象、日光灯原理
【重点和难点】
电磁感应规律的综合应用、自感现象
【内容简介】
一、电磁感应规律的综合应用
（1）电磁感应与运动学的结合
1、如图所示，金属框架与水平面成30°角，匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，方向垂直框架平面向上，框架宽度L=0.5m，金属棒重为0.1N，可以在框架上无摩擦地滑动，棒与框架的总电阻为2Ω，运动时可认为不变。
问：
⑴要棒以2m/s的速度沿斜面向上滑行，应在棒上加多大沿框架平面方向的外力？
⑵当棒运动到某一位置时，外力突然消失，棒将如何运动？
⑶棒匀速运动时的速度多大？
⑷棒达到最大速度时，电路的电功率多大？
重力的功率多大？
2、如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离
=0.50m。
轨道的MM′端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m。
直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN′重合。
现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。
在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP′。
已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求：
（1）导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；
（2）导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；
（3）导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。
二、自感现象
（1）自感现象
⑴由于通电导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象，在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。
⑵自感电动势的作用总是阻碍导体中电流的变化（增反减同）。
自感电动势的作用是阻碍电流变化，即电流增大时，自感电动势阻碍电流增大；当电流减小时，阻碍电流减小，因此自感电动势总是起着延缓电流变化的作用．
⑶自感现象同样遵循楞次定律。
⑷自感电动势的大小决定于线圈本身的构造和穿过线圈磁通量变化的快慢。
（2）自感系数（L）
⑴L的物理意义：
在线圈中电流强度的变化率相同的情况下，L越大，则自感电动势越大，自感现象越明显，说明L是表示线圈自感能力的物理量
⑵L的大小决定因素：
线圈长度、横截面积、单位长度上的匝数、有无铁芯
⑶L的单位：
享利（H） 1享=1伏·秒/安
三、日光灯原理
1．日光灯的组成：
镇流器、灯管、启动器
2．日光灯的发光：
当灯管中气体导电，发出紫外线，照射管壁的荧光粉，然后发光。
灯管中气体要导电，需要较高的瞬时电压，这个瞬时电压需要镇流器和动器的配合完成。
3．日光灯的点燃过程：
⑴闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接触使电路接通。
灯丝和镇流器中有电流通过。
⑵电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。
⑶在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加
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